Параметры и силы, влияющие на вагон при движении (148181)

Посмотреть архив целиком

Московский Государственный институт путей сообщения

(МИИТ)

Воронежский филиал







Контрольная работа

по дисциплине: «Динамика вагонов»
















Воронеж 2010


СОДЕРЖАНИЕ


Часть 1

1. Определение собственных частот колебаний вагона

2. Расчет параметров гасителей колебаний

3. Проверка рессорного подвешивания на отсутствие «валкости»

4. Составление дифференциального уравнения вынужденных колебаний подпрыгивания вагона и нахождение аналитического выражения описывающего процесс вынужденных колебаний подпрыгивания вагона

Часть 2

1. Расчет динамических боковых и рамных сил при вписывании вагона в кривых участках пути

2. Расчет наибольших боковых и рамных сил возникающих при извилистом движении вагона в прямых участках пути и при выходе его в кривую

3. Расчет наибольших сил инерции необрессоренных масс вагона при проходе колесом стыка и движении колеса с ползунами на поверхности катания

Часть 3

1. Расчет запасов устойчивости вагона и устойчивости сдвигу рельсошпальной решетки и от схода колес вагона с рельса при действии продольных сил в поезде


Исходные данные


Тип вагона

Хоппер грузоподъемностью 50 т

Тара вагона Gтар, т

21

Грузоподъемность Gгр, т

50

База вагона L, м

5,081

Длинна вагона Lв, м

10,03

Боковая поверхность кузова вагона (площадь ветрового «паруса») F, м

25

Высота центра ветровой поверхности кузова относительно центра колеса hв, м

1,87

Условное обозначение и тип тележки

1

База тележки lт,

1,8

Вес тележки Gтел, Н

45,70

Вес необрессоренных частей, приходящихся на колесо q, Н

9,75

Наибольший прогиб рессорного комплекта с1, кН/м

10000

Полярный момент инерции тележки, относительно вертикальной оси, проходящей через центр I0, Н*м*с2

0,595*105

Тип гасителя колебаний

Fгас=-FтрsignZ

Использование грузоподъемности вагона , %

0

Высота центра тяжести кузова с грузом над уровнем рессорного подвешивания hц, м

1.1

Момент инерции вагона с грузом относительно оси, проходящей в плоскости верха рессор и направленной:

а) параллельно оси пути Ix, Н*м*с2* 104

б) перпендикулярно оси пути Iy, Н*м*с2*104



5.9

14.9

Скорость движения вагона v, км/ч

50

Длина периода неровности пути lн, см

1250

Радиус круговой кривой R, м

800

Длина переходной кривой lн, м

75

Амплитуда неровностей пути h, см

0.95

Угол, образуемый концами рельсов в стыке при перекатывании колеса через стык , рад

0,021

Длина ползуна на колесе а, мм

22

Масса пути, взаимодействующая с колесом при ударе ползуна m, Н*с/м*103

0,09

Боковая жесткость пути сп, 106 H/м

28,9

Величина сжимающего продольного усилия в поезде S, кН

200

Разность высот автосцепок у соседних вагонов  hа, мм

100


ЧАСТЬ 1


  1. Определение собственных частот колебаний вагона


Круговая частота собственных колебаний вагона определяем по формуле:


(1)


где g = 9, 81 м/с2 – ускорение свободного падения;

fст – статический прогиб рессор.

Статический прогиб рессор определяем по формуле:


(2)


где G – вес кузова вагона;

с1 – жесткость одного рессорного комплекта.

Вес кузова вагона определяем по формуле:



где Gтар – тара вагона;

Gгр – грузоподъемность вагона;

 - доля использования грузоподъемности вагона;

Gтел – вес тележки.


G = 210000+0*50-2*45,70 = 209908,6 Н

fст = 209908,6/4*1000000 = 0,052 м

(3)


Тогда период колебаний подпрыгивания будет равен:


(4)


Угловую частоту собственных колебаний галопирования кузова вагона находим по формуле:


(5)


где l1 +l2 = L – база вагона;

h – высота центра тяжести вагона с грузом над уровнем рессорного подвешивания

Iy – момент инерции вагона с грузом относительно оси, проходящей в плоскости верха рессор и направленной перпендикулярно оси пути.


Тогда

(6)


Из формулы 7 следует, что чем меньше жесткость рессорного подвешивания с1, чем больше момент инерции кузова Iy и выше центр тяжести h, тем меньше частота собственных колебаний галопирования гал и тем больше период галопирования Tгал.

Колебания боковой качки могут быть рассмотрены с помощью той же схемы, приняв в ней вместо l1 и l2 величины b1 и b2 и вместо момента инерции кузова вагона Iy (относительно оси y) – момент инерции кузова вагона относительно оси x – Ix



Тогда период колебаний будет равен



Линейные частоты колебаний кузова определяются по формуле:



Тогда



Следовательно, чем больше величина частоты, тем больше плавность хода вагона.

  1. Расчет параметров гасителей колебаний


Задан гаситель с постоянной силой трения



где Nтр – нормальная сила (нажатие) в трущейся паре гасителя;

 - коэффициент трения частей пары.


  1. Проверка рессорного подвешивания на отсутствие «валкости»


Для определения высоты метоцентра рассмотрим вагон, вес кузова которого G и жесткость рессоры с. Тогда, реакции рессорных комплектов при наклоне кузова на угол  составят:



Момент реакции рессор относительно точки О1



Заменим действие силы R1 и R2 их равнодействующей R, а точку пересечения равнодействующей в наклонной осью вагона назовем метацентром вагона. Момент равнодействующей R относительно точки O1



где hМ – высота метацентра от пола вагона.

Поскольку угол  мал, то tg0, т.е. M0=RhM, где R = R1 + R2 = Q, то приравнивая момент силы R1 и R2 моменту от их равнодействующей R, получим hMG = 2b2c, отсюда



где fст – статический прогиб рессорного подвешивания вагона;

b – половина базы тележки.



Высота метацентра выше центра тяжести вагона более чем на 2 м, следовательно вагон устойчив.


4. Составление дифференциального уравнения вынужденных колебаний подпрыгивания вагона и нахождение аналитического выражения описывающего процесс вынужденных колебаний подпрыгивания вагона


Решение дифференциального уравнения  = 2/Т является аналитическим выражением процесса вынужденных колебаний подпрыгивания вагона при движении его по регулярным неровностям вида z = hcost.

Это решение имеет вид:



где  - скорость движения вагона;

lн – длинна периода неровностей;

2h – высота неровностей;

 - круговая частота собственных колебаний

Для колеса вагона номер i возмущение функции имеет вид:



где li – расстояние от первого до i-го колеса.

Амплитуда вынужденных колебаний подпрыгивания кузова вагона будет иметь вид:



Для заданного вагона



Аналитическое выражение описывающее процесс вынужденных колебаний будет иметь вид:



Для построения графика определяем зависимость z от t



При t=1 сек



Для других значений t



ЧАСТЬ II


1. Расчет динамических боковых и рамных сил при вписывании вагона в кривых участках пути


Наибольшие боковые силы возникают тогда, когда при движении вагона наибольшее допустимое непогашенное ускорение на вагон достигает 0,7 м/с2. Это возможно при минимально допустимом для этой кривой возвышении наружного рельса. Его можно определить используя формулу:



Величина действующей на одну тележку поперечной горизонтальной силы:






Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.