1 Полный текст ВКР (Заболотный В.В. 153) (1235148), страница 3

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

Текст из файла (страница 3)

Однако данный метод обладает рядом существенных недостатков. Процедура установки предварительно подготовленных динамометрических автосцепок требует значительных затрат времени на маневровую работу и технологические операции по демонтажу обычных автосцепок и монтажу динамометрических. Проведение таких измерений возможно лишь периодически в рамках опытных поездок первого и второго рода, проводимых с участием специалистов ВНИИЖТ и специализированных лабораторий.

Использование динамометрических автосцепок в постоянной эксплуатации невозможно как ввиду недолговечности работы приклеиваемых к поверхности хвостовика автосцепки тензосопротивлений, так и из-за необходимости периодической тарировки динамометрических автосцепок. Кроме того, демонтаж при ремонте и выполнение технологических ремонтных операций таких как: наплавка, заварка трещин, требует предварительного нагрева корпуса автосцепки до температур, при которых установленные ранее тезнодатчики выходят из строя [12].

Профессор Вершинский [6] рассматривал поезд, движущийся по переломному профилю пути, в виде непрерывного и нерастяжимого гибкого стержня с сосредоточенными массами (локомотивами) по краям, т.е. не изменяемую по длине механическую систему. Применив теорему о движении центра инерции системы, он описал решение по определению продольных сил в автосцепках грузового поезда в установившемся режиме движения по следующей формуле

, (1.2)

где – масса состава;

, – массы локомотивов;

, – касательная сила тяги соответственно головного и хвостового локомотива;

, , – силы сопротивления движению вагонов соответственно на первом, промежуточном и концевом участках пути;

, – сила сопротивления движению соответственно головного и хвостового локомотива;

– продольное ускорение в поезде.

Для вывода формулы 1.2 была использована схема, представленная на рисунке 1.7.

Рисунок 1.7 – Схема для вывода уравнений движения поезда по ломаному профилю

Выдающихся успехов в изучении численного моделирования продольно-динамических процессов в грузовых поездах добился д.т.н. Л.А. Мугинштейн [7]. В своей работе он использовал разработанную во ВНИИЖТе математическую модель движения поезда по участку, которая учитывала план и профиль пути, заданное время хода, скоростные ограничения. Математическая модель включает в себя рассмотрение переносного движения поезда с определением скоростной траектории. Весь процесс описывается дифференциальным уравнением с учетом массы и длины каждого вагона, профиля пути, тяговых характеристик локомотива.

На рисунке 1.8 представлен фрагмент экрана во время работы ПК. Этот рисунок дает представление об интерфейсных возможностях используемой программы.

В работе [8] доктора технических наук О.Е. Пудовикова рассмотрены вопросы управления длинносоставными тяжеловесными грузовыми поездами.

Рисунок 1.8 – Общий вид дисплея во время работы ПК

Для анализа динамических процессов в поезде Пудовиков построил дискретную модель, в которой представил состав в виде цепочки из n масс вагонов и локомотивов, соединенных связями. Каждая масса дискретной модели совершает движение под действием передаваемых на нее усилий от упругих связей, а также внешних сил. Поезд представлен в идеализированном виде, где каждый вагон абсолютно твердое тело определенной массы, а каждая межвагонная связь это тело без массы. Для исследования предлагаемого способа управления тяжеловесным поездом Пудовиковым был выполнен имитационный эксперимент, заключающийся в исследовании различных режимов движения однородных (состоящих из вагонов одинаковой массы) и неоднородных (из вагонов разной массы) поездов. В последнем случае также случайным образом варьировались параметры межвагонных связей (величина зазора в автосцепках и жесткость поглощающих аппаратов) [9].

При выполнении расчётов для каждого межвагонного соединения были зафиксированы значения действующей в нём продольной силы; также определялось суммарное количество накопленных усталостных повреждений в деталях автосцепки [10].

На рисунке 1.9 представлена гистограмма распределения сил, действующих в середине состава, и полученная при выполнении расчетов для поезда массой 4250 т, состоящего из 69 вагонов средней массой 58,9 тонн и электровоза [8].

Рисунок 1.9 – Гистограмма распределения величин наибольших продольных динамических сил в поезде (1), график распределения, сглаживающего гистограмму (2)

В 2015 году опубликована статья, в которой О.Е. Пудовиков [11] особое внимание уделил моделированию режима регулировочного торможения длинносоставного поезда. При моделировании движения поезда для тщательного исследования продольных колебаний состава он использует дискретную многомассовую модель, представляющую поезд в виде системы твёрдых тел, соединенных между собой существенно нелинейными деформируемыми элементами.

Можно отметить таких ученых как: Н.Н. Лейко, С.А. Кобзева, Ю.К. Горячева, А.А. Бакман, О.Б. Каплуновой, В.Ю. Бубнова, зарубежных авторов
С. Cole, Sun Y, Klauser PE, труды которых также посвящены исследованию продольных динамических сил, возникающих в длинносоставных и тяжеловесных поездах.

