Полный_Антиплагиат_Коробков (1233328), страница 7
Текст из файла (страница 7)
1 и 2).Эта жесткая связь может быть разорвана кинематически путем применениясхемы с горизонтальной реактивной тягой или путем использования редуктора с(рисунок 4.1, п. 4 и 6).Вместе с тем жесткая связь может быть разорвана также введением в цепьупругих звеньев:а) упругого опирания двигателя с редуктором на колесную пару( 9 рисунок 4.1, п. 3).45б) упругого подвешивания тягового редуктора на упругом элементе, такназываемом амортизаторе подвески редуктора ( 9 рисунок 4.1, п. 5);в) введения упругого венца большого зубчатого колеса (рисунок 4.1, п. 7).Наряду с положительным эффектом пунктов 4 и 6, они имеют иотрицательные последствия – увеличение вертикальных скоростей и ускоренияцентра масс редуктора. 9Приведенные на рисунке 4.1 решения раскрывают принципиальнуювозможность снижения динамических 9 моментов в приводе; что же касаетсяколичественных оценок возможного эффекта, то они целиком зависят отвозможностей выбора параметров связей, которые часто определяются рядомгабаритных, прочностных и конструктивных ограничений.
9Сравнивая исходные кинематические соотношения в приводах первого ивторого класса (рисунок 4.1, п. 1 и 2), можно видеть, что при проходенеровности пути малой шестерне в том и другом случае задается не толькопоступательное, 9 но и вращательное движение, которое, будучи передано якорю,вызовет появление динамического момента. В 9 этом, собственно, и проявляетсякинематическое несовершенство приводов 9 класса I и II, заставляющее искатьпути снижения 9 динамических моментов.В приводе второго класса ввиду того, что базу опирания редукторастараются приблизить к величине R+r для уменьшения расцентровки муфты,этот момент при прочих равных условиях может быть больше, чем в приводепервого класса.Эта особенность не была известна в период создания нового поколенияпассажирских электровозов серии ЭП1. Только введение упругих элементов инекоторые улучшения кинематики привода (резиновый амортизатор подвескиредуктора, упругая резино-кордная тяговая муфта, увеличение базы опиранияредуктора вместе с дальнейшим снижением жесткости его подвески) позволилиповысить надежность узла тягового привода.В случае применения горизонтальной реактивной тяги вертикальноедвижение колесной пары кинематически не связано с вращением якоря ( 9 рисунок464.1, п.
4) и таким образом последний защищен от возмущения со стороны пути. 9Для количественной оценки влияния рассмотренных приемов на снижениединамических моментов и их реакций необходимо оценить вынужденныеколебания связанной нелинейной системы «экипаж – путь – привод» подвоздействием соответствующих возмущений, в первую очередь возмущений отпрохода колесом неровностей пути. В дипломном проекте такую задачу решимс помощью ЭВМ с установленным программным обеспечением Maple 2016.Введение упругого элемента в подвеску редуктора (рисунок 4.1, п. 5) иизменение угла его наклона может быть действенным способом снижениядинамических моментов и их реакций. 9 Эффективность этого методаиллюстрируют расчеты, которые будут приведены в пункте 5 данногодипломного проекта.475 ДИНАМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРИВОДА ВТОРОГО КЛАССА5.1 Расчётная схема динамической модели тягового привода второгоклассаДля исследования динамических свойств тяговых приводов, проведениярасчётов их динамических показателей, определения численных значенийдинамических моментов и реакций 60 строится механо-математическая модель.Под такой моделью в данном случае понимают систему обыкновенныхдифференциальных уравнений.Допущения, принятые при составлении кинематической схемы тяговогопривода:а) колебания по всем координатам рассматриваются как малые;б) ввиду несоизмеримости жесткостей упругих элементов рессорногоподвешивания и привода с жесткостями корпусов двигателя, редуктора,колёсной пары, рамы тележки и кузова последние рассматриваются какнедеформируемые тела;в) силы трения имеют природу вязкого трения.Кинематическая схема тягового привода второго класса представлена нарисунке 5.1.48Рисунок 5.1 – Кинематическая схема тягового привода второго классаВ качестве модели пути используется дискретная модель.
Параметры путиследующие:а)б)в) .Для составления математической модели следующие обозначения:приведённая масса пути, приходящаяся на одну колесную пару;жёсткость рельсового пути, приходящаяся на одну колёсную пару;коэффициент эквивалентного вязкого трения в пути в расчёте на однуколёсную пару;с – жёсткость рессорного подвешивания в расчёте на одну колёсную пару,49,;коэффициент вязкого трения в рессорном подвешивании в расчёте наодну колёсную пару,, ;угол наклона подвески редуктора,, ;жёсткость подвески редуктора,, ;коэффициент эквивалентного вязкого трения в подвеске редуктора,,;момент инерции якоря,, ;угловая скорость якоря, ;жёсткость муфты,, ;коэффициент эквивалентного вязкого трения в муфте,,;масса редуктора,, ;момент инерции редуктора, ;угловая скорость редуктора, ;центр масс редуктора;расстояние от центра масс до оси колёсной пары,, ;неровность пути;масса неподрессоренных частей,, .505.2 Уравнения колебаний динамической модели привода 2 классаПри составлении уравнений колебаний используется система координат, осикоторой направлены: ось Z вертикально, ось Y поперёк пути, ось X вдоль пути.Кинематическая модель имеет 3 степени свободы.
