Пояснительная записка (1220995), страница 5
Текст из файла (страница 5)
3.3 Графические образы
При создании графических образов элементов конструкции железнодорожного экипажа следует учитывать, что один и тот же графический объект (ГО) может быть назначен нескольким элементам. Например, восемь комплектов пружин подвешивания будут ссылаться на один и тот же графический объект. То же самое касается гасителей и тяговых поводков.
В последнее время для создания сложных графических образов, например, кузова, часто используются САПР программы. В UM реализован импорт графических образов из большинства распространённых САПР программ, а также из нейтральных форматов (STEP, IGES). Поэтому при создании данной модели мы будем использовать несколько ГО, заранее созданных в САПР программе и импортированных в формат UM (кузов, рама, буксы, поводок).
3.3.1 Создание графического образа пружины
Используя пункт «графические объекты» списка элементов добавили графический объект к списку и изменили имя на (Spring). Затем добавили графический элемент типа «пружина», изменив радиус на 0.15 и число витков на 6 как показано на рисунке 3.5.
Рисунок 3.5 – Образ пружины
3.3.2 Добавление заранее подготовленных ГО
Пункт меню «правка/прочитать из файла» позволяет добавлять к модели отдельные заранее созданные и сохраненные в файлах элементы, в частности ГО.
Прочитали по очереди следующие файлы:
- кузов;
- рама тележки;
- traction-rod_F (передний тяговый поводок);
- traction-rod_R (задний тяговый поводок);
- axle-box LF (левая букса первой КП);
- axle-box LR (левая букса второй КП);
- damper (гаситель).
После добавления гасителя в диалоговом окне «инициализация численных значений» нажали кнопку «принять».
Все эти ГО, за исключением гасителя, были созданы с помощью одной из САПР и импортированы в UM. Примеры ГО приведены на рисунке 3.6.
Рисунок 3.6 – ГО, добавленные в модель
3.3.3 Графические образы правых букс
Из файлов были прочитаны ГО левых букс. Путем поворота на 180 градусов вокруг вертикальной оси из них легко создать ГО правых букс.
Создали новый ГО и переименовали его в Axle-box RF. Добавили ГЭ типа ГО, то есть ссылка на один из уже существующих графических объектов. Из выпадающего списка выбрали Axle-box LR.
На вкладке «положение ГЭ» развернули образ на 180 градусов вокруг вертикальной оси.
Аналогично следует создать ГО правой задней буксы (Axle-box RR) путем поворота ГО левой передней буксы (Axle-box LF).
3.4 Добавление букс к модели подвижного состава
Добавление каждой буксы к модели происходит в два этапа: сначала создается тело – букса, а потом вращательный шарнир, определяющий вращательную степень свободы буксы относительно оси колесной пары.
В списке тел модели добавили тело Axle-box LF (левая передняя букса) и выбрали одноименный ГО из выпадающего списка.
Задали момент инерции буксы относительно оси вращения с помощью идентификатора IY_Axle-box = 3 кг
м².
Создали вращательный шарнир для буксы. Автоматически добавится шарнир, у которого в качестве второго тела задана букса.
С помощью выпадающего списка назначили первое тело WheelSetl.WSet (база первой КП). Задали положение первой буксе на оси в поперечном направлении 1.1 м.
Задали направление оси вращения для каждого из тел кинематической пары: (0, 1, 0) – ось Y. Направление оси в данном случае можно задать с помощью выпадающего списка стандартных направлений.
Нужно обращать внимание на то, что база колесной пары не имеет назначенного ГО. Поэтому, чтобы увидеть результат добавления шарнира необходимо перейти в режим изображения всего объекта (а не отдельного элемента).
Для добавления второй буксы рекомендуется использовать операции копирования тела и шарнира первой буксы.
В списке тел скопировали буксу и переименовали в Axle-box LF (правая передняя букса). Назначили одноименный ГО.
В списке шарниров скопировали вращательный шарнир первой буксы, изменив второе тело на Axle-box RF. Изменили знак поперечной координаты буксы на оси КП (-1.1). Результат представлен на рисунке 3.7.
Рисунок 3.7 – Передняя КП с буксами
Аналогично создали тела и шарниры для букс второй КП. Тогда, если все действия были выполнены правильно, образ модели будет соответствовать рисунку 3.8.
Рисунок 3.8 – Колесные пары с буксами
3.5 Добавление рамы тележки к модели подвижного состава
Здесь мы добавили к модели раму тележки как тело и описали его инерционные параметры. Нужно отметить, что создание графического образа рамы тележки в предыдущем разделе не означает, что мы добавили саму раму. Мы добавили картинку к списку картинок – и ничего больше. Рама тележки появится в модели, когда добавим соответствующее твердое тело к списку тел и зададим его координаты.
Выбрали элемент «тела» в списке элементов и добавили тело к списку, назвав его «тележка 1». Заполнили поля инспектора: назначили графический образ, ввели идентификаторы массы и моментов инерции.
