
Вписывание тележки подвижного состава в кривую
.pdfФедеральное агентство железнодорожного транспорта Уральский государственный университет путей сообщения Кафедра «Электрическая тяга»
И. С. Цихалевский Г.-А. М. Нафиков К. А. Стаценко
ВПИСЫВАНИЕ ТЕЛЕЖКИ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА В КРИВУЮ
Екатеринбург
УрГУПС
2017
Федеральное агентство железнодорожного транспорта Уральский государственный университет путей сообщения Кафедра «Электрическая тяга»
И. С. Цихалевский Г.-А. М. Нафиков К. А. Стаценко
ВПИСЫВАНИЕ ТЕЛЕЖКИ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА В КРИВУЮ
Методические рекомендации к выполнению расчетно-графической работы
по дисциплине «Основы механики подвижного состава» для студентов специальности 23.05.03 –
«Подвижной состав железных дорог» всех форм обучения
Екатеринбург
УрГУПС
2017
1
УДК 629.4.023.11 Ц67
Цихалевский, И. С.
Ц67 Вписывание тележки подвижного состава в кривую : метод. рекомендации / И. С. Цихалевский, Г.-А. М. Нафиков, К. А. Стаценко. – Екатеринбург : УрГУПС, 2017. – 47, [1] с.
Методические рекомендации составлены в соответствии с учебным планом направления подготовки 23.05.03 – «Подвижной состав железных дорог». Рекомендации должны использоваться студентами в процессе выполнения динамических расчетов основных узлов ходовой части подвижного состава.
Текстовая часть пособия выполнена согласно ГОСТ 2.105–95 ЕСКД «Общие требования к текстовым документам».
УДК 629.4.023.11
Опубликовано по решению редакционно-издательского совета университета
Авторы: И. С. Цихалевский, доцент кафедры «Электрическая тяга», канд. техн. наук, УрГУПС Г.-А. М. Нафиков, доцент кафедры «Электрическая тяга», канд. техн. наук, УрГУПС
К. А. Стаценко, доцент кафедры «Электрическая тяга», канд. техн. наук, УрГУПС
Рецензент: Н. О. Фролов, доцент кафедры «Электрическая тяга», канд. техн. наук, УрГУПС
©Уральский государственный университет путей сообщения (УрГУПС), 2017
2
|
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
Введение................................................................…........……........................ 4 |
||
1 |
Исходные данные для расчетно-графической работы............................ |
6 |
2 |
Взаимодействие экипажа и пути на прямом участке.…...……....……. |
16 |
2.1Возбудители колебаний и динамических сил подвижного состава… 16
2.2Вертикальные ускорения неподрессоренной массы на неровно-
стях жесткого и упругого пути...…………………………….................. 19
2.3 Расчёт вертикальных ускорений неподрессоренной массы…..… 22
2.4Вертикальные ускорения подрессоренных частей…...………….. 25
2.5Эмпирические формулы для определения вертикальных ускоре-
ний и динамических сил………………………………...……………….. 26
3 Движение экипажа в кривой………..………………….…………………. 31
3.1 Расчет геометрического вписывания круговым методом……...… 31
3.2Расчет геометрического вписывания эллиптическим методом….. 37
3.3Динамическое вписывание экипажа в кривую…..……..…………. 40
Контрольные вопросы..……………………………………………………. 46
Список использованных источников..……………………………………. 47
3
Введение
Расчетно-графическая работа на тему: «Вписывание тележки подвижного состава в кривую» выполняется студентами по дисциплине «Основы механики подвижного состава» в соответствии с учебным планом направления подготовки 23.05.03 «Подвижной состав железных дорог».
В соответствии с рабочей программой дисциплины «Основы механики подвижного состава» студенты в результате выполнения расчетнографической работы овладевают методикой выбора схем и параметров механической части на основе оценки показателей ее динамических качеств и у них формируется компетенция ПК-8 в части «способности в составе
коллектива исполнителей участвовать в разработке конструкторскотехнической документации новых или модернизируемых образцов наземных транспортно-технологических машин».
