Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Влияние характеристик тележек на энергоэффективность грузовых вагонов КОМАРОВА АННА НИКОЛАЕВНА

Влияние характеристик тележек на энергоэффективность грузовых вагонов
<
Влияние характеристик тележек на энергоэффективность грузовых вагонов Влияние характеристик тележек на энергоэффективность грузовых вагонов Влияние характеристик тележек на энергоэффективность грузовых вагонов Влияние характеристик тележек на энергоэффективность грузовых вагонов Влияние характеристик тележек на энергоэффективность грузовых вагонов Влияние характеристик тележек на энергоэффективность грузовых вагонов Влияние характеристик тележек на энергоэффективность грузовых вагонов Влияние характеристик тележек на энергоэффективность грузовых вагонов Влияние характеристик тележек на энергоэффективность грузовых вагонов Влияние характеристик тележек на энергоэффективность грузовых вагонов Влияние характеристик тележек на энергоэффективность грузовых вагонов Влияние характеристик тележек на энергоэффективность грузовых вагонов Влияние характеристик тележек на энергоэффективность грузовых вагонов Влияние характеристик тележек на энергоэффективность грузовых вагонов Влияние характеристик тележек на энергоэффективность грузовых вагонов
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

КОМАРОВА АННА НИКОЛАЕВНА. Влияние характеристик тележек на энергоэффективность грузовых вагонов: диссертация ... кандидата технических наук: 05.22.07 / КОМАРОВА АННА НИКОЛАЕВНА;[Место защиты: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I"].- Санкт-Петербург, 2015.- 88 с.

Содержание к диссертации

Введение

1. Состояние вопроса, обзор исследований и работ, постановка задач исследования 6

2. Аналитическое исследование влияния характеристик подвешивания на сопротивление движению

2.1. Исследование влияния типа и параметров гасителей колебаний на сопротивление движению вагона при вынужденных вертикальных колебаниях 18

2.2. Исследование влияния жесткости рессорного комплекта на величину сопротивления движению вагона 23

2.3. Исследование влияния горизонтальных колебаний вагона при движении по прямому участку пути на величину сопротивления движению 25

2.4. Оценка влияния параметров рессорного подвешивания вагона на величину энергии, потребляемой локомотивом 32

2.5. Выводы 35

3. Опенка сопротивления движению вагона на тележках различных конструкций 37

3.1. Математическая модель для оценки сопротивления движению вагона 37

3.2. Разработка методики оценки сопротивления движению вагона 47

3.3. Сравнительные расчеты вкладов удельного сопротивления движению от диссипации энергии в окружающую среду при колебаниях в суммарное удельное сопротивление движению вагона на различных тележках 49

3.4. Проведение сравнительных расчетов для тележек различных типов на наиболее вероятной скорости движения 80 км/ч 53

3.5. Проведение сравнительных расчетов тележек различных типов на различных скоростях движения 56

3.6. Оценка удельного сопротивления движению 63

3.7. Выводы 68

4. Исследование влияния характеристик тележек на сопротивление движению вагона 70

4.1. Оценка влияния вертикальной жесткости скользунов на сопротивление движению вагона 70

4.2. Оценка влияния поперечной жесткости центрального подвешивания на сопротивление движению вагона 72

4.3. Оценка влияния величины зазоров в узле рама-букса на сопротивление движению вагона 73

4.4. Выводы 75

5. Сопоставление результатов математического моделирования с результатами испытаний 76

5.1. Сопоставление величин энергетических потерь, полученных при математическом моделировании и испытаниях 76

5.2. Выводы 79

Заключение и рекомендации

Введение к работе

Актуальность темы исследования. Снижение количества используемого топлива и электроэнергии на железнодорожном транспорте является важнейшей задачей для повышения его конкурентоспособности и дальнейшего развития. Основная доля расходов энергоресурсов на железнодорожном транспорте приходится на тягу поездов. В Российской Федерации ведутся работы по снижению энергозатрат, но они в основном касаются совершенствования конструкции локомотивов и рекуперации энергии. Вопросу повышения энергетической эффективности подвижного состава за счет снижения сопротивления движению вагонов уделяется недостаточно внимания. В связи с этим, вопрос влияния параметров характеристик тележек и условий движения на сопротивление движению вагона является актуальным.

Целью работы является исследование влияния характеристик тележек на энергоэффективность грузовых вагонов.