Задали элементу «присоединенный шарнир», выбрав тип «6 степеней свободы». Данный шарнир назначает телу шесть степеней свободы: три декартовы координаты и три угла ориентации.
Аналогичным образом после создания двух подсистем «тележка 1 и 2» добавляем кузов к модели подвижного состава с последующим добавлением силовых элементов.
3.6 Добавление силовых элементов
3.6.1 Пружины
Выбрали элемент «линейные силы» в списке элементов и создали первый элемент, соответствующий передней пружине для левой буксы первой КП и переименовали его в Spring1L_1. Выбрали тип элемента «пружина».
Задали соединяемые тела Axle-box LF и «рама тележки». Задали графический вид «spring».
Далее задали точку прикрепления пружины к буксе (0.28, 0, 0.1) и высоту пружины под статической нагрузкой 0.4 м.
Включили автоматический расчет координат точки прикрепления пружины ко второму телу. В результате пружина займет свое окончательное положение в анимационном окне.
На вкладке «параметры» установили тип «эксперимент» и задали продольную, сдвиговую и изгибную жесткости пружин. Здесь же указали статическое усилие в пружине.
Очевидно, что статическое усилие в передних пружинах выражается через массу рамы тележки и расстояния от центра масс тележки до каждой из колесных пар.
Скопировали первый элемент и переименовали его в Spring1L_2, изменив знак координаты X точки прикрепления второй пружины к колесной паре (-0.28 вместо 0.28).
Затем скопировали первый и второй элемент еще один раз, чтобы создать третью и четвертую пружину. Переименовали их в Spring1R_1, Spring1R_2. Изменили первое тело для этих пружин на Axle-box RF.
Теперь создадим переднюю пружину левой буксы второй КП. Для этого скопировали первую пружину и переименовали на Spring2L_1, изменив первое тело на Axle-box LR.
Копируя последнюю пружину еще три раза, создали остальные три пружины второй КП (Spring2L_2, Spring2R_1, Spring2R_2) и модифицировали их так же, как в случае соответствующих пружин первой КП. Пример полученного результата представлен на рисунке 3.9.
Рисунок 3.9 – Пружины подвески
3.6.2 Наклонные гасители
Для ввода моделей наклонных фрикционных гасителей следует использовать биполярные силовые элементы.
В списке элементов «биполярные силы» добавили первый элемент и переименовали его в Damper1L. Остальные три гасителя добавили с помощью операции копирования, переименовывая элементы, изменяя первое тело для задних гасителей и координаты точек прикрепления. Конечный результат добавления гасителей представлен на рисунке 3.10.
Рисунок 3.10 – Наклонный гаситель
3.6.3 Продольные тяговые поводки
Поводки, работающие исключительно на растяжение и сжатие, обычно моделируются биполярными силовыми элементами.
Добавили пятый биполярный элемент, переименовали его в Traction-rod 1L и выбрали тип элемента «линейный».
Длина элемента в недеформированном состоянии равна 1.115 м. Далее задали элементу коэффициент жесткости тяги.
Остальные три тяги добавили с помощью операции копирования, переименовывая элементы, изменяя первое тело для задних тяг и изменяя координаты точек прикрепления.
При выполнении всех выше перечисленных разделов мы получили готовую подсистему «тележка 1», представленная на рисунке 3.11.
Рисунок 3.11 – Готовая подсистема «тележка 1»
Для дальнейшего построения модели подвижного состава скопировали первую подсистему «тележка 1», переименовали ее в подсистему «тележка 2» и указали расстояние на котором две тележки будут находится друг от друга (8.5 м). Затем согласно выше перечисленным разделам к модели добавили кузов и силовые элементы в виде пружин и вертикальных гасителей. Сохранили полученный результат.
4 СОЗДАНИЕ ПРОЕКТА СКАНИРОВАНИЯ МОДЕЛИ
Прогнозирование износа профилей железнодорожных колес и рельсов в программном комплексе «Универсальный механизм» организованно на базе модуля сканирования «UM Experiments» и модуля контактной усталости «UM Rolling Contact Fatigue».
Для построения проекта износа профилей колеса и рельсов модуль сканирования дополнен понятием «эволюция». Под эволюцией понимается серия многовариантных расчетов (МВР) одинаковой структуры – итераций износа, отличающихся друг от друга изменяемыми внешними условиями. В случае прогнозирования износа профиля колеса изменяемыми внешними условиями являются формы профилей колес, изменяющиеся в конце каждого МВР (итерации) в соответствии с трибологической моделью износа, а в случае расчета износа рельса изменяемые внешние условия – профили рельсов. В течение одной итерации профили не меняются – изменение происходит после окончания итерации. Иначе говоря, если проект эволюции профиля колеса состоит из 10 итераций, это значит, что будет произведено 10 изменений профилей колес исследуемого экипажа.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