Срок проведения оценочной процедуры указывается в календарном плане изучения дисциплины.
Оценка за расчетно-графическую работу выставляется в соответствии со шкалой оценивания результатов освоения дисциплины.
Оценочное |
Компетенция не |
Уровень 1 |
Уровень 2 |
Уровень 3 |
|
средство |
сформирована, |
(пороговый), |
(средний), |
(высокий), |
|
сформирован- |
соответствует |
соответствует |
соответствует |
соответствует |
|
ности компе- |
оценке «неудов- |
оценке «удов- |
оценке |
оценке |
|
тенций |
летворительно» |
летворительно» |
«хорошо» |
«отлично» |
|
|
|
Содержание |
Содержание |
Содержание |
|
Требования к |
|
соответствует |
соответствует |
соответствует |
|
|
требованиям, |
требованиям, |
требованиям, |
||
содержанию |
|
||||
|
имеются не- |
имеются незна- |
ошибки от- |
||
расчетно- |
Минимальное |
||||
значительные |
чительные |
сутствуют. |
|||
графической |
соответствие |
||||
ошибки. |
ошибки. |
Оформление |
|||
работы и каче- |
требованиям |
||||
Оформление не |
Оформление в |
в полной ме- |
|||
ству ее выпол- |
|
в полной мере |
полной мере |
ре соответст- |
|
нения |
|
||||
|
соответствует |
соответствует |
вует требова- |
||
|
|
||||
|
|
требованиям |
требованиям |
ниям |
Данные методические рекомендации состоят из трех разделов. В первом разделе задаются исходные данные для выполнения расчетнографической работы.
Во втором разделе рассматривается взаимодействие подвижного состава и пути при движении на прямом участке. Рассчитываются вертикальные
4
ускорения и динамические силы, сравниваются различные способы определения вертикальных ускорений, проводится оценка влияния отдельных параметров механической части, в частности жесткости рессорного подвешивания и неподрессоренной массы, на величину вертикальных ускорений.
В третьем разделе исследуются процессы, возникающие при движении экипажа в кривых участках пути. Рассматривается движение в кривых малого радиуса (деповские и тракционные пути), где скорость экипажа ограничена, центробежные силы достаточно малы и их влиянием можно пренебречь. При этом решаются задачи геометрического характера:
–проверяют проходимость экипажа в кривой без выдавливания рельсов гребнями бандажей колесных пар;
–определяют углы поворота тележек относительно кузова и углы поворота тележек относительно друг друга;
–устанавливают величины бокового выноса той или иной части кузова от оси пути.
Кроме того, в третьем разделе рассматривается движение в кривых большого радиуса, где скорость движения достаточно большая, вплоть до конструкционной. Возникающие при этом значительные центробежные силы могут вызывать потерю поперечной устойчивости, сползание гребней направляющих колесных пар на головку рельса, поперечный сдвиг рельсошпальной решетки, расшивку и опрокидывание нагруженного рельса. Кроме того, из-за больших поперечных ускорений (более 0,7 м/с2) происходит нарушение комфорта локомотивных бригад (пассажиров). При этом решается задача определения максимально допустимой скорости движения
вкривой данного радиуса, даются рекомендации возможного ее увеличения при соблюдении безопасного хода в кривой.
Выполняя расчетно-графическую работу, студент приобретает навыки работы с технической литературой, справочниками и материалами ЕСКД. Текстовую часть расчетно-графической работы выполняют в соответствии с ГОСТ 2.105–95 ЕСКД «Общие требования к текстовым документам».
На заключительном этапе, защищая расчетно-графическую работу, студенты учатся всесторонне обосновывать принятые ими технические решения.