В соответствии с поставленной целью в диссертации решены следующие научные задачи:

  1. Разработана методика оценки сопротивления движению вагона, учитывающая диссипацию энергии в узлах трения вагона и контактах колес с рельсами.

  2. Определен вклад сопротивления движению от колебаний в суммарное сопротивление движению вагона.

  3. Оценено влияние конструктивных особенностей тележек на сопротивление движению грузовых вагонов.

  4. Проведены сравнительные расчеты сопротивления движению вагона на тележках различных типов.

  5. Подтверждена экспериментом достоверность результатов проведенных исследований.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Разработана методика оценки сопротивления движению вагона,

учитывающая диссипацию энергии в узлах трения вагона и

і

контактах колес с рельсами, основанная на математическом моделировании движения вагона.

  1. Определен вклад сопротивления движению от колебаний в суммарное сопротивление движению вагона.

  2. Подтверждено влияние конструктивных особенностей тележек на сопротивление движению грузовых вагонов.

Практическая значимость работы. Разработанная методика оценки сопротивления движению вагона, учитывающая диссипацию энергии в узлах трения вагона и контактах колес с рельсами, позволяет на стадии проектирования оценивать сопротивление движению вагонов на тележках различных типов и выбирать рациональные энергоэффективные конструкции.

Основные положения, выносимые на защиту:

  1. Методика оценки сопротивления движению вагона, учитывающая диссипацию энергии в узлах трения вагона и контактах колес с рельсами, основанная на математическом моделировании его движения.

  2. Вклад сопротивления движению от колебаний в суммарное сопротивление движению вагона.

  3. Результаты оценки влияния конструктивных особенностей тележек на сопротивление движению грузовых вагонов.

Реализация результатов работы. Полученные результаты использованы для определения энергетической эффективности грузовых вагонов на тележках модели 18-9855 для подтверждения их инновационности и возможности снижения тарифов.

Методология и методы исследования. В работе использовался аналитический метод решения дифференциальных уравнений и метод математического моделирования движения системы твердых тел с применением численного интегрирования системы дифференциальных уравнений.

Достоверность полученных научных выводов и рекомендаций подтверждается корректным использованием математических методов, адекватностью разработанной методики и используемой математической модели, проверенной путем сравнения результатов расчетов и эксперимента.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на научно-технических конференциях: «Шаг в будущее (Неделя науки)» (Санкт-Петербург, ПГУПС, 2012-2014 гг.); «Подвижной состав XXI века (идеи, требования, проекты)» (Санкт-Петербург, ПГУПС, 2013 г., 2014 г.); «Проблемы механики железнодорожного транспорта. Динамика, надежность и безопасность подвижного состава» (Украина, г. Днепропетровск, ДНУЖТ, 2012 г.); симпозиуме «International Symposium on Dynamics of Vehicles on Road and Tracks» (КНР, г. Циндао, 2013 г.); на семинарах кафедры «Вагоны и вагонное хозяйство» ПГУПС (2011-2015 гг.).

Публикации. Основные положения диссертационной работы и научные результаты опубликованы в 6 печатных работах, из них две в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, определенных Высшей аттестационной комиссией.

Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения и списка использованной литературы. Общий объём работы - 88 страниц машинописного текста, в том числе 12 таблиц, 44 рисунка. Список использованной литературы включает 70 наименований.

Исследование влияния жесткости рессорного комплекта на величину сопротивления движению вагона

Профессор А. Я. Коган [25] предлагает теоретические методы определения всех составляющих сопротивления движению, которые реализованы в программе ВЭИП («Взаимодействие экипажа и пути при пространственных колебаниях»). Автор предлагает расчетные методы для определения сопротивления от рассеяния энергии в пути при различных колебаниях подвижного состава, сопротивления от износа бандажей и колес, сопротивлений, связанных с затратами энергии на колебания подвижного состава.

В. П. Ткаченко ввел понятие кинематического сопротивления [47], причиной которого является «кинематическое несоответствие геометрических параметров поверхностей катания колес и кинематических параметров движения, вызывающее паразитарные проскальзывания». Ученый предлагает выделять из кинематического сопротивления две составляющие: дифференциальное и циркулярное сопротивление. Первое проявляется при контактировании колеса с пространственной геометрией с рельсом, второе является результатом «группового многоконтактного взаимодействия системы колес и колесных пар с рельсовым путем в процессе направляемого движения в рельсовой колее за счет циркуляции паразитарной мощности в пределах одной колесной пары или группы колесных пар, объединенных одной рамой». Также автор предложил методику моделирования кинематического сопротивления движению ряда серийных экипажей.

