Сапожников Пояснительная записка (1230236)

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

Текст из файла

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 7

1 ОБЗОР МОДЕЛЕЙ ДИНАМИКИ ПОЕЗДА 9

2 ПОРЯДОК ВНЕСЕНИЯ В ГОСУДАРСТВЕННЫЙ РЕЕСТР СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ 20

3 ТРЕБОВАНИЯ К КОНСТРУКЦИИ ВАГОНОВ 25

4 РАЗРАБОТКА УСТРОЙСТВА ИЗМЕРЕНИЯ ПРОДОЛЬНОЙ ДИНАМИКИ 31

4.1 Параметры, необходимые для изучения динамики поезда 31

4.2 Применяемое оборудование 31

4.2.1 Измерительные датчики ускорений 31

4.2.2 Измерительный дальномер 35

4.2.3 Измерительный контроллер 39

5 РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ УСТРОЙСТВА 45

5.1 Среда программирования 45

5.2 Программное обеспечение устройства 46

6 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 58

7 ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИ ВНЕДРЕНИИ УСТРОЙСТВА ИЗМЕРЕНИЯ ПРОДОЛЬНОЙ ДИНАМИКИ 60

7.1 Понятие экономического эффекта 60

7.2 Методика расчета экономической эффективности 61

7.3 Основные показатели экономической эффективности внедрения новой техники 62

7.4 Расчет расходов на изготовление устройства измерения продольной динамики 62

7.5 Расчет экономической эффективности от внедрения нового устройства 68

8 МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ УСТАНОВКЕ УСТРОЙСТВА В МЕЖВАГОННОЕ ПРОСТРАНСТВО 72

8.1 Общие требования охраны труда 72

8.2 Требования охраны труда перед началом работы 76

8.3 Требования охраны труда во время работы 77

8.4 Требования охраны труда в аварийной ситуации 79

8.5 Требования охраны труда по окончании работы 79

8.6 Расчет прожекторного освещения 80

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 84

БИБЛИОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ 85

ВВЕДЕНИЕ

Для обеспечения наименьшей себестоимости грузовых перевозок на железнодорожном транспорте необходимо увеличивать провозную способность дорог. Одним из способов увеличения провозной способности является повышение массы и скорости грузовых поездов. Масса грузового поезда на железных дорогах России за последние 50 лет возросла примерно в 4 раза. Максимальная масса грузовых поездов на электрифицированной Транссибирской магистрали – 6300 т.

В настоящее время существует перспектива роста этой массы более чем в 2 раза при использовании поездов с распределённой тягой, что приведет к росту пропускной способности.

Однако повышение массы поезда провоцирует рост продольных сил в автосцепных устройствах вагонов. Наибольшие значения этих усилий достигаются в неустановившихся режимах движения поезда, в которых поезд в малые промежутки времени переходит от одного режима к другому. Этими режимами являются соударения вагонов при маневровой работе, трогание поезда с места, резкое приложение дополнительной силы тяги или сброс этой силы, торможение, движение через переломы продольного профиля пути.

Критические значения продольных сил, возникающих в автосцепках при различных условиях движения поезда, могут приводить к авариям на железной дороге. Эти силы необходимо ограничивать для обеспечения безопасности движения. Ограничение должно производиться по прочности и устойчивости подвижного состава, по результатам исследований продольной динамики железнодорожного состава.

В данном проекте проводится разработка устройства измерения продольной динамики в поезде. Устройство должно позволить довольно точно определять перемещение и ускорение вагонов, а также даст информацию о том, в каком состоянии находится поезд. В свою очередь, эта информация поможет решить задачи прогнозирования нагрузок на автосцепное устройство, подбора параметров ряда устройств, выбора оптимального и безопасного режима управления движением поезда

1 ОБЗОР МОДЕЛЕЙ ДИНАМИКИ ПОЕЗДА

Первые математические модели динамики железнодорожного состава в России были представлены Н.Е. Жуковским [10]. Одна из этих моделей представляла поезд в виде упругого стрежня с массой на одном из концов. Эта модель позволила использовать для решения задачи о продольных колебаниях поезда аппарат уравнений математической физики. Вторая модель Жуковского представляла поезд в виде цепочки упруго соединенных твердых тел. Обе модели позволяли лишь оценить наибольшие силы, возникающие при трогании растянутого поезда. Эта модель поезда Жуковского представлена на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 – Модель поезда, предложенная Н.Е. Жуковским

Использование расчетных, предложенных Н.Е. Жуковским, исключало возможность разделения процесса на переходной и установившийся, так как колебания в рассматриваемых системах не затухали, поэтому академик В.А. Лазарян предложил рассматривать железнодорожный состав как упруго вязкий стержень или упругий стрежень с гистерезисом [19]. Такая усовершенствованная модель поезда дала возможность путем вычислений строить графики изменения во времени усилий, согласующихся при определенных условиях не только качественно, но и количество с осциллограммами, полученными в реальных условиях во время опытов. С этой моделью были получены решения по соударению сжатых сцепов вагонов, по переходному режиму при торможении поезда, по колебаниям неоднородных поездов, по колебаниям поезда без зазоров в соединениях, движущегося по переломам продольного профиля пути, колебаниям сцепов и поездов без зазоров в соединениях вагонов.

