Полный отчет. Антиплагиат. Заболотный В.В. (1235157), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Лазаряна [2], в которыхвыполнены фундаментальные исследования переходных режимов движенияпоезда с использованием электронного моделирования, позволяющего решитьсистему нелинейных дифференциальных уравнений. Математические моделипроцессов в поезде, разработанные В.А. Лазаряном, позволяют с достаточнойточностью рассчитывать продольные силы, действующие на вагоны впереходных режимах движения поезда.9Им были найдены общие закономерности волнового характерараспространения возмущений вдоль поезда.состав как48упруговязкийдля учета диссипативных4811648Лазарян предложил рассматриватьстержень или как упругий стержень с гистерезисом,составляющих системы и оценке сопротивлений,обусловленных взаимными перемещениями вагонов.
Используя метод Фурье,он вывел формулу, которая позволила получить график изменения продольныхусилий в четырех сечениях поезда, представленный на рисунке 1.2.Рисунок 1.2 – График изменения продольных усилий в четырех сечениях поездаНа рисунке 1.2 показаны продольные усилия между вагонами в сеченияхпоезда, удаленных от его конца на расстояниях соответственно( где l – длина состава).
Пунктиром показаны графики дляпоглощающих аппаратах автосцепок.404040, l, 3/4l, 1/2l и 1/4lсостава без трения вТакие же динамические процессыпроисходят не только при трогании поезда с места, но и при мгновенном48приложении силы тяги в движущемся поезде с выбранными зазорами в10автосцепках.4040Однако описанный Лазаряном метод расчета приводит иногда кнепреодолимым трудностям при решении многих практических задач.
В40частности, этот метод ведет к громоздким вычислениям, это происходит, когдапоезд состоит из вагонов различного веса,распространения4040когда необходимо учитывать скоростьтормозной волны в поезде и т.п.В 1971 году профессором М.Ф. Вериго [3] были рассмотрены продольныесилы, возникающие между вагонами состава во время маневровых работ.Используя схему поезда без зазоров в ударно-тяговых приборах, предложеннуюН.Е.
Жуковским, М.Ф. Вериго были выполнены расчеты продольных колебанийвагонов при неустановившихся режимах движения поезда. В работе [3]профессора Вериго написано, что при соударениях вагоны испытывают весьмазначительные силы, так как изменение количества их движения происходит вочень малые промежутки времени. На рисунке 1.3 представлена схемараспределения скоростей у вагонов при маневровой работе.Рисунок 1.3 – Схема распределения скоростей вагонов в момент соударенияпри маневровой работеЕсли до соударения первый вагон, имеющий массу, двигался соскоростью, а второй вагон с массой имел скорость, то после удара исцепления конечная скорость обоих вагонов (в соответствии с теоремой осохранении количества движения) будет рассчитана по формуле. (1.1)11Однако методика расчета профессора М.Ф.
Вериго действительна только впределах упругого сжатия поглощающих аппаратов до полного сжатия.В 1982 году Профессора Е.П. Блохин, Л.А. Манашкин опубликовалиисследование переходных режимов движения поездов. В работе [4] подробнорассмотрены различные амортизаторы удара с различными силовымихарактеристиками. Ими было установлено, что при рассмотрении межвагонныхсвязей с линейными и кусочно-линейными силовыми характеристиками, помере увеличения силы начальной затяжки поглощающего аппарата при нагрузке0,2 МН продольные силы и ускорения понижаются, а затем возрастают, хотя вовсех случаях не превышают значений, имеющих место при нулевой начальнойзатяжке [4].В работе Е.П. Блохина, Л.А. Манашкина представлены результатымоделирования движения поезда массой более 7500 тонн и различные схемыформирования поездов с соответствующими им наибольшими растягивающимии сжимающими силами.
Продольные усилия, возникающие в поездах приустановившемся и неустановившемся режимах движения, являются одним изосновных показателей, учитываемых при тяговых и прочностных расчетахподвижного состава. При самых тяжелых режимах трогания с приложениемнаибольшей силы тяги или внезапных экстренных торможениях с любых местсостава значение продольных динамических усилий не должно превышать 250тс (2,452 МН) [5].При полных служебных и регулировочных торможениях продольныединамические силы в однородном поезде не должны превышать 1,96 МН, а внеоднородном 1,47 МН [5].Наибольшие продольные силы в поезде возникают именно во времяпереходных процессов. Продольная динамика в поезде напрямую зависит отмассы состава: чем больше масса состава, тем опасней продольные силы.В реальных условиях Приднепровской дороги был проведен опыт измерениядинамики в поезде массой 7600 т, сформированного из локомотива ВЛ8 и 8912четырехосных полностью груженых вагонов [4].
