3. Возмущения, вызывающие колебания

Возмущения, вызывающие вынужденные колебания, можно разделить на 3 вида:

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

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

3. Параметрические – обусловлены изменением какого-либо параметра системы.

Эти 3 вида возмущений используются для решения различных задач динамики. Выбор параметров рессорного подвешивания и оценку ПДК локомотива выполняют с использованием кинематического возмущения. Силовые возмущения используют для решения задач виброизоляции агрегатов. Выбор параметров виброзащиты статических преобразователей (трансформаторы, тиристорные преобразователи, электронные системы управления и т.д.) выполняют с учетом обоих типов возмущений.

Влияние параметрического возмущения проявляется в изменении жесткости пути по его длине. По мере приближения к стыку вертикальная жесткость пути уменьшается. Посередине стыка из-за наличия накладки нагрузка передается на оба рельса и жесткость несколько возрастает. В зимнее время жесткость пути может возрастать, в том числе и в стыковой зоне в 2,5 – 3 раза.

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

Переменность свойств пути по его длине практически эквивалентна некоторой случайной геометрической неровности , которая приближенно учитывает все причины, вызывающие появления колебаний ПС. Эквивалентная геометрическая неровность учитывает повторяемость стыка через длину рельса, волнообразный износ рельсов (периодические неровности разной длины), эксцентриситет колеса и овальность.

Динамические свойства пути описывают с помощью моделей, которые учитывают его упругие, диссипативные и инерционные свойства. Используются две модели пути:

1. 

   Рис. 1.2. Дискретная модель пути

   Дискретная – путь представляется в виде сосредоточенной массы , приведенной к точке контакта колеса и рельса, пружины жесткостью  , гидравлического гасителя с коэффициентом затухания   (рис. 1.2). При выполнении расчетов по этой модели можно принимать значения параметров пути в следующих диапазонах: т; МН/м; МНс/м.

2. Континуальная – путь как система с распределенными по его длине параметрами (балка на упруго вязком винклеровском основании, т.е. основании, в котором прогиб появляется только в точке приложения силы, рис.1.3).

Рис. 1.3. Континуальная модель пути

Геометрические неровности, входящие в эквивалентную геометрическую неровность подразделяются на три группы:

1. Рифли – неровности с длиной волны =0,03÷0,08 м, причины появления их окончательно не установлены;

2. Короткие - с длиной волны =0,08÷0,3 м, возникают обычно в кривых радиусом менее 600 м, вызываются проскальзыванием одного из колес;

3. Длинные - с длиной волны =0,3÷3 м, связаны с прокаткой и правкой рельсов, а также с движением разнотипного ПС, имеющего близкие параметры механической части.

Таким образом, колебания локомотивов могут быть вызваны постоянными и случайными возмущениями, а также совместным их действием.