5
1 Исходные данные для расчетно-графической работы
Исходными для расчетно-графической работы являются следующие данные:
–высота неровности, b, м;
–скорость экипажа, V, м/с;
–длина волны неровности, Lp, м;
–масса верхнего строения пути, участвующая в вертикальном перемещении, отнесённая к одному рельсу, m′, кг;
–неподрессоренная масса, приходящаяся на одно колесо, m, кг;
–жёсткость верхнего строения пути, отнесённая к одному рельсу, ж′, кгс/м;
–жесткость рессорного подвешивания, ж, кгс/м;
–надрессорная масса, приходящаяся на одно колесо, mр, кг;
−статический прогиб первой ступени рессорного подвешивания,
f ′, мм;
−статический прогиб второй ступени рессорного подвешивания,
f ′′, мм;
–радиус кривой для статического вписывания, Rст, м;
–жесткая база кузова, Lк, м;
–жесткая база тележки, 2a, м;
–формула ходовой части экипажа;
–осевая нагрузка, 2П, тс;
–радиус кривой для динамического вписывания, Rд, м;
–возвышение наружного рельса над внутренним, h, мм;
–дополнительные указания.
Таблицы исходных данных (таблицы 1.1 – 1.8) для удобства разбиты по разделам расчетно-графической работы.
6
Таблица 1.1 – Исходные данные для раздела 2 «Взаимодействие экипажа и пути на прямом участке» для первой группы
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вариант |
b |
V |
Lp |
m′ |
m |
ж′ |
ж |
mр |
f ′ |
f ′′ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
м |
м/с |
м |
кг |
кг |
кгс/м |
кгс/м |
кг |
мм |
мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
0,002 |
15 |
2,0 |
300 |
2075 |
7·106 |
20·103 |
16150 |
20 |
30 |
2 |
0,003 |
20 |
2,5 |
150 |
2100 |
4·106 |
40·103 |
16300 |
22 |
32 |
3 |
0,004 |
15 |
3,0 |
200 |
2125 |
5·106 |
80·103 |
16450 |
24 |
34 |
4 |
0,004 |
20 |
3,5 |
250 |
2150 |
6·106 |
100·103 |
16600 |
26 |
36 |
5 |
0,001 |
35 |
4,0 |
300 |
2175 |
7·106 |
140·103 |
16750 |
28 |
38 |
6 |
0,001 |
10 |
0,5 |
150 |
2200 |
4·106 |
160·103 |
16900 |
30 |
40 |
7 |
0,002 |
45 |
1,0 |
200 |
2225 |
5·106 |
180·103 |
17050 |
32 |
42 |
8 |
0,003 |
40 |
1,5 |
250 |
2250 |
6·106 |
200·103 |
17200 |
34 |
44 |
9 |
0,001 |
15 |
0,5 |
350 |
2200 |
4·106 |
20·103 |
17350 |
36 |
46 |
10 |
0,002 |
20 |
1,0 |
400 |
2225 |
5·106 |
40·103 |
17500 |
38 |
48 |
11 |
0,003 |
25 |
1,5 |
450 |
2250 |
6·106 |
80·103 |
17650 |
40 |
50 |
12 |
0,004 |
15 |
0,5 |
150 |
2275 |
7·106 |
100·103 |
17800 |
42 |
52 |
13 |
0,004 |
20 |
1,0 |
200 |
2300 |
