Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время существующий тяговый подвижной состав для развития требуемой мощности и силы тяги имеет четыре - восемь колесных пар. Для улучшения процесса вписывания в кривые предусматриваются двух- или трехосные тележки, одним из основных элементов которых является ее рама, представляющая собой в плане безраскосную систему с жесткими узлами. При этом, чем больше колесных пар объединены одной рамой тележки, тем больше ее база, а значит и масса и сила бокового воздействия на путь, тем хуже условия вписывания экипажа в кривые. Для обеспечения прочности рам их делают массивными, из-за чего увеличивается нагрузка на ось.
В этой ситуации наиболее удобными представляются одноосные тележки, которые за счет снижения массы, а также возможности радиальной установки в кривых обеспечивают уменьшение сил взаимодействия колес и рельсов и уменьшение износа поверхности их катания. В связи с этим разработка новых вариантов конструкций одноосных тележек применительно к условиям работы отечественных железных дорог является актуальной. Разработка таких тележек применительно к существующему подвижному составу позволяет улучшить его динамические качества, уменьшить износы рельсов и колёсных пар и продлить их срок службы. Для вновь создаваемых тележек появляются задачи выбора параметров связей в вертикальном, продольном и поперечном направлениях, исследования процессов, происходящих в тяговой передаче, а также их сцепных и тяговых свойств, так как имеющиеся рекомендации относятся к подвижному составу с существующими типами тележек.
Решению важной практической задачи исследования влияния крутильных колебаний, возникающих в тяговом приводе, на динамические свойства и выбор параметров вертикальных связей моторного вагона электропоезда на четырёх одноосных тележках, а также исследованию сцепных и тяговых свойств такого мо-
«С-ЧЛИНОИлльп.
«ивлиотем
ТОО:
торного вагона и посвящена данная работа. Поэтому тема работы является актуальной.
Целью данной работы является исследование вертикальных колебаний динамической модели моторного вагона электропоезда ЭР2 на четырех одноосных тележках с учётом крутильных колебаний в тяговом приводе для проверки влияния последних на его динамические свойства и выбор параметров вертикальных связей кузов - колесная пара, кузов - рама тележки и рама тележки - колесная пара, а также оценка его сцепных и тяговых свойств.
Для достижения поставленной цели в работе были решены следующие задачи:
разработана пространственная кинематическая схема экипаж-путь для моторного вагона электропоезда ЭР2 с осевой схемой 10+1о-1о+1о и ее математическая модель;
составлена система дифференциальных уравнений, описывающих колебания подпрыгивания, подергивания, галопирования и боковой качки кузова, тележек, колесных пар и крутильные колебания в тяговой передаче;
выполнено исследование свободных колебаний с учетом дополнительных степеней свободы, связанных с крутильными колебаниями;
проверено влияние крутильных колебаний на динамические свойства исследуемой модели;
исследованы сцепные и тяговые свойства моторного вагона электропоезда на четырех одноосных тележках в переходных режимах движения.
Методика исследований.
применение программного пакета в среде MathCad и методов численного интегрирования для исследования свободных колебаний;
применение метода быстрого преобразования Фурье для вычисления амплитудных спектров реализаций колебательных процессов;
- исследование динамических свойств системы путём построения и анализа амплитудно - частотных характеристик её различных обобщённых координат.
Научная новизна
разработана математическая модель моторного вагона электропоезда на четырех одноосных тележках, учитывающая одновременно вертикальные, продольные и крутильные колебания в его тяговом приводе, позволяющая рассчитывать как свободные и вынужденные колебания, так и исследовать его сцепные и тяговые свойства;
разработана методика проверки влияния крутильных колебаний в тяговом приводе на выбор параметров вертикальных связей между кузовом и колёсными парами, кузовом и тележками, тележками и колёсными парами на основе исследования амплитудно - частотных характеристик;
разработана методика исследования сцепных и тяговых свойств вагона при таких неустановившихся режимах движения как трогание и разгон поезда, выбег и торможение;
установлено, что срыв сцепления при «наезде» колёс на масляное пятно происходит после нескольких циклов автоколебаний срыва и восстановления сцепления.
Практическая ценность
разработан пакет программ для персонального компьютера в среде MathCad, позволяющий исследовать свободные и вынужденные колебания на основе методов численного интегрирования, и производить проверку сцепных и тяговых свойств данного вагона;
доказано, что динамические свойства колебательной системы моторного вагона электропоезда на четырёх одноосных тележках не изменяются при включении в расчёт крутильных колебаний;
установлено, что при трогании и разгоне поезда срыва сцепления не происходит, что свидетельствует об удовлетворительных сцепных свойствах рассматриваемой одноосной тележки;
доказано, что исследуемый моторный вагон электропоезда на четырёх одноосных тележках обеспечивает высокие тяговые свойства с максимальным значением коэффициента использования сцепной массы 0,998.
Апробация работы.
Основные этапы и результаты работы докладывались и одобрены на XI Международной конференции «Проблемы механики железнодорожного транспорта» в Днепропетровске (ДИИТ) в 2004 г, на заседании секции «Динамика и прочность» Научно - технического семинара кафедры «Электрическая тяга» МИИТа 04 апреля 2005 г и на заседании кафедры «Электрическая тяга» МИИТа 17 мая 2005г.
Публикации. По результатам исследования опубликовано 4 печатные работы.
Объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов по результатам работы, приложения, списка используемой литературы и содержит 168 страниц текста, 60 рисунков, 3 таблицы и приложение на 15 страницах.