Приняты следующиеобобщённые координаты:поворот редуктора относительно оси Y (угловые колебания);поворот якоря относительно оси Y (угловые колебания);перемещение редуктора вдоль оси Z (подпрыгивание);вертикальное перемещение пути.5.2.1 Уравнение угловых колебаний редуктораУравнение угловых колебаний редуктора имеет следующий вид.
(5.1)Момент инерции редуктора определяется, (5.2)где момент инерции шестерни,, ;передаточное число редуктора, .Упругий момент в подвеске определяется, (5.3)51где расстояние от оси 69 колёсной пары до оси подвески 69 редуктора;деформация упругих элементов в подвеске редуктора, котораяопределяется по формуле:. (5.4)Диссипативный момент в подвеске определяется, (5.5)где скорость деформации упругих элементов в подвеске редуктора,определяется как первая производная деформации упругих элементов вподвеске:.
(5.6)Упругий момент в муфте определяется:, (5.7)где угловая деформация упругих элементов муфты, определяется. (5.8)Диссипативный момент в муфте определяется, (5.9)52где скорость угловой деформации упругих элементов муфты, определяетсякак первая производная от угловой деформации упругих элементов муфты:. (5.10)После подстановки всех выражений в уравнение (5.1) и приведенияподобных получается следующее выражение(5.11)Для расчетов принимаются следующие упрощения;;(5.12);5.2.2 Уравнение подпрыгивания редуктора53Уравнение колебаний подпрыгивания тележки находится как суммапроекций всех сил на ось Z, (5.13)где сила инерции неподрессоренных масс, определяется, (5.14)сила инерции пути, которая определяется по формуле, (5.15)где ускорение перемещения пути, которая определяется по формуле, (5.16)где неровность пути.сила упругости пути, которая определяется по формуле. (5.17)сила диссипации пути, которая определяется по формуле.
(5.18)54сила диссипации в буксовой ступени рессорного подвешивания,которая определяется по формуле, (5.19)где прогиб буксового подвешивания. Тогда. (5.20)После подстановки всех выражений в уравнение (5.12) и приведенияподобных получается следующее выражение(5.21)Принимаются следующие упрощения;;(5.22);555.2.3 Уравнение угловых колебаний якоряУравнение угловых колебаний якоря имеет следующий вид, (5.23)где момент инерции якоря, которая определяется по формуле. (5.24)упругий момент в муфте, которая определяется по формуле.
(5.25)диссипативный момент в муфте, которая определяется по формуле. (5.26)После подстановки всех выражений в уравнение (5.23) и приведенияподобных получается следующее выражение. (5.27)Далее будет целесообразно свести уравнения (5.12), (5.22), (5.27) в системууравнений.56(5.28)Для определения коэффициентов матриц динамических жесткостей инеровностей следует перейти от системы дифференциальных уравнений ксистеме алгебраических уравнений, то есть перейти из области времени вобласть оператора .Система алгебраических уравнений в частотной области имеет следующийвид:(5.29)Из комплексных коэффициентов левой части уравнений системы следуетсоставить матрицу динамических жесткостей размером . Изкомплексных коэффициентов правой части – матрицу неровностейразмером .Матрица динамических жесткостей представлена на рисунке 5.2.570000Рисунок 5.2 – Матрица динамических жесткостейМатрица неровностей имеет следующий вид на рисунке 5.2.00Рисунок 5.3 – Матрица неровностейЧастотная характеристика динамической системы определяется(5.30)Матрица имеет размер, в которой первая строка – это58частотная характеристика угловых колебаний редуктора, вторая строка – эточастотная характеристика подпрыгивания редуктора, третья строка – частотнаяхарактеристика угловых колебаний якоря.
Для нахождения амплитудо-частотнойхарактеристики по всем координатам нужно выделить в частотнойхарактеристике вещественную часть, используя программу Maple.5.3 Программа для расчета АЧХ динамической модели привода второгоклассаДля расчета амплитудо-частотной характеристики по всем координатамиспользуем программный комплекс Maple 2016.0 Build ID 1113130.На основании полученных уравнений для всех координат, составимпрограмму для расчета АЧХ.Добавляем исходные данные в виде переменных в рабочую областьпрограммы.