4·106 |
140·103 |
17950 |
44 |
54 |
14 |
0,003 |
25 |
1,5 |
250 |
2325 |
5·106 |
160·103 |
18100 |
46 |
56 |
15 |
0,002 |
35 |
0,5 |
150 |
2350 |
6·106 |
180·103 |
18250 |
48 |
58 |
16 |
0,001 |
40 |
1,0 |
200 |
2375 |
7·106 |
200·103 |
18400 |
50 |
60 |
17 |
0,001 |
45 |
1,5 |
250 |
2400 |
4·106 |
20·103 |
18550 |
52 |
62 |
18 |
0,002 |
15 |
0,5 |
350 |
2425 |
5·106 |
40·103 |
18700 |
54 |
64 |
19 |
0,003 |
50 |
1,0 |
400 |
2450 |
6·106 |
80·103 |
18850 |
56 |
66 |
20 |
0,004 |
40 |
1,5 |
450 |
2475 |
7·106 |
100·103 |
19000 |
58 |
68 |
21 |
0,004 |
15 |
2,0 |
150 |
2500 |
4·106 |
140·103 |
19150 |
60 |
70 |
22 |
0,001 |
45 |
3,5 |
250 |
2050 |
6·106 |
160·103 |
19300 |
62 |
72 |
23 |
0,001 |
10 |
4,0 |
300 |
2075 |
7·106 |
180·103 |
19450 |
64 |
74 |
24 |
0,002 |
15 |
0,5 |
150 |
2100 |
4·106 |
200·103 |
19600 |
66 |
76 |
25 |
0,003 |
10 |
0,5 |
150 |
2125 |
4·106 |
20·103 |
19750 |
68 |
78 |
26 |
0,001 |
10 |
4,0 |
300 |
2150 |
7·106 |
40·103 |
19900 |
70 |
80 |
27 |
0,002 |
15 |
0,5 |
150 |
2175 |
4·106 |
80·103 |
20050 |
72 |
82 |
28 |
0,002 |
20 |
4,0 |
250 |
2200 |
7·106 |
160·103 |
17050 |
66 |
76 |
29 |
0,003 |
35 |
0,5 |
300 |
2225 |
4·106 |
180·103 |
17200 |
68 |
78 |
30 |
0,001 |
10 |
1,0 |
150 |
2250 |
5·106 |
200·103 |
17350 |
70 |
80 |
31 |
0,002 |
45 |
1,5 |
200 |
2200 |
6·106 |
20·103 |
17500 |
72 |
82 |
32 |
0,003 |
40 |
0,5 |
250 |
2225 |
4·106 |
40·103 |
17650 |
50 |
60 |
33 |
0,004 |
15 |
1,0 |
350 |
2250 |
5·106 |
80·103 |
17800 |
46 |
56 |
34 |
0,004 |
20 |
1,5 |
400 |
2275 |
6·106 |
100·103 |
17950 |
48 |
58 |
7
Таблица 1.2 – Исходные данные для раздела 2 «Взаимодействие экипажа и пути на прямом участке» для второй группы
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вариант |
b |
V |
Lp |
m′ |
m |
ж′ |
ж |
mр |
f ′ |
f ′′ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
м |
м/с |
м |
кг |
кг |
кгс/м |
кгс/м |
кг |
мм |
мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
0,004 |
50 |
0,5 |
150 |
2000 |
4·106 |
0,003 |
18100 |
50 |
60 |
2 |
0,004 |
15 |
1,0 |
200 |
2025 |
5·106 |
0,004 |
18250 |
52 |
62 |
3 |
0,001 |
30 |
1,5 |
250 |
2050 |
6·106 |
0,004 |
18400 |
54 |
64 |
4 |
0,002 |
15 |
2,0 |
300 |
2075 |
7·106 |
0,001 |
18550 |
56 |
66 |
5 |
0,003 |
20 |
2,5 |
150 |
2100 |
4·106 |
0,004 |
18700 |
58 |
68 |
6 |
0,004 |
15 |
3,0 |
200 |
2125 |
5·106 |
0,004 |
18850 |
60 |
70 |
7 |
0,004 |
20 |
