Механика Пс

Министерство образования и науки

Российской Федерации

Брянский государственный технический университет

Кафедра “Подвижной состав железных дорог”

Расчетно-графическая работа по дисциплине

“ Основы механики подвижного состава”

Номер варианта _____

Студент гр. ____________________

Преподаватель__________________

Дата выдачи <<___>>________ 20__г.

Дата сдачи <<___>>________20__г.

Брянск 2015г.

1.Выбор параметров рессорного подвешивания

При выборе параметров рессорного подвешивания прежде всего необходимо учитывать тип машины и те условия, в которых они должны эксплуатироваться.

Выбор общего статического прогиба

При назначении статического прогиба можно руководствоваться рекомендациями Всероссийского научно-исследовательского железнодорожного института.

Для пассажирских вагонов с нагрузкой брутто

∆ст∑ = (1,3…1,4)Vк; (1)

где ∆ст∑ - суммарный статический прогиб двух ступеней рессорного подвешивания; Vк – конструкционная скорость пассажирского вагона.

∆ст∑ = 1,4 ∙ 140 = 196 мм.

Распределение статического прогиба рессорного подвешивания по ступеням

Данная задача решается для двухступенчатого рессорного подвешивания. Воспользуемся некоторыми рекомендациями:

1.Для уменьшения парциальной частоты колебаний кузова и и достижения приемлемой плавности кузова статический прогиб второй ступени должен быть не менее 60 мм.

2.Для уменьшения ускорений рамы тележки и коэффициента динамики первой ступени статический прогиб этой ступени должен быть не менее 50 мм → ∆стI = 50 мм.

3.Максимальный прогиб первой ступени ограничивается допустимыми габаритами буксового узла и прочности упругих элементов, она должна быть не более 100 мм.

4. Нежелательно неравенство статических прогибов, так как в этом случае необходимо устанавливать гасители колебаний в обоих ступенях. Конструктивно более приемлемо иметь больший статический прогиб во второй ступени рессорного подвешивания, для пассажирских вагонов – 75% → ∆стII = 196 ∙ 0,75 = 146 мм.

Для пассажирских вагонов выбранный статический прогиб проверяется на условие ограничения валкости кузова на рессорное подвешивания по формуле:

Где b1, b2 – поперечное расстояние между пружинными комплектами соответственно первой и второй ступеней рессорного подвешивания, hc – высота центра тяжести кузова над уровнем осей колесных пар, К – отношение прогиба первой ступени ∆стI , первой (буксовой) ступени рессорного подвешивания к общему статическому прогибу ∆ст∑.

Несоблюдение условия (2) может привести к тому, что при боковой качке кузов не будет иметь достаточной возвращающей силы и будет находиться в наклоненном состоянии.

Выбор типа рессорного подвешивания

Так как требуемый статический прогиб больше 100 мм, то необходимо применить 2-ступенчатое рессорное подвешивание.

Выбор демпфирования для двухступенчатого рессорного подвешивания

Задача выбора типа и назначения рационального трения гасителей при двухступенчатом подвешивании является многовариантной, т.к. возможны различные комбинации установки гасителей в ступенях. Примем фрикционные гасители в первой ступени и гидравлические гасители во второй ступени.

Выбор трения фрикционных гасителей

В первом приближении фрикционное трение можно определять так называемым коэффициентом относительного трения, равным отношению силы трения Fтр к обрессоренной нагрузке Ро, действующей на рессорное подвешивание, в котором стоят фрикционные гасители.

Ψтр =

Коэффициент ψтр определяется:

где h – расчетное значение амплитуды неровности рельсов, для среднего состояния пути h = 5 мм; ∆ст – статический прогиб ступени, в которой стоит гаситель; b – коэффициент, учитывающий влияние числа n осей в тележке, для n = 2, b = 1; k – коэффициент, принимаем равным 0,9 для двухступенчатого подвешивания.

Определив коэффициент Ψтр, можно по формуле (3) определить требуемое фрикционное трение, а затем выбрав тип гасителя и их число определить силу трения одного гасителя. Гасители постоянного трения дисковые, которые применяются на тепловозах и моторных тележек электропоездов, имеют силу трения 4…6 кН.

Po = (Mк + 2mт.о) ∙ 9,8 = (49600 + 2 ∙ 4000) ∙ 9,8 = 564480 Н.

Fтр = ψтр ∙ Ро = 0,09 ∙ 564480 = 50803 Н.

Определим число гасителей:

Примем за расчетную величину фрикционных гасителей n = 16.

