148181 (Параметры и силы, влияющие на вагон при движении)
Описание файла
Документ из архива "Параметры и силы, влияющие на вагон при движении", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "транспорт" из , которые можно найти в файловом архиве . Не смотря на прямую связь этого архива с , его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "контрольные работы и аттестации", в предмете "транспорт" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "148181"
Текст из документа "148181"
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
-
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.
-
Расчет параметров гасителей колебаний
Задан гаситель с постоянной силой трения
где Nтр – нормальная сила (нажатие) в трущейся паре гасителя;
- коэффициент трения частей пары.
-
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:
где m – масса вагона;
анет – непогашенное поперечное ускорение;
Hв – сила ветра, действующая на вагон и направленная поперек пути
Принимая aнет = 0,8 м/с2, получим
При действии на вагон продольных сил S, которые могут возникнуть, например при рекуперативном напряжении на шкворень тележки действуют дополнительная сила Hторм которая приближенно равна:
Наибольший угол можно определить по формуле:
Общее усилие на шкворень в этом случае
где S – продольное усилие в поезде;
2k – расстояние между клиновыми отверстиями автосцепок.
Поскольку, в своем движении по кривой тележка непрерывно вращается вокруг полюса поворота, то образующийся от силы H0брт момент относительно точки О уравновешивается направляющим усилием Y (давление гребня набегающего колеса первой оси тележки на боковую поверхность) поперечными силами трения колес по рельсам.
где P – вертикальная нагрузка, передаваемая колесом рельсу;
- коэффициент трения колесом по рельсу (принимаем = 0,25).