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

Текст из файла

Министерствотранспорта Российской Федерации
Федеральное агентство железнодорожного транспорта
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»

Кафедра «Локомотивы»

К ЗАЩИТЕ ДОПУСТИТЬ

Заведующий кафедрой

__________А.К. Пляскин

«____»________2016г.

ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ МОДЕЛИ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА В ПРОГРАММНОМ КОМПЛЕКСЕ «УНИВЕРСАЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМ»

Пояснительная записка к дипломному проекту

ДП 23.05.03.24.153.ПЗ

Студент гр.153 А.Д. Юрченко

Руководитель

(доцент, к.т.н., доцент) В.В. Трофимович

Консультант по безопасности

жизнедеятельности

(профессор, д.т.н., профессор) В.Д. Катин

Консультант по экономике

(доцент, к.э.н., доцент) О.Б Лазарева

Нормоконтроль

(доцент, к.т.н.) Ю.С. Кабалык

Хабаровск – 2016

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 7

1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ДИНАМИКЕ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА 8

1.1 Основные задачи динамики локомотивов 8

1.2 Виды колебаний локомотивов 9

1.3 Возмущения, вызывающие колебания 11

1.4 Показатели динамических качеств 12

2 ОПИСАНИЕ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА «УНИВЕРСАЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМ» 15

2.1 Программа ввода данных «UMInput» 17

2.2 Программа моделирования «UM Simulation» 20

3 СОЗДАНИЕ МОДЕЛИ ЛОКОМОТИВА В ПРОГРАММНОМ КОМПЛЕКСЕ «УНИВЕРСАЛЬНЫ МЕХАНИЗМ» 22

3.1 Основные элементы модели локомотива 22

3.2 Создание нового объекта в программе «UMInput» 23

3.3 Добавление колесных пар к объекту. 24

3.4 Добавление необходимых элементов к объекту. 25

4 МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЕРТИКАЛЬНОЙ И ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ДИНАМИКИ МОДЕЛИ ЛОКОМОТИВА 34

4.1 Общие сведения 34

4.2 Построение графиков колебаний Тележки 1 36

4.3 Построение графиков колебаний кузова 46

4.4 Построения графиков направляющих сил 49

4.5 Построение графиков износа колес 52

5 ИЗУЧЕНИЕ РОЛИ ЧЕЛОВЕЧЕСКОГО ФАКТОРА В СИСТЕМЕ «ЧЕЛОВЕК-МАШИНА-СРЕДА» 56

5.1 Физиологические характеристики человека 56

5.2 Психофизическая деятельность человека 60

5.3 Антропометрические характеристики человека 62

5.4 Характеристики основных форм деятельности человека 65

5.5 Работоспособность человека 69

6 ВНЕДРЕНИЕ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА «УНИВЕРСАЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМ» 73

6.1 Оценка экономической эффективности инновационных решений при внедрении в ОАО «РЖД» 74

6.2 Стоимость внедрения модели локомотива 2ЭС5К 75

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 83

Список использованных источников………………...…………………...84

Уменьшенные копии демонстрационных листов…………...…………..85

ВВЕДЕНИЕ

Целью данного дипломного проекта, является исследование динамики грузового электровоза 2ЭС5К. Для достижения этой цели, основной из задач является построение модели локомотива. Модель создается в программном комплексе «Универсальный механизм» и будет иметь параметры реального электровоза.

В работе приведены общие сведения о динамике подвижного состава и описание программного комплекса «Универсальный механизм».

Наибольшее внимание в дипломном проекте уделено созданию модели и моделированию вертикальной и горизонтальной динамики локомотива.

Моделирование динамики выполняется при разных скоростях движения. В качестве пути используются прямые с горизонтальными и вертикальными неровностями, а так же кривые малых и больших радиусов.

В экономической части диплома необходимо рассчитать экономический эффект от внедрения программного комплекса вместо динамитрического вагона лаборатории, а так же рассчитать все затраты на создание лаборатории, которая позволит изучать динамику локомотива с помощью компьютера и программного комплекса «Универсальный механизм».

Заключительная часть дипломного проекта посвящена изучению роли человеческого фактора в системе «человек-машина-среда».