3,5 |
250 |
2150 |
6·106 |
0,001 |
19000 |
62 |
72 |
8 |
0,001 |
35 |
4,0 |
300 |
2175 |
7·106 |
0,002 |
19150 |
64 |
74 |
9 |
0,001 |
10 |
0,5 |
150 |
2200 |
4·106 |
0,003 |
19300 |
66 |
76 |
10 |
0,002 |
45 |
1,0 |
200 |
2225 |
5·106 |
0,002 |
19450 |
68 |
78 |
11 |
0,003 |
40 |
1,5 |
250 |
2250 |
6·106 |
0,003 |
19600 |
70 |
80 |
12 |
0,004 |
45 |
2,0 |
300 |
2275 |
7·106 |
0,004 |
19750 |
72 |
82 |
13 |
0,004 |
10 |
2,5 |
150 |
2300 |
4·106 |
0,004 |
19900 |
50 |
60 |
14 |
0,001 |
35 |
3,0 |
200 |
2325 |
5·106 |
0,001 |
20050 |
64 |
74 |
15 |
0,004 |
20 |
3,5 |
250 |
2350 |
6·106 |
0,004 |
18250 |
66 |
76 |
16 |
0,004 |
25 |
4,0 |
300 |
2375 |
7·106 |
0,004 |
18400 |
68 |
78 |
17 |
0,001 |
10 |
0,5 |
150 |
2400 |
4·106 |
0,001 |
19000 |
70 |
80 |
18 |
0,002 |
15 |
0,5 |
150 |
2425 |
4·106 |
0,002 |
19150 |
72 |
82 |
19 |
0,003 |
20 |
1,0 |
200 |
2450 |
5·106 |
0,003 |
19300 |
50 |
60 |
20 |
0,004 |
25 |
1,5 |
250 |
2475 |
6·106 |
0,004 |
19450 |
46 |
56 |
21 |
0,004 |
30 |
2,0 |
300 |
2500 |
7·106 |
0,004 |
19600 |
48 |
58 |
22 |
0,001 |
35 |
2,5 |
150 |
2000 |
4·106 |
0,001 |
19750 |
50 |
60 |
23 |
0,001 |
40 |
3,0 |
200 |
2025 |
5·106 |
0,001 |
19900 |
52 |
62 |
24 |
0,002 |
45 |
3,5 |
250 |
2050 |
6·106 |
0,002 |
20050 |
54 |
64 |
25 |
0,003 |
10 |
4,0 |
300 |
2075 |
7·106 |
0,003 |
18250 |
56 |
66 |
26 |
0,004 |
15 |
0,5 |
150 |
2100 |
4·106 |
0,004 |
18400 |
58 |
68 |
27 |
0,004 |
10 |
0,5 |
150 |
2125 |
4·106 |
0,004 |
18550 |
72 |
82 |
28 |
0,001 |
10 |
0,5 |
200 |
2225 |
6·106 |
0,003 |
19750 |
72 |
82 |
29 |
0,002 |
45 |
1,0 |
250 |
2250 |
7·106 |
0,004 |
19900 |
50 |
60 |
30 |
0,003 |
40 |
1,5 |
300 |
2275 |
4·106 |
0,004 |
20050 |
64 |
74 |
31 |
0,004 |
45 |
2,0 |
150 |
2300 |
5·106 |
0,001 |
18250 |
66 |
76 |
32 |
0,004 |
10 |
2,5 |
200 |
2325 |
6·106 |
0,004 |
19000 |
62 |
72 |
33 |
0,001 |
35 |
3,0 |
250 |
2350 |
7·106 |
0,004 |
19150 |
64 |
74 |
34 |
0,004 |
20 |
3,5 |
300 |
2375 |
4·106 |
0,001 |
19300 |
66 |
76 |
8
Таблица 1.3 – Исходные данные для раздела 2 «Взаимодействие экипажа и пути на прямом участке» для третьей группы
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вариант |
b |
V |
Lp |
m′ |
m |
ж′ |
ж |
mр |
f ′ |
f ′′ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
м |
м/с |
м |
кг |
кг |
кгс/м |
кгс/м |
кг |
мм |
мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
0,001 |
45 |
2,0 |
300 |