Жесткость первой ступени рессорного подвешивания:

где mк – масса кузова, кг; mт.о – обрессоренная масса тележки, кг; статический прогиб первой ступени, м.

Гидравлические гасители во второй ступени

Такой вариант возможен, когда наибольший прогиб подвешивания сосредоточен во второй ступени, при этом в первой он равен ∆ст = =40…50 мм.

При раздельном демпфировании вертикальных и боковых колебаний требуемое трение вертикального гидравлического гасителя и соответственно число гасителей определяется легко. Необходимо задаться безразмерным коэффициентом демпфирования D2 = 0,2…0,3. Параметр демпфирования вертикальных колебаний:

Где mк – масса кузова, кг; С2 – жесткость второй ступени рессорного подвешивания, Н/м.

Где mк – масса кузова, кг; статический прогиб второй ступени, м;

Н∙с / м.

Определим число гасителей:

Примем за расчетную величину фрикционных гасителей n = 4.

2. Определение собственных частот колебаний и резонансных скоростей

Экипажи с двухступенчатым рессорным подвешиванием

Для этих экипажей определяют две частоты собственных колебаний подпрыгивания f1 и f2:

Где mк, масса кузова и обрессоренная масса двух тележек;

С1, С2 – суммарные жесткости рессорного подвешивания и кузова;

Подставив известные значения mк, С1, С2 в выражения (8), (9), получаем:

f1 = 1,14 Гц, f2 = 6,83 Гц.

Зная собственные частоты колебаний, можно определять скорости движения, при которых возможны резонансы по отдельным видам колебаний, если считать, что возмущающая сила создается периодически повторяющимися стыками.

При известной длине рельсов Lр, м, возмущающая частота в Гц пропорциональна скорости движения V, м/с:

При резонансе частота возмущающего воздействия от стыков равна известной i-ой частоте собственных колебаний, т.е Тогда резонансная скорость, назовем ее критической, равна:

Рис.1. Графики вынужденных колебаний для рельсов длиной 12,5 и 25м.

Выбор параметров экипажной части, определяющих горизонтальные динамические качества подвижного состава

а) Выбор параметров упругой связи колесной пары с рамой тележки

При выборе параметров используем следующие рекомендации:

Продольная жесткость связи колесных пар с рамой тележки должна быть значительно больше поперечной → примем величину

б) Выбор момента трения и возвращающего момента опор кузова

В конструкции опор ряда пассажирских вагонов с тележкой КВЗ-ЦНИИ применяются опоры скольжения, создающие момент фрикционного трения. Этот момент препятствует возникновению интенсивных колебаний виляния тележек при повышенных скоростных движениях. Момент трения в опорах необходимо выбирать в зависимости от момента трения колес по рельсам

Момент трения колес по рельсам определяется:

где 2П – нагрузка от колесной пары на рельсы;

µ = 0,25 – коэффициент трения скольжения колес по рельсам;

расстояния от шкворня до колес i-ой от колесной пары;

n – число колесных пар.

Для двухосных тележек:

в) Выбор поперечной упругой связи кузова с рамой тележки

При конструировании этой связи необходимо решить задачу выбора характеристики связи и демпфирования.

С точки зрения движения в прямых связь кузова с тележкой должна быть как можно мягче. Обычно жесткость связи выбирают таким образом, чтобы частота собственных колебаний относа кузова fо была 0,6…0,8 Гц, тогда при известной массе кузова определим эту жесткость:

где жесткость поперечной связи кузова с тележками;

m2 – масса кузова.

При применении маятникового или люлечного подвешивания, зная поперечную жесткость связи кузова с тележками, можно определить длину люлечной или маятниковой подвески кузова:

расстояние по вертикали между точками подвеса головки.

Рис.2. Характеристика упругой поперечной связи кузова с тележкой

г) Выбор параметра демпфирования гидравлических гасителей относа

Для демпфирования поперечных колебаний относа кузова обязательно ставят на тележку два гидравлических гасителя колебаний в районе шкворня под небольшим углом (10…12º) к горизонтальной плоскости или горизонтально. Параметр демпфирования рассчитывается таким же образом, что и для вертикальных гасителей:

Рациональная величина

Определим число гасителей:

Принимаем число гасителей n = 2.

Список литературы

1. Селинов В.И. Расчет и конструирование подвешивания вагонов: монография. – М.: Машиностроение – 1. – 2002. – 250 с.

2. Лукин В.В. Конструирование и расчет вагонов ж.-д. транспорта / под ред. В.В. Лукина. – М. УМК МПС, 2000. – 731 с.