1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ДИНАМИКЕ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА

Динамика подвижного состава – это все динамические явления, возникающие в подвижном состава (ЭПС) и рельсовом пути при движении подвижного состава, а также при взаимодействии ПС с окружающей средой. Изучение этих явлений необходимо для правильного выбора схемы и параметров оборудования подвижного состава, а в частности виброзащитных устройств (рессорного подвешивания, горизонтальные, продольные и поперечные связи колесных пар с рамой тележки и тележки с кузовом, подвешивание тягового двигателя, тягового редуктора и т.д.), а также для снижения динамических сил, действующих на несущие элементы механической части и железнодорожный путь, на оборудование ПС и находящихся в нем людей.

1.1 Основные задачи динамики локомотивов

Динамика локомотива – физический процесс возникновения сил, моментов, перемещений составных частей локомотива, вследствие взаимодействия его ходовых частей и верхнего строения пути (ВСП), а также локомотивов и вагонов в движущимся поезде [1].

Процесс взаимодействия локомотива и верхнего строения пути в большей степени зависит от конструкции локомотивов и ВСП. Влияние на верхнее строение пути оказывает и состояние ходовой части. От процессов взаимодействия в главной степени зависит безопасность движения поездов.

При движении локомотива по рельсовому пути в результате взаимодействия колес и рельсов возникают динамические явления, которые вызывают колебания пути и подвижного состава. Эти колебания не требуются для выполнения основной функции ПС – перевозка грузов и пассажиров, поэтому такие колебания называются вредными, которые вызывают износ и разрушение подвижного состава и пути [1].

Главная задача исследования динамики в системе «локомотив-путь» заключается в определении оптимальных значений параметров этой системы, при которых существенно снижаются колебания и динамические силы. Под параметрами понимают – габаритные размеры, массы, жесткости элементов связи и т.д. Для определения оптимальных параметров необходимо исследование колебательных процессов локомотива, а так же его отдельных частей, установление критериев для оценки плавности хода, критериев устойчивости против схода с рельсов и критериев вибрации элементов. С точки зрения динамики, механическая часть локомотива должна удовлетворять следующим требованиям:

- обеспечивать устойчивость движения экипажа;

- удовлетворять требованиям к качеству механической части.

1.2 Виды колебаний локомотивов

При расчете колебаний локомотивов координаты, определяющие положения отдельных тел экипажа (кузова, тележек и т.д.), относят к системе координат х₀, y₀, z₀ с центром О (на оси пути), движущийся поступательно со скоростью экипажа (инерционная система, рисунок 1.2).

Рисунок 1.2 – Системы координатных осей

Колебания тел называют (поступательные):

• по осиz₀ – подпрыгивание (z);

• по оси у₀ – относ (y);

• по оси х₀ – подергивание (x).

Повороты тела определяют по отношению к системе координат х₁, y₁, z₁связанной с центром масс О₁тела, неподвижной по отношению к основной инерциальной системе координат. Углы поворота характеризуют угловые колебания (вращательные):

• – боковая качка;

• – галопирование;

• – виляние.

Все шесть видов колебаний взаимно связанные друг с другом. Однако, как показывают опыт, их можно рассматривать и раздельно. Поэтому при изучении колебаний ПС их принято разделять на 3 группы:

• вертикальные – по координатам z и ;

• продольные – по координате x;

• поперечные (боковые) – по координатам , и .

Каждое из шести видов колебаний принято суммировать из свободныхи вынужденных. Свободные колебания возникают при отсутствии переменного внешнего воздействия в результате однократного действия возмущений (удар на стыке рельса, удар колеса с ползуном о рельс и т.д.) [1].

Вынужденные колебания появляются под действием возмущающих факторов или возбудителей колебаний. Параметры этих колебаний зависят от скорости движения и от характеристик возбудителя.

Вынужденные колебания бывают установившимися и неустановившимися.

Установившиеся колебанияявляются условным видом при условии движения экипажа с постоянной скоростью по прямым участкам пути, без переломов профиля.

Неустановившиеся колебаниявозникают в переходных режимах движения:

• проход одиночной неровности пути;

• вход и выход в кривой;

• трогание, разгон и изменение скорости движения;

• проход переломов профиля.