Данные полученные врезультате вычислений приведены в таблице 1.1.Таблица 1.1 – Тяговая и тормозная характеристики поездаТяговая характеристикаСкорость,м/с0 2,8 5,6 11,1 14,7 16,7 19,5 22,2 27,8Сила тяги,МН0,58 0,51 0,49 0,47 0,38 0,26 0,16 0,155 0,07Тормозная характеристикаСкоростьм/с14,4 15,3 16,7 18,1 19,5 20,9 22,2 22,8 24,2Тормознаясила, МН0 0,06 0,13 0,18 0,21 0,223 0,233 0,23 0,22По результатам полученных вычислений построены графики моделированиядвижения, которые представлены на рисунке 1.4.На рисунке 1.4 кривая 1 показывает изменение во времени фактическиреализуемой скорости движения локомотива, крестиками отмечены моментывключения и выключения режимов управления (НТ - набор тяги; СТ – сбростяги; РТ – рекуперативное торможение; ОТ – отпуск пневматических тормозов).Кривая 2 характеризует изменение уклона i участка профиля пути,находящегося непосредственно под локомотивом.
Положительные значения iсоответствуют спуску, отрицательные – подъему. Кривыми 3, 4 показаноизменение во времени наибольшей в поезде растягивающей и сжимающей сил.Также на рисунке указаны отметки пути.13Рисунок 1.4 – Результаты моделирования движения по реальному участку пути поездамассой 7600 тПредставленный расчет показывает, что в процессе движения поезда сосредней (по участку) скоростью 68 км/ч силы имеют следующие значения: силыударного характера не превзошли 0,8 МН, а квазистатические 0,45 МН.Одной из основных причин, ограничивающих массу грузового поезда снесколькими локомотивами в голове, является допускаемое усилие в сцепныхприборах, которое для отечественных вагонов составляет 2,5 МН [4]. Уже в1980-х годах начали задумываться о преимуществах внедрения распределеннойтяги [4].
Распределение локомотивов создает проблему управления ими, нопозволяет существенно уменьшить усилия, возникающие в поезде.В работе Е.П. Блохина, Л.А. Манашкина приведена оценка влиянияраспределения локомотивов на продольные усилия, возникающие при пускепоезда с различным начальным состоянием (состав полностью растянут,полностью сжат, сжат с головы на 1/2 длины).Блохиным и Манашкиным рассмотрен случай, когда поезда приводятся вдвижение двумя, тремя и четырьмя шестиосными электровозами, тяговыедвигатели которых включаются одновременно.
Для ужесточения переходногопроцесса будем считать, что сила тяги каждого локомотива нарастает в течение141 секунды от ноля до 0,2 МН по экспоненциальному закону и далее остаётсяпостоянной. Составы поездов сформированы из однотипных и одинаковозагруженных до полной грузоподъемности шестиосных полувагонов [4].Схемы формирования поездов и соответствующие им наибольшиерастягивающие и сжимающие силы представлены в таблице 1.2.Таблица 1.2 – Схемы формирования поездов и соответствующие имнаибольшие растягивающие и сжимающие силыСхема поездовСостояниесоставаНаибольшее усилие в поезде, МНрастягивающие сжимающиеМасса поезда 6200 т3Л+48ВРастянут 0,60 Сжат 1,30 -Сжат на 1/2 1,30 -1Л+16В+1Л+16В+1Л+16ВРастянут 0,21 0,14Сжат 0,89 0,20Сжат на 1/2 0,60 0,351Л+24В+1Л+24В+1ЛРастянут 0,21 0,59Сжат 0,59 0,20Сжат на 1/2 0,60 0,59Масса поезда 8300 т4Л+64ВРастянут 0,80 Сжат 1,55 -Сжат на 1/2 1,60 -1Л+16В+1Л+16В+1Л+16В+1Л+16ВРастянут 0,21 0,14Сжат 0,85 0,20Сжат на 1/2 0,63 0,201Л+32В+2Л+32В+1ЛРастянут 0,39 0,60Сжат 0,60 0,40Сжат на 1/2 0,60 0,60Окончание таблицы 1.2Схема поездов Состояние Наибольшее усилие в поезде, МН15состава растягивающие сжимающие1Л+21В+1Л+22В+1Л+21В+1ЛРастянут 0,22 0,60Сжат 0,59 0,20Сжат на 1/2 0,60 0,50Таким образом, из таблицы 1.2 следует, что чем равномернее распределеныпо длине поезда локомотивы, тем ниже наибольшее значение продольных сил.Это относится и к случаю, когда один локомотив предназначен дляподталкивания.
Таким образом, рассредоточивая локомотивы по длине состава,можно добиться существенного снижения сил в автосцепках, котороесоставляет 30-40 % в сдвоенном, 30-75 % в строенном и 45-75 % в счетверенномпоездах [4].Данные, приведенные в таблице 1.2, получены в 1970-1980-х годах. Сегодняиспользуются локомотивы, сила тяги которых гораздо выше, а такжеэксплуатируются поезда с увеличенной длиной и массой, а, следовательно, ивеличина продольных сил гораздо выше.В 1991 опубликована работа профессора С.В Вершинского [6] в которойописаны поездные испытания с использованием динамометрическойавтосцепки.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
