ПЗ ВКР (1220008), страница 6

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 6)

Повышение скорости движения до 160 и 200 км/ч на действующих электрифицированных участках обычно обеспечивают реконструкцией пути н контактной сети. Для движения поездов со скоростями 250 — 300 км/ч строят специальные линии.

Для скоростей до 200 км/ч может быть приспособлено большинство контактных подвесок, обеспечивающих нормальный токосъем при скоростях 120 – 160 км/ч, в том числе полукомпенсированные с двумя контактными проводами и двойные. Основным критерием пригодности контактной подвески для эксплуатации при скорости 200 км/ч является коэффициент равномерности ее эластичности к_э; он должен быть не менее 0,75.

2 СОЗДАНИЕ МОДЕЛЕЙ ДЕТАЛЕЙ ТОКОПРИЕМНИКА. СБОРКА

Исследование технических объектов на их моделях является весьма востребованным, широко применяемым и удобным способом изучения реально существующих устройств. Для исследования пантографа были построены такие модели деталей, как, основание, вилка, верхняя тяга, полоз. Далее была выполнена сборка 3D модели токоприемника в программном комплексе «SolidWorks» в масштабе 1:1, с отражением всех основных параметров и свойств, с высокой степенью достоверности.

Инженерные программные модули комплекса «SolidWorks» позволяют решать ряд разноплановых задач и позволяют выполнить следующие типы исследований:

- статические исследования (или исследования напряжения). При помощи данных исследований вычисляют перемещения, силы реакции, нагрузки, напряжения и распределение запаса прочности. Вычисление коэффициента запаса прочности базируется на одном из четырех критериев прочности;

- частотные исследования. При частотном анализе рассчитываются собственные частоты и ассоциированные формы колебаний. Такой тип анализа может помочь избежать разрушения, вызванного чрезмерными напряжениями, обусловленными резонансом. Он также предоставляет данные для решения задач по динамическим реакциям;

- динамические исследования. Вычисляют реакцию модели, вызванную нагрузками, приложенными внезапно, или изменяющимися со временем или по частоте. Цели динамического анализа включают: разработку конструктивной и механической системы для работы без разрушения в динамической среде и сокращения влияния вибрации;

- исследования потери устойчивости. Потеря устойчивости связана с мгновенными большими перемещениями, вызванными осевыми нагрузками. Тонкие конструкции, подверженные воздействию осевых нагрузок, могут выйти из строя в результате потери устойчивости на уровнях нагрузки меньших, чем требуемые для возникновения разрушения материала. Потеря устойчивости может появиться при разных режимах под воздействием различных уровней нагрузки. Во многих случаях, только самая низкая критическая продольная нагрузка представляет собой интерес;

- термические исследования. Термические исследования подсчитывают температуры, градиент температуры и тепловой поток на основе тепловыделения, теплопроводности, конвекции и условий излучения. Термические исследования могут помочь избежать нежелательных термических условий: например, перегрева и плавления;

- исследования на ударную нагрузку. С помощью упражнений испытаний на ударную нагрузку можно оценить эффект падения конструкции на твердый пол. Кроме силы тяжести, указывается высота сбрасывания или скорость во время удара. Программа решает динамическую задачу в виде временной зависимости, используя эксплицитные методы интегрирования. Эксплицитные методы - быстрые, но требуют использования малых временных инкрементов. Благодаря большому количеству информации параметры анализа можно генерировать, программа сохраняет результаты в определенное время и в определенном месте в соответствии с инструкцией, заданной перед запуском анализа;

- исследования усталости(материалов). Повторяющиеся операции применения нагрузки и ее ослабления со временем приводят к ослаблению объектов, даже если индуцированные напряжения намного меньше, чем допустимые ограничение нагрузки. Количество циклов, требуемое для усталостного разрушения в местоположении зависит от материала и колебаний напряжения. Настоящая информация, для определенного материала, обеспечивается кривой, называемой S-N кривая. Кривая показывает количество циклов, которое вызывает разрушение на различных уровнях напряжения. Исследования усталости вычисляют срок службы объекта, основанный на событиях усталости материалов;

В данной работе выполняется расчёт аэродинамики и прочности конструкции, в модулях «SolidWorks Flow Simulation» и «SolidWorks Simulation» соответственно. «SolidWorks Flow Simulation» позволяет смоделировать условия действия встречного потока на исследуемый объект. В данном модуле задаётся скорость встречного потока, характеристики среды – воздуха, а также давление и температура. То есть фактически моделируются условия, в которых эксплуатируется токоприёмник, выполняя свои рабочие функции.

2.1 Модели деталей токоприемника ТАсС-10-01

Для того, чтобы упростить сборку модели токоприемника, в том числе и расчеты, но сохранив при этом функционал, были выбраны основные детали, из которых будет состоять конечная модель токоприемника. В данном проекте построены следующие модели деталей:

- основание;

- пневмопривод;

- тяга;

- верхняя тяга;

- вилка;

- каретка.

