МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ (МИИТ)
Кафедра «Электропоезда и локомотивы»
Курсовой проект
на тему:
«Исследование вынужденных колебаний модели подвижного состава»
Выполнил студент группы ТПC-:
Принял профессор:
Рыбников Е.К.
Москва-2015
Содержание
1 Анализ конструкции механической части выбранного для исследования экипажа. Выбор его параметров 4
1.2 Анализ конструкции механической части 4
1.2 Выбор характеристик масс, геометрических и инерционных характеристик выбранного экипажа 7
1.3 Определение параметров рессорного подвешивания 7
2. Разработка кинематической схемы модели исследуемого экипажа и составление уравнений колебаний экипажа 11
2.2 Составление дифференциальных уравнений колебаний 13
2.3 Расчет парциальных частот колебаний 19
3 Анализ методов исследования вынужденных вертикальных колебаний и определение показателей динамических качеств 20
3.1 Анализ методов исследования вынужденных колебаний выбранного экипажа 20
3.2 Показатели динамических качеств 21
3.3 Анализ результатов расчета 22
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 40
Список использованных источников 41
Введение
Необходимость повышения скорости движения подвижного состава по рельсовому пути при безусловном обеспечении безопасности в условиях нарастания уровня совместных колебаний пути подвижного состава предъявляет высокие требования к совершенствованию механической части электроподвижного состава (э.п.с.) с точки зрения улучшения его динамических качеств.
В этих условиях исследование колебаний должно являться определяющим при выборе параметров механической части э.п.с. При этом задача исследования заключается в выборе такой системы и параметров рессорного подвешивания, которые обеспечивали бы:
наилучшие динамические качества экипажа;
устойчивость движения экипажа в рельсовой колее при выполнении требований к показателям безопасности движения;
выполнения требований к показателям динамических качеств (ПДК) механической части экипажа.
Известно, что исследование колебаний подвижного состава и его взаимодействия с рельсовым путем представляет собой задачу большой сложности, как на реальных конструкциях, так и при моделировании. При математическом моделировании свободные и вынужденные колебания экипажа описываются большим числом дифференциальных уравнений с нелинейными коэффициентами, что делает невозможным аналитическое решение этих уравнений без многочисленных и, зачастую, весьма грубых допущений, существенно снижающих научную и практическую ценность получаемых результатов.
Математическое моделирование на цифровых вычислительных машинах (ЭВМ) является одним из наиболее распространенных в настоящее время методов исследования колебаний. В основе его лежит созданиемодели, математическое описание колебательных процессов в которой подобно колебательным процессам, совершаемым реальным подвижным составом.
1 Анализ конструкции механической части выбранного для исследования экипажа. Выбор его параметров
1.2 Анализ конструкции механической части
Рессорное подвешивание предназначено для передачи веса электровоза на шейки колесных осей, распределения этого веса равномерно между осями, смягчения ударов, получаемых колесами или при неровностях пути, или при неправильной форме колесного бандажа и уменьшения воздействия электровоза на путь. Рессоры и пружины должны быть достаточно прочными, чтобы выдержать вес электровоза. Они также должны обладать достаточной упругостью, т. е. способностью под воздействием усилия прогибаться на некоторую величину и затем по прекращению воздействия вновь принимать свою прежнюю форму. Система рессорного подвешивания рам тележек на буксах колесных пар носит название первичного подвешивания, кузова на рамах тележек — вторичного рессорного подвешивания.
В качестве электропоезда-прототипа был выбран электропоезд постоянного тока ЭР2. Тележка электропоезда ЭР2 представлена на рисунке 1.1.
На электропоездах ЭР2 и ЭР2Р тележки обеспечивают нормальную эксплуатацию вагонов при скоростях до 130 км/ч. Тележка моторного вагона электропоезда ЭР2 двухосная, челюстная, с двойным рессорным подвешиванием, с фрикционными гасителями колебаний 1 в буксовом подвешивании, гидравлическими гасителями 10 и поводками с резинометаллическими гасителями 9 в центральном подвешивании. Тележка состоит из рамы 4, двух колесных пар с редукторами 7 и буксовыми узлами 2, центрального подвешивания 5 и рычажно-тормозной передачи Л. На тележке установлены два тяговых двигателя Л с двумя упругими муфтами 6. Кузов вагона опирается на тележку через боковые скользуны надрессорного бруса, а передача тяговых и тормозных усилий осуществляется через центральный шкворень, снабженный резиновой втулкой — амортизатором. Продольные колебания кузова вагона и связанного с ним через шкворень надрессорного бруса ограничиваются поводками с резинометаллическими амортизаторами. Поводки упруго соединяют раму тележки с надрессорным брусом. На раме тележки укреплены два тормозных цилиндра, и система рычажно-тормозной передачи от каждого цилиндра действует на два колеса с одной стороны. Рама тележки моторного вагона электропоезда ЭР2 штампосварной конструкции имеет в плане Н-образную форму (рис. 1). Рама состоит из двух продольных балок 11, двух поперечных балок 6 и четырех литых концевых балок 10. Продольная балка 11 сварена из двух штампованных швеллеров толщиной стенки 12 мм и усилена в средней части сверху и снизу стальными накладкам 4 и 13. К продольным балкам приварены кронштейны 1, 12, 16, 18, предназначенные для крепления' тормозных цилиндров, деталей и узлов рычажно-тормозной передачи, центрального подвешивания, гидравлических и фрикционных гасителей, а также литые буксовые направляющие (челюсти), на которых смонтированы съемные наличники из антифрикционного чугуна, обладающего наименьшей склонностью к заеданию и высоким сопротивлением износу. В средней части против мест приварки поперечных балок вварены стальные литые гильзы, сквозь которые пропускают подвески центрального подвешивания. Концы продольных балок закрыты приваренными к ним стальными литыми концевыми балками, к которым крепят кронштейны для подвески тормозных башмаков. Поперечная балка 6 сварена из двух штампованных элементов толщиной 10 мм, имеющих сложную конфигурацию, обусловленную тем, что к этой балке крепят тяговый двигатель и, подвешивают редуктор. Для крепления двигателя в нижней части балки приварены литые опоры, а сверху — упоры для клиньев, которыми притягивают приливы двигателя. С правой стороны от опор двигателя к поперечной балке приварен стальной литой кронштейн, предназначенный для подвески редуктора. Между поперечными балками 6 внизу установлены распорки 5, способствующие созданию большей жесткости. Соединение поперечных балок с продольными выполнено сваркой, места соединения усилены верхними и нижними накладками из стального листа толщиной 12 мм.
Рисунок 1.1 – Тележка электропоезда ЭР2
1фрикционный гаситель колебаний; 2 — буксовый узел; 3 — рычажио-тормозная передача; 4—рама; 5 — центральное подвешивание; 6 — упругая муфта; 7 — колесная пара с редуктором; 8 —тяговый двигатель: 9 — поводок с резинометаллическим гасителем; 10 — гидравлический гаситель.