Профессор Чурков Н. А. занимался изучением аэродинамического сопротивления движению, разработал методологию учета аэродинамических процессов при создании подвижного состава, предложил универсальный комплексный метод выбора рациональной формы подвижного состава с учетом аэродинамических процессов, разработал способы минимизации воздушного сопротивления при эксплуатации груженых и порожних вагонов в поездах, что отразил в своих монографиях [49, 50].

Отечественные ученые Захаров А. Н., Ромен Ю. С. и Певзнер В. О. в 1992 -1993 гг. провели исследование сопротивления движению грузовых вагонов в зависимости от положения осей колесных пар в тележках и состояния пути [24], по результатам которых было установлено, что применение диагональных связей боковых рам в тележках и нанесение смазки по обеим рельсовым нитям приводит к снижению сопротивления движению грузовых вагонов.

Сотрудники ВНИИЖТа И. А. Жаров и М. А. Макаров в 2002 г. исследовали влияние радиуса кривой и смазывания на сопротивление движению тележки при квазистатическом движении [23]. По результатам работы установлено, что смазывание лишь боковой поверхности наружного рельса приводит к заметному уменьшению сил сопротивления движению, а при смазывании всех точек контакта сопротивление движению сильно падает и практически не зависнет от радиуса кривой.

Шведский ученый П. Лукашевич разработал математический метод (компьютерную программу, разработанную на коде Matlab) для оценки сопротивления движению, учитывающий различные факторы и параметры поезда [65]. Метод учитывает скорость встречного и попутного ветров, количество осей, осевую нагрузку, тип пути, длину поезда. Он создал компьютерную программу для определения сопротивления движению и с использованием разработанных моделей поезда и его движения. Программа позволяет рассчитать энергопотребление и время движения поезда.

Оценку энергетических потерь поезда от основного сопротивления проводят двумя типами методов: экспериментальными и расчетными.

К экспериментальным методам относятся динамометрический и метод скатывания [31]. Динамометрический метод заключается в том, что сопротивление движению определяется при помощи динамометра, размещенного на раме динамометрического вагона или на динамометрической автосцепке вагона 14 лаборатории. Деформация пружины динамометра фиксируется на скоростемерной ленте, на которой записываются сила тяги локомотива и скорость движения как функция пройденного пути. Затем, средствами вычислительной техники данные записывающего устройства обрабатываются, и из уравнения движения поезда определяется основное сопротивление движению. Более современным способом является использование электронного датчика силы вместо динамометрической автосцепки.

При методе скатывания испытания проводятся на прямом участке пути со спуском постоянной крутизны. Испытуемый экипаж с локомотивом разгоняется до определенной скорости, затем локомотив отцепляется и вагон двигается по участку под действием накопленной кинетической энергии и силы тяжести. С помощью хронографа с регистрирующим прибором, установленным на вагоне, фиксируются пройденные отрезки пути за определенные промежутки времени, затем определяется замедление вагона и из уравнения движения поезда определяется сопротивление движению.

Последние эксперименты, проведенные по определению сопротивления движению относятся к 50-60 гг. прошлого века [1-3, 12-16, 44-46]. Основным расчетным методом оценки сопротивления движению является вычисление основного и дополнительных сопротивлений по эмпирическим формулам, выведенных по результатам экспериментов. В различных странах используются различные формулы основного удельного сопротивления движению.

Оценка влияния параметров рессорного подвешивания вагона на величину энергии, потребляемой локомотивом

Исследование проводилось аналитическим путем на простейшей математической модели вагона (рисунок 2.1) - обрессоренного груза с демпфером, двигающегося по непрерывной волнообразной неровности вида r/ = hcosa t (2.1) где h - амплитуда неровности, м; о) - частота вынужденных колебаний, рад/с; t - время движения, с. Расчет производился для груженого полувагона массой (тк) 80 т с жесткостью рессорного подвешивания (с) 16 МН/м, двигающегося по неровностям амплитудой (И) 5 мм и длиной (Le) 12,5 м. Величина коэффициента вязкого демпфирования (J3) принималась в диапазоне 0,08...0,30/Зкр фкр -критический коэффициент вязкого демпфирования), коэффициент относительного трения ( р) принимался в диапазоне 0,06.. .0,10. a)

Для сравнения двух типов гасителей колебаний сухое трение было заменено системой с эквивалентным вязким сопротивлением, величина которого выбиралась исходя из равенства энергий, рассеиваемых гасителями за один период колебаний.