2300 |
7·106 |
0,002 |
19450 |
68 |
78 |
2 |
0,002 |
10 |
2,5 |
150 |
2325 |
4·106 |
0,003 |
19600 |
70 |
80 |
3 |
0,003 |
35 |
3,0 |
200 |
2350 |
5·106 |
0,004 |
19750 |
72 |
82 |
4 |
0,004 |
20 |
3,5 |
250 |
2375 |
4·106 |
0,004 |
19900 |
50 |
60 |
5 |
0,004 |
25 |
4,0 |
300 |
2400 |
5·106 |
0,001 |
20050 |
64 |
74 |
6 |
0,001 |
10 |
0,5 |
150 |
2425 |
6·106 |
0,004 |
18250 |
66 |
76 |
7 |
0,001 |
30 |
2,0 |
300 |
2450 |
7·106 |
0,004 |
18400 |
68 |
78 |
8 |
0,002 |
35 |
2,5 |
150 |
2475 |
4·106 |
0,001 |
19000 |
70 |
80 |
9 |
0,001 |
40 |
3,0 |
200 |
2500 |
4·106 |
0,002 |
19150 |
72 |
82 |
10 |
0,002 |
10 |
2,5 |
150 |
2450 |
5·106 |
0,003 |
19300 |
50 |
60 |
11 |
0,003 |
35 |
3,0 |
200 |
2475 |
6·106 |
0,004 |
19450 |
46 |
56 |
12 |
0,004 |
20 |
3,5 |
250 |
2350 |
5·106 |
0,004 |
19750 |
48 |
58 |
13 |
0,004 |
25 |
4,0 |
300 |
2375 |
4·106 |
0,004 |
19900 |
50 |
60 |
14 |
0,001 |
10 |
0,5 |
150 |
2400 |
5·106 |
0,001 |
20050 |
52 |
62 |
15 |
0,004 |
15 |
0,5 |
150 |
2425 |
6·106 |
0,004 |
18250 |
54 |
64 |
16 |
0,004 |
20 |
1,0 |
200 |
2450 |
7·106 |
0,004 |
18400 |
68 |
78 |
17 |
0,001 |
25 |
1,5 |
250 |
2475 |
4·106 |
0,001 |
19000 |
70 |
80 |
18 |
0,002 |
30 |
2,0 |
300 |
2500 |
4·106 |
0,002 |
19150 |
72 |
82 |
19 |
0,003 |
20 |
1,0 |
200 |
2450 |
5·106 |
0,003 |
19300 |
50 |
60 |
20 |
0,004 |
25 |
1,5 |
250 |
2350 |
5·106 |
0,004 |
19750 |
46 |
56 |
21 |
0,004 |
20 |
3,5 |
250 |
2375 |
4·106 |
0,004 |
19900 |
48 |
58 |
22 |
0,001 |
25 |
4,0 |
300 |
2400 |
5·106 |
0,001 |
20050 |
50 |
60 |
23 |
0,001 |
10 |
0,5 |
150 |
2425 |
6·106 |
0,004 |
18250 |
52 |
62 |
24 |
0,002 |
30 |
2,0 |
300 |
2450 |
7·106 |
0,004 |
18400 |
54 |
64 |
25 |
0,003 |
35 |
2,5 |
150 |
2475 |
4·106 |
0,001 |
19000 |
56 |
66 |
26 |
0,004 |
40 |
3,0 |
200 |
2500 |
4·106 |
0,002 |
19150 |
58 |
68 |
27 |
0,004 |
10 |
2,5 |
150 |
2450 |
5·106 |
0,003 |
19300 |
72 |
82 |
28 |
0,004 |
45 |
2,0 |
300 |
2100 |
4·106 |
0,004 |
18700 |
56 |
66 |
29 |
0,004 |
10 |
2,5 |
150 |
2125 |
5·106 |
0,004 |
18850 |
58 |
68 |
30 |
0,001 |
35 |
3,0 |
200 |
2150 |
6·106 |
0,001 |
19000 |
60 |
70 |
31 |
0,004 |
20 |
3,5 |
250 |
2175 |
7·106 |
0,002 |
19150 |
62 |
72 |
32 |
0,004 |
25 |
4,0 |
300 |
2200 |
4·106 |
0,003 |
19300 |
64 |
74 |
33 |
0,001 |
10 |
0,5 |
150 |
2225 |
5·106 |
0,002 |
19450 |
66 |
76 |
34 |
0,002 |
15 |
0,5 |
150 |
2250 |
6·106 |
0,003 |
19600 |
68 |
78 |
9