В.А. Лазарян одним из первых предложил использовать электрическую RLC модель (36 контуров) для решения линейных и нелинейных задач продольной динамики поезда (рисунок 1.2) [18]. На этой модели были повторены задачи, решенные ранее и впервые решена задача по торможению растянутого поезда.

Рисунок 1.2 – RLC модель, предложенная В.А. Лазаряном

Наиболее простая и распространенная модель [5], которая широко используется для определения сил, действующих на вагон при маневрах, и исследования поглощающих аппаратов автосцепки, представлена на рисунке 1.3.

Рисунок 1.3 – Расчетная схема соединения вагонов

Предполагается, что кузов, груз и тележки двигаются как одно твердое тело. При относительном перемещении q центров масс твердых тел возникает сила реакции S, зависимость которой от q определяется свойствами соединений и предполагается заданной.

Продольные силы, действующие на вагон со стороны автосцепок, смещены по вертикали относительно горизонтальной оси, проходящей через центр масс кузова. Исследования показали, что продольные силы при ударах вызывают интенсивные вертикальные колебания кузова, а влияние этих колебаний на уровень продольных сил несущественно.

Так как в этом случае рассматривается формирование только продольных сил, действующих на вагоны. Увеличение расстояния от линии действия продольной силы до оси, проходящей через центр масс кузова вагона с грузом, приводит к увеличению работы по его деформированию, а, следовательно, к уменьшению жесткости k_k пружины, имитирующей продольную податливость кузова вагона.

При использовании экспериментально найденных значений k_k в расчетах учитываются влияние изгибных деформаций и работа опор при вертикальных колебаниях вагона на формирование продольных сил.

Движение механической системы можно изучить, решая при заданных начальных условиях дифференциальное уравнение:

(1.1)

В общем случае рассматривается некоторое обобщенное соединение, состоящее из нескольких последовательно включенных деформируемых элементов разной физической природы. Буквой k обозначен элемент, имитирующей продольную податливость кузова вагона. Этот элемент может быть упругим с гистерезисом, если рассматривается нагружение в области упругих деформаций, или упругопластическим за пределами упругих деформаций. Цифрами 1,2, …, n_a обозначены поглощающие аппараты или их составные части, которые можно представить в виде простых или сложных деформируемых элементов соединения. В свою очередь в зависимости от конструкции сами поглощающие аппараты состоят из параллельно или последовательно включенных элементов сопротивления деформированию. Один из последовательно включенных элементов имитирует деформацию корпуса аппарата и сжатие жидкости, а каждый из двух других состоит из параллельно включенных элементов сопротивления перетеканию жидкости через дроссельные отверстия.

Зависимость силы S от q в рассматриваемых случаях можно выразить системой дифференциальных уравнений и алгебраических соотношений.

Если необходимо учитывать подвижность одного или нескольких (n_p) грузов, взаимодействующих только с кузовом вагона, можно использовать схему с рисунка 1.4.

Рисунок 1.4 – Расчетная схема исследования колебаний вагона

Эта же схема пригодна для изучения продольных динамических нагрузок в элементах соединения тележек с кузовом вагона или локомотива. Расчет рассматриваемой схемы исследования колебаний вагона осуществляется следующей системой уравнений:

(1.2)

где m_i и v_i – масса и скорость движения вагона;

S_i и S_i+1 – силы, действующие на этот вагон со стороны соседних вагонов;

S_ij – силы взаимодействия.

В другой модели динамики поезда [8] рассматриваются нелинейные колебания системы масс. Движение поезда, как системы дискретных масс, изучается в функции времени и начальной координаты этих масс. Такое описание процессов движения позволяет непосредственно сравнивать результаты теоретического исследования с экспериментально полученными значениями скорости, деформации и продольной силы, измеряемыми в сечениях поезда в различные моменты времени.

Общий случай движения поезда по участку пути, имеющему перелом продольного профиля, с учетом зазоров в межвагонных соединениях, допускающих относительные перемещения вагонов, представлен на рисунке 1.5 [5].

Рисунок 1.5 – Расчетная схема поезда

Для вагона с номером i текущая координата определяется по формуле:

z₁=L_i+x_i, (1.3)

где L_i – координата центра масс вагона в начальный момент времени;

x_i – перемещение центра масс вагона относительно его положения в статически равновесном состоянии.

На состав поезда действует сила F₁ тяги или торможения B₁. Процесс движения поезда как системы дискретных масс, связанных упруго вязкими соединениями, в этом случае описывается системой нелинейных дифференциальных уравнений второго порядка при начальных условиях :

где – масса вагона под номером i;

– зависимость продольной силы от величины сжатия (деформации) последовательно соединенных межвагонных аппаратов локомотива и

первого вагона;

– зависимость продольной силы от величины деформации последовательно соединенных межвагонных аппаратов;

– зависимость продольной силы от относительной скорости локомотива и первого вагона;

– зависимость продольной силы от относительной скорости двух последовательно соединенных вагонов;

– тормозная сила локомотива;

– зависимость тормозной силы вагона с номером i, от абсолютной скорости и времени t.

t_i – момент времени, в который происходит срабатывание тормоза на вагоне с номером i;

– функция, характеризующая постоянную добавочную силу, действующую на вагон с номером i на уклоне;

– сила сопротивлению движению, приложенная к вагону с номером i;

– соответственно радиус кривой и уклон;

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