Для определения зависимости величины энергии, рассеиваемой в гасителях колебаний, от их параметров и скорости движения вагона, была определена средняя за период мощность диссипативных сил гасителя колебаний вязкого трения по формуле: Pf=/2/3AW , (2.5) где А - максимальная амплитуда колебаний кузова, м; и гасителя колебаний сухого постоянного трения где fst - статический прогиб рессорного комплекта, м; Энергетические потери при движении вагона согласно «Правилам тяговых расчетов» [18] принято оценивать по сопротивлению движению, приходящемуся на 1 кН веса вагона, т.е. по удельному сопротивлению. Исходя из этого, величина удельного сопротивления движению вагона, обусловленного диссипацией энергии в гасителе колебаний, определялась по формуле: где Р - средняя мощность диссипативных сил гасителей колебаний, Вт; v - скорость движения, м/с; g - ускорение свободного падения, м/с2; тк - масса кузова, кг. По результатам расчетов были получены графики зависимости удельного сопротивления движению вагона, обусловленного диссипацией энергии в гасителях сухого и вязкого трения с различными параметрами (рисунок 2.2 и 2.3). X 2 і ш 0,6 -ш (LII ms Q.IZ Оu П) ш 2 оI (11 иД 5f0 - -0,083кр 0,23кр

Удельное сопротивление движению вагона обусловленное диссипацией энергии в гасителях колебаний сухого трения

Анализ результатов расчетов показал, что удельное сопротивление движению вагона, обусловленное рассеянием энергии гасителем вязкого трения возрастает при увеличении скорости движения и достигает максимума при резонансе. В зоне резонанса величина мощности, рассеиваемой в гасителях колебаний одного вагона, может достигать 17 кВт, а состава из 71 вагона -1,2 МВт [26]. При увеличении коэффициента вязкого демпфирования на 20% исследуемое сопротивление движению снижается в 3 раза. В зарезонансной зоне удельное сопротивление движению, обусловленное рассеянием энергии гасителем вязкого трения, плавно возрастает по мере увеличения степени демпфирования и скорости движения.

Удельное сопротивление движению вагона, обусловленное рассеянием энергии гасителем сухого трения в дорезонанснои зоне при рассматриваемых неровностях близко к нулю в связи с отсутствием вертикальных колебаний кузова. В резонансной зоне с увеличением скорости движения происходит плавный рост удельного сопротивления движению, затем снижение. Максимальная величина удельного сопротивления в резонансной зоне увеличивается при снижении степени демпфирования системы. Увеличение коэффициента относительного трения в 1,5 раза приводит к снижению рассматриваемого удельного сопротивления в 3 раза. 2.2. Исследование влияния жесткости рессорного комплекта на величину сопротивления движению вагона

Исследование по оценке удельного сопротивления движению вагона с различными вертикальными жесткостями рессорного подвешивания с гасителями сухого и вязкого трения также проводилось аналитически по формулам п. 2.1. Для расчета величина коэффициента вязкого демпфирования принималась равной /?=0,20/?/ф и коэффициент относительного трения р=0,10.

Анализ результатов расчетов показал, что увеличение жесткости подвешивания приводит к росту удельного сопротивления движению, обусловленного диссипацией энергии в гасителе колебаний и увеличению резонансной скорости. При этом при наличии сухого трения в резонансной зоне происходит резкий скачок удельного сопротивления, а затем в зарезонансной зоне некоторое плавное снижение. Увеличение жесткости подвешивания в 4 раза приводит к увеличению удельного сопротивления движению, обусловленного диссипацией энергии в гасителе колебаний, в 4 раза в резонансной зоне.

При вязком трении в подвешивании с ростом скорости движения происходит резкое увеличение сопротивления движению вплоть до резонансной зоны, а затем некоторое снижение до определенного значения и плавный рост. В резонансной зоне увеличение жесткости подвешивания в 4 раза приводит к увеличению удельного сопротивления движению, обусловленного диссипацией энергии в гасителе колебаний, в 6 раз. 2.3. Исследование влияния горизонтальных колебаний вагона при движении по прямому участку пути на величину сопротивления движению

Сравнительные расчеты вкладов удельного сопротивления движению от диссипации энