WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 || 4 |

Сдвиг груза без учета продольной силы инерции x = 0, y = 28 мм, с учетом продольной силы инерции x = 32 мм, y = 38 мм. Таким образом, при расчетах количества креплений груза нельзя пренебрегать одновременным действием продольных, поперечных и вертикальных сил, что не предусмотрено в ТУ.

С увеличением значений вертикальных переносных ускорений смещение груза поперек вагона увеличивается практически по линейному закону (см. рисунок 4). Анализ результатов исследований показал, что с увеличением значений вертикальных переносных ускорений отношение нормальной реакции связи к весу груза уменьшается по линейно-убывающему характеру (см. рисунок 5).

Рисунок 5 Графическая зависимость N/Q = f(aez)

Стремление соотношения N/Q к 1,04 соответствуют «плохому состоянию» пути. Уменьшение значений нормальной реакции N связи практически до веса груза Q объясняется сильным влиянием вертикальной силы инерции, в результате чего, возможно, возникновение вертикальных колебаний груза относительно пола вагона.

Таким образом, при перевозке легковесных грузов на открытом подвижном составе количество креплений при использовании действующих методик в ТУ необходимо принимать с учетом полученных результатов исследований, с запасом в пользу повышения их прочности.

Учитывая, что коэффициент трения между соприкасающимися поверхностями груза и пола вагона косвенно имитирует климатические условия перевозки груза, в диссертации проведены вычислительные эксперименты по определению усилий в гибких элементах креплений груза при вариации значений этого коэффициента в пределах от 0,55 до 0,2 (предельные значения, используемые в расчетах ТУ). Результаты этих исследований представлены в виде диаграмм и полиномиальных кривых. Характер изменения усилий в наиболее пологом гибком элементе крепления, воспринимающем наибольшие нагрузки, при различных значениях уклона пути в зависимости от величины коэффициента трения в виде диаграммы приведен на рисунке 6. В диаграмме наглядно интерпретируется то, что имеется критическое значение коэффициента трения, равное 0,3545, увеличение и уменьшение которого приводит к увеличению усилий в гибких элементах креплений груза при различных значениях уклона пути.

0,3545m

Рисунок 6 Диаграмма усилий в наиболее пологом длинном гибком элементе

(Si, кН)

Результаты дальнейших исследований показали, что при вариации значения коэффициента трения от 0,55 до 0,2 сдвиг груза вдоль вагона имеет постоянное значение (y = 37 мм), а поперек вагона имеет различные значения от x = 34 до x = 36 мм. При этом, из-за сдвига груза поперек вагона происходит поворот груза против направления отсчета углов (). Это, в свою очередь, приводит к перераспределению усилий в растяжках (одни из них провисают, другие испытывают нагрузки близкие к допустимому значению (39.2 кН), либо превышают его). Например, дальнейшее уменьшение или увеличение коэффициентом трения = 0,3545 приводит к увеличению усилия в наиболее пологом гибком элементе крепления до 41 кН, что больше допустимого и приводит к снижению нагрузочной способности гибких элементов креплений. Это означает, что при разработке схем размещения и крепления груза с учетом уклона пути количество гибких элементов креплений должно быть обосновано соответствующими расчетами.

В результате регрессионного анализа получены графические зависимости значений усилий в наиболее пологом гибком элементе крепления при различных заданных значениях коэффициента трения и уклона пути H, равных 6, 12, 15 и 18 промилле (см. рисунок 7). Анализируя полученные результаты исследований по установлению зависимости Sn = f(), можно отметить, что, при одном и том же значении продольных, поперечных и вертикальных сил (при аex = 0,288g, аey= 0,288g и аez = 0,46g м/с2), действующих на механическую систему «груз крепление вагон», уменьшение значений коэффициента трения при любых значениях уклона пути до критического значения (0.3545) приводит к снижению усилий в гибких элементах креплений, что позволяет нагружать их большими значениями продольных и поперечных сил, нежели действовавшими.

Рисунок 7 Графические зависимости S20 = f(, H)

Это объясняется тем, что при перевозке груза при различных климатических условиях, косвенно учитываемых коэффициентом трения между контактирующимися поверхностями груза и пола вагона, при снижении этого коэффициента, для того, чтобы груз сдвинулся с места, необходимо приложить меньшие по величинам продольные и поперечные силы. Именно в этом смысле можно отметить, что при снижении значения коэффициента трения до критического повышаются нагрузочные способности гибких элементов креплений груза.