Из проведенного анализа работ можно сделать вывод, что продольные динамические силы в основном возникают в неоднородном составе и зависят от множества факторов, таких как: длина, масса поезда, режим ведения, расстановка локомотивов, параметры поглощающих аппаратов, характеристики воздухораспределителей и др. Для подробного исследования продольных, динамических сил, возникающих в длинносоставных тяжеловесных поездах с учетом различных режимов движения, необходимо пользоваться математическими моделями описанными авторами, приведенными выше.

2 КОНСТРУКЦИЯ АВТОСЦЕПКИ СА-3 И УДАРНО-ПОГЛОЩАЮЩИХ АППАРАТОВ ТИПА Ш-2-В, 73ZW

Автосцепное устройство предназначено для автоматического сцепления железнодорожного подвижного состава, передачи и смягчения действия продольных усилий, которые возникают при движении или остановке поезда, а также для удержания вагонов и секций локомотивов на определённом расстоянии друг от друга.

На рисунке 2.1 представлено расположение автосцепного устройства СА-3 на грузовом вагоне.

Рисунок 2.1 – Элементы автосцепного устройства СА-3
1 – автосцепка; 2 – маятниковая подвеска; 3 – болты М 22; 4 – ударная розетка; 5,7 – хребтовая балка; 6 – опорные части; 8 – задний упор; 9 – тяговый хомут; 10 – поглощающий аппарат; 11 – поддерживающая планка; 12 - упорная плита; 13 – балочка; 14 – клин; 15 – передний упор; 16 – проволока диаметром 4 мм; 17 – гайки; 18 – запорная планка; 19 – болты М 22 с запорной шайбой; 20 – рукоятка расцепного рычага; 21 – кронштейн; 22 – расцепной рычаг; 23 – державка; 24 – цепь расцепного рычага

Применяемое на российских железных дорогах автосцепное устройство СА-3 изобретено в 1932 году коллективом авторов под руководством
В.Ф. Егорченко. Перевод подвижного состава железных дорог России на автосцепку типа СА-3 начался в 1935 году и был полностью завершен в 1957 году [13]. Внедрение нового типа автосцепного устройства позволило не только сократить время на формирование подвижных составов, но и значительно снизить количество травм на железных дорогах за счет исключения тяжелого труда сцепщиков.

Основной и наиболее сменяемой деталью автосцепного устройства является автосцепка типа СА-3, состоящая из головки автосцепки, в которую помещается механизм сцепления, и пустотелого хвостовика с отверстием для клина, которым хвостовик соединяется с тяговым хомутом. В тяговый хомут вставляется поглощающий аппарат, внутри которого имеется мощная двухрядная пружина или эластомерный амортизатор. Поглощающий аппарат служит для смягчения ударов, передаваемых от автосцепки к раме подвижного состава [14].

На рисунке 2.2 представлена схема передачи растягивающих усилий на грузовом вагоне [15].

Рисунок 2.2 – Схема передачи растягивающих усилий

На рисунке 2.3 представлена схема передачи сжимающих усилий на грузовом вагоне [15].

Рисунок 2.3 – Схема передачи сжимающих усилий

Хвостовик корпуса автосцепки является элементом, сопряженным с головкой автосцепки и формируется из единой отливки. Физико-механические параметры материала автосцепки определяются видом используемой стали: легированные хладостойкие стали 20ГЛ и 20ГФЛ позволяют получать литейные детали необходимой прочности и долговечности, обеспечивающие эксплуатационный диапазон температур вплоть до минус 60 °С. Устойчивость автосцепки к широкому диапазону ударных нагрузок определяется пластичностью металла (относительное удлинение σ от 12 до 15 % и относительное сужение ψ = от 25 до 30 %) и модулем упругости E от 200 до210 ГПа.

Немаловажную роль, в процессе эксплуатации подвижного состава, играет тип поглощающего аппарата.

Пружинно-фрикционные аппараты нашли широкое применение на грузовых вагонах. Четырехосные вагоны постройки от 1979 года оборудованы аппаратами Ш-2-В. Работа пружинно-фрикционных аппаратов основана на превращении кинетической энергии соударяемых вагонов в работу сил трения фрикционных элементов и в потенциальную энергию деформации пружин [13].

На рисунке 2.4 представлен поглощающий аппарат Ш-2-В.

Рисунок 2.4 – а) Поглощающий аппарат Ш-2-В; б) Силовая характеристика поглощающего аппарата Ш-2-В

1 – нажимной конус; 2 – фрикционные клинья; 3 – корпус; 4 – гайка стяжного болта;
5 – наружняя пружина; 6 – внутренняя пружина; 7 – стяжной болт; 8 – нажимная шайба

В таблице 2.1 приведены характеристики поглощающего аппарата Ш-2-В.

Таблица 2.1 Характеристики поглощающего аппарата Ш-2-В

Помимо пружинно-фрикционных поглощающих аппаратов наиболее часто используются эластомерные типа 73ZW. В таких аппаратах поглощение ударно-тяговых усилий происходит за счет перетекания эластомера через малый кольцевой зазор. Величина зазора составляет десятые доли миллиметра, что является причиной высоких требований к изготовлению деталей [13]. Корпус поглощающего аппарата 73ZW испытывает рабочее давление до 450 МПа. Основным узлом аппарата является эластомерный амортизатор.

Характеристики

Список файлов ВКР