Каретки токоприемника предназначены для улучшения качества токосъема при проходе «жестких» точек (мест с резким уменьшением эластичности контактного провода или наличием на нем сосредоточенных масс – зажимов и др.) и струновых пролетов цепной контактной подвески, в которых контактный провод имеет неодинаковую эластичность. В эти моменты полозы вертикально перемещаются благодаря кареткам, т. е. с контактным проводом взаимодействует не весь токоприемник, а только его верхний узел, имеющий небольшую массу. Это уменьшает динамическую составляющую нажатия токоприемника на контактный провод, что обеспечивает лучшее качество токосъема, особенно при высоких скоростях движения. На рисунке 2.1 изображена модель каретки.

Рисунок 2.1 – Модель каретки

На токоприемнике типа ТАсС установлен полоз, конфигурация которого соответствует «Техническим требованиям к полозам токоприемников магистрального электроподвижного состава». Каркас выполнен из нержавеющей стали, снабженный медной подложкой, приваренной контактной сваркой. Во избежание коррозии полоз оцинковывают. Его длина ( 2240 мм) рассчитана на зигзагообразную подвеску контактного провода, при которой токоснимающие накладки имеют равномерный износ по всей длине. Ширина полоза в средней части равна 150 мм. На полозьях имеются отверстия для латунных винтов, которыми крепят токоснимающие угольные накладки. Полоз оснащен серийными угольными вставками типа «А». Такие вставки не вызывают интенсивность износа контактного провода по сравнению с другими контактными материалами. На рисунке 2.2 изображена модель полоза.

Рисунок 2.2 – Модель полоза с угольными вставками типа «А»

Подвижные части асимметричного токоприемника - несущий рычаг, верхние рамы, синхротяга кареток и сами каретки выполнены из алюминиевого сплава АМГ-6, что позволяет снизить приведенную массу аппарата. На рисунках 2.3 и 2.4 изображены модели верхней тяги и несущего рычага.

Рисунок 2.3 – Верхняя тяга

Рисунок 2.4 – Несущий рычаг

В настоящее время нормативные документы определяет следующие конструктивные и эксплуатационные параметры токоприемников: рабочая высота токоприемника относительно контактной поверхности полностью опущенного токоприемника должна измениться от 400 мм (не более) до 1900 мм (не менее). Максимальная высота подъема должна быть не менее 2100 мм. Токоприемник по частотной и аэродинамической характеристикам должен удовлетворять следующим требованиям: должны отсутствовать отрывы полоза токоприемника от контактного провода или устройства, имитирующего контактный провод, колеблющегося в вертикальной плоскости с амплитудой 40 ± 2 мм и частотой 0,8 Гц; аэродинамическое воздействие на рабочий (для электровоза задний по ходу) токоприемник электроподвижного состава, движущегося со скоростью 160 км/ч (44,5 м/с), при встречном или боковом ветре, скорость которого равна 25 м/с, не должно вызывать увеличения нажатия по сравнению со средним статическим более чем в 2,5 раза для токоприемников типа Л и 2,8 раза для токоприемников типа Т.

После того, как все модели деталей были построены, была выполнена сборка модели токоприемника. Задав необходимые определения и сопряжения деталей, задав каждой детали материал, получаем модель пантографа, полностью выполняющего свою функцию. Модель сборки токоприемника представлена на рисунке 2.5.

Рисунок 2.5 – Модель токоприемника построенная в «SolidWorks»

3 ИССЛЕДОВАНИЕ ТОКОПРИЕМНИКА ПРИ РАЗЛИЧНЫХ НАГРУЗКАХ И НЕИСПРАВНОСТЯХ

В данной работе над токоприёмником был проведён ряд испытаний. Но особого внимания заслуживают «эксперименты», выполненные при очень тяжелых, критических эксплуатационных условиях.

Для этих режимов в модуле «Flow Simulation» задана внешняя среда – воздух, атмосферное давление и температура нормальных условий, а также скорость встречного и бокового потоков, воздействующие на токоприемник со скоростью 110 км/ч, что соответствует движению электровоза на высоких (конструкционных) скоростях и наличию встречного ветра ураганной силы.

Результаты расчёта усилия от ветрового потока, как уже было сказано ранее, перенесены в модуль «Simulation», посредством экспорта. Помимо этого, добавлена вертикально-действующая на полоз сила, равная 450 Н и закрепления. Это больше установленной нормы силы, действующей от контактного провода в нормальных условиях, но представляет особый интерес для исследований, с целью получения критических результатов. На рисунке 3.1 изображена эпюра ветрового потока.

Рисунок 3.1 – Схема встречного и бокового потока ветра

В результате расчета мы получаем эпюры деформации (рисунок 3.2), узлового напряжения (рисунки 3.3, 3.4, 3.5) и перемещений (рисунок 3.6).

Рисунок 3.2 – Эпюра деформаций

Рисунок 3.3 – Узловое напряжение

Рисунок 3.4 – Узловое напряжение

Характеристики

Список файлов ВКР