В диссертации особо отмечено, что, начиная с уклона пути H превышающего 12 промилле, груз следует крепить к вагону большим количеством гибких элементов креплений, нежели рассчитанным количеством при этом значении уклона пути и критическом значении коэффициента трения = 0,3545. Это объясняется тем, что при уклоне пути при H = 15 промилле при значении коэффициента трения = 0.3545 усилие в наиболее пологом гибком элементе уже достигает допустимое значение (39,2 кН), а при H = 18 промилле превышает (39,42 кН) допустимое значение (см. рисунок 6). Отсюда сделан важный для практики вывод о том, что при разработке схем размещения и крепления груза, количество гибких элементов креплений должно быть обосновано расчетами не только в зависимости от веса груза (как это рекомендовано в ТУ), но и в зависимости от уклона пути, превышающего 12 промилле, по которому будет перевозиться груз.

Таким образом, обобщая результаты выполненных исследований, сделан вывод о том, что на практике расчет креплений груза в пользу их повышения прочности следует вести не при коэффициенте трения ( =0,55), как это рекомендовано в ТУ, а при меньшем в 1,55 раза значении ( = 0,3545), установленном вычислительными экспериментами. Это приводит к увеличению количества гибких элементов креплений груза, что, несомненно, способствует повышению безопасности движения поездов, сохранности перевозки груза и подвижного состав в пути следования.

В диссертации определены усилия в гибких элементах креплений при различных значениях массы груза (x = f(Q) и (y = f(Q)). Результаты проведенных исследований, нашли свое отражение в диаграмме смещений груза (рисунок 8).

Рисунок 8 Диаграмма зависимости смещений груза(x, y,мм)

от веса(Q, кН)

При движении поезда на прямом участке пути при одновременном действии продольных, поперечных и вертикальных сил на механическую систему «грузкреплениевагон» с увеличением веса груза увеличивается его перемещение как вдоль, так и поперек вагона. Также происходит его поворот противоположно направлению отсчета углов, а это, в свою очередь, приводит к увеличению усилий в гибких элементах креплений.

В диссертации рассмотрены случаи, когда груз размещен в вагоне симметрично относительно осей симметрии вагона и поезд движется по прямому участку при различных значениях уклона пути. Для примера приведены результаты исследований по определению нагрузочных способностей гибких элементов креплений при уклоне пути от 6 до 12 промилле.

При этом значение продольного, поперечного и вертикального ускорений равны: aex = 0,10g, aeу = 0,2585g, aez=0,46g и на груз действуют ветровые нагрузки Wх = 1,25 и Wу = 9,55 кН.

Результаты вычислительных экспериментов представлены в виде графических зависимостей (рисунок 9).

Рисунок 9 Графические зависимости значений усилий (Si, кН)

и продольных смещений (x, мм) груза от уклона пути (Н, промилле)

Анализируя результаты этих исследований, можно отметить, что усилия в самом пологом (длинном) элементе крепления больше, чем допустимое значение (39,2 кН). Это означает, что чем больше уклон пути при одновременном действии продольных, поперечных и вертикальных сил, тем больше снижаются нагрузочные способности гибких элементов креплений груза. Объясняется это тем, что при уклоне пути действие возникающей продольной составляющей веса груза (Qх = 12,358 кН, при Н = 6 промилле, что в 4 раза больше, чем Qх = 3,532 кН, при Н = 21 промилле) способствует дополнительному сдвигу груза по продольной оси. При уклоне пути Н = 12 промилле (достаточно часто встречается на сети железных дорог) усилие в наиболее пологом гибком элементе достигает S = 39,4 кН, что превышает допустимое значение (39,2 кН) (см. рисунок 9). Таким образом, число креплений, определенное по методике ТУ, занижается, т.к. не только не учитывается одновременное влияние на механическую систему «груз крепление вагон» продольных, поперечных и вертикальных сил инерции, но и профиль пути, по которому следует вагон с грузом.

В процессе выполнения вычислительных экспериментов получена зависимость величины сдвига груза по поперечной оси и величины усилий в гибких элементах креплений груза от влияния боковой ветровой нагрузки при прохождении поездом прямого участка пути. Анализ результатов исследований (см. рисунок 10) показывает, что при воздействии боковой ветровой нагрузки, которая учитывается в ТУ только в кривых участках пути, происходит смещение груза по поперечной оси от y = 23 мм до y = 66 мм, а отсюда и увеличение усилий в растяжках от S =31,95 кН до S =42,06 кН, что выше допустимого значения (39,2 кН).

Таким образом, действие на систему «груз крепление вагон» ветровой нагрузки с боковой стороны груза в сочетании с одновременными действиями продольных, поперечных и вертикальных сил инерции снижает нагрузочные способности гибких элементов креплений груза.