1. Возмущения, вызывающие колебания

Возмущения, в результате которых проявляются вынужденные колебания, можно подразделить на 3 вида:

Кинематические – геометрические неровности пути в профиле, геометрические неровности в плане и неровности на поверхности катания колеса;

Силовые – действие приложенных внешних сил (тяговый момент, периодические силы от дисбаланса вращающихся частей дизелей, компрессоров и т.д.);

Параметрические – результат изменения какого-либо параметра системы.

Все эти три вида возмущений используются для решения самых различных задач динамики. Выбор параметров рессорного подвешивания и оценку ПДК локомотива выполняют с использованием кинематическоговозмущения.

Силовые возмущения применяют для решения проблем виброизоляции агрегатов. Выбор параметров виброзащиты статических преобразователей (тиристорные преобразователи, трансформаторы, электронные системы управления и т.д.) выполняют учитывая оба типа возмущений [1].

Воздействие параметрического возмущения проявляется в изменении жесткости пути по его длине. Вертикальная жесткость пути уменьшается по мере приближения локомотива к стыку. Из-за наличия накладки, посередине стыка нагрузка передается на оба рельса и жесткость возрастает. В зимнее время жесткость пути может увеличиваться, включая жесткость пути в стыковой зоне в 2,5–3 раза [1].

Диссипативные силы в пути изменяются по длине рельса. Эти изменения носят случайный характер и зависят от конструкции пути, системы, качества ремонта пути и времени года.

1.4 Показатели динамических качеств

Локомотивы и их механическая часть должны удовлетворять специальным требованиям эксплуатации, которые выражаются в виде системы показателей качества.

Показатели качества принято разделять на 11 основных групп:

• назначения;

• безопасности;

• экономичного использования сырья, материалов, топлива, энергии;

• надежности;

• эргономические;

• эстетические;

• технологические;

• транспортабельности;

• стандартизации и унификации;

• патентно-правовые;

• экологические.

Показатели качества применительные к механической части делятся на два больших класса:

• первый – общие для механической части и локомотива в целом, как единого технического средства;

• второй – специфические для механической части, учитывающие ее главные особенности, отличающие механическую часть от других составляющих частей локомотива.

К специфическим показателям относятся показатели, которые описывают поведение локомотива, как механической системы при движении по рельсовому пути. Колебательные процессы при этом играют определяющую роль, поэтому эти показатели принято называть показателями динамических качеств (ПДК). К ним относятся показатели:

• виброзащиты, определяющие степень защиты оборудования локомотива и пути от вибраций, воздействующих на них при движении локомотива;

• безопасности движения, характеризующие степень обеспечения безаварийного движения по рельсовому пути;

• плавности хода, характеризующие степень влияния вибраций локомотива на организм человека.

Из общих показателей качества, рассмотрим массогабаритные показатели, которые главным образом применительны к механической части локомотива и несомненно оказывают существенное влияние на динамику локомотива.

Массогабаритные показатели включают в себя следующие наименования:

• полная масса (масса брутто) – масса в груженом состоянии; для вагонов электропоездов и метрополитена учитывается полная загрузка кузова пассажирами (среднюю массу пассажиров принимают 70 кг);

• сцепной вес, т.е. вес, приходящийся на движущие оси локомотива (для тепловозов с учетом 1/3 запаса песка и топлива);

• служебная масса – масса экипированного локомотива (при 2/3 запаса песка и топлива);

• собственная масса (масса нетто) – масса в порожнем состоянии без пассажиров, топлива и песка;

• удельная масса (материалоемкость) – масса, отнесенная к единице мощности или к количеству пассажиров; для современных электровозов она составляет 19–20 кг/кВт;

• вместимость кузова (для вагонов электропоездов и метрополитена), определяемая количеством сидящих и стоящих пассажиров из расчета 7 ел.на 1 м² свободной площади салонов и тамбуров;

• планировка кузова, обусловленная его размерами и размещением основного оборудования;

• габаритные ограничения, определяемые строительным очертанием локомотива.

2 ОПИСАНИЕ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА «УНИВЕРСАЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМ»

Универсальный механизм – это программный комплекс предназначенный для моделирования динамики и кинематики плоских и пространственных механических систем, а так же он предназначен для автоматизации процесса исследования механических объектов, которые могут быть представлены системой абсолютно твердых или упругих тел, связанных посредством кинематических и силовых элементов. К объектам такого типа относятся, например, автомобиль, локомотив, вагон, манипуляторы робота и экскаватора, различные машины и механизмы.

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов ВКР