Рисунок 10 Влияние боковой ветровой нагрузки (Wy, кН) на смещение груза по поперечной оси (y, мм) и на значения усилий в растяжках (S,кН)

В диссертации также изложены результаты исследований по определению нагрузочных способностей гибких элементов креплений груза при различных значениях усилий предварительных натяжений и геометрических параметров проволоки при движении поезда на прямом участке с уклоном и без уклона пути.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Составлена обобщенная математическая модель груза, представляющая собой систему алгебраических уравнений, позволяющая определять неизвестные усилия в гибких элементах креплений при одновременном действии продольных, поперечных и вертикальных сил инерции с учетом профиля пути, влияния боковой ветровой нагрузки и вариации коэффициента трения. В модели используются проекции гибких элементов креплений на оси координат, значения которых известны расчетчику из схемы размещения и крепления груза в вагоне.

2. Методика расчета, разработанная на основе обобщенной математической модели груза с использованием метода итераций, дала возможность определять искомые параметры механической системы «грузкреплениевагон».

3. Выполнены расчеты при симметричном размещении общего центра тяжести груза относительно поперечной и продольной оси симметрии вагона при одновременном действии продольных, поперечных и вертикальных сил при движении поезда по прямому участку пути. При этом установлено:

несущая способность крепления уменьшается при действии продольных, поперечных и вертикальных сил, это и является одной из основных причин ослаблений креплений перевозимого груза в пути следования;

чем больше уклон пути, тем больше снижаются нагрузочные способности гибких элементов креплений груза, так как действие возникающей продольной составляющей веса груза способствует его дополнительному сдвигу по продольной оси;

вариация значений диаметра проволоки совместно с вариацией усилий предварительных натяжений имеет значительное влияние на нагрузочные способности гибких элементов креплений груза;

при вариации количества нитей проволоки совместно с вариацией диаметров проволоки и усилий предварительных натяжений в пользу увеличения прочности повышаются нагрузочные способности гибких элементов креплений груза при движении поезда под уклон;

4. Результатами вычислительных экспериментов установлено, что необходим расчет гибких элементов креплений груза в пользу повышения их прочности не при значении статического коэффициента трения 0,55 (как это принято в ТУ), а при динамическом коэффициенте трения 0,3545, полученного в результате вычислительных экспериментов. Это приводит к увеличению количества гибких элементов креплений груза, что будет способствовать повышению безопасности движения поездов, сохранности перевозки груза и подвижного состав в пути следования.

5. На основе результатов исследований сделан вывод о том, что при разработке схем размещения и крепления груза количество гибких элементов креплений должно быть обосновано расчетами не только в зависимости от веса груза, но и в зависимости от профиля пути, превышающего 12 промилле, по которому будет перевозиться груз.

6. Для практики дана рекомендация о том, что при разработке в НТУ способа размещения и крепления груза на вагоне обязателен расчет усилий в гибких элементах креплений с учетом уклона пути и боковой ветровой нагрузки.

Таким образом, в диссертации содержится техническое решение актуальной прикладной задачи по усовершенствованию методики расчета усилий в гибких элементах креплений от одновременного действия продольных, поперечных и вертикальных сил при движении поезда по прямому участку пути под уклон, направленной на обеспечение безопасности движения поездов и сохранной перевозки грузов в пути следования.

Основное содержание диссертационного исследования опубликовано в следующих научных работах:

1. Тимухина Е.Н. О методике расчета крепления грузов с учетом особенности профиля прямого участка пути // Материалы шестой научн.-практич. конф. “Безопасность движения поездов”. М.: МИИТ, 2005. С. VII 35.

2. Тимухина Е.Н. Результаты исследований влияния ветровой нагрузки на значения усилий в гибких элементах креплений при движении поезда на прямом участке пути // Материалы междунар. научн.- техн. конф. “Актуальные проблемы автомобильного, железнодорожного, трубопроводного транспорта в Уральском регионе”. Пермь: ПГТУ, 2005. С. 366368.

3. Тимухина Е.Н. Результаты исследований влияния массы груза на значения усилий в гибких элементах креплений // Материалы междунар. научн.- техн. конф. “Актуальные проблемы автомобильного, железнодорожного, трубопроводного транспорта в Уральском регионе”. Пермь: ПГТУ, 2005. С. 368 371.

4. Тимухина Е.Н. Результаты расчета усилий в креплениях грузов с плоским основанием // Материалы междунар. научн.- техн. конф. “Актуальные проблемы автомобильного, железнодорожного, трубопроводного транспорта в Уральском регионе”. Пермь: ПГТУ, 2005. С. 355 358.

5. Тимухина Е.Н. Исследование влияния усилий предварительных натяжений, диаметра и количество нитей проволоки на значения усилий в гибких элементах креплений на прямом участке с уклоном пути // Труды VI межвуз. научн. - техн. конф. “Молодые ученые транспорту”. Екатеринбург: УрГУПС, 2005. С. 423 429.

Pages:     | 1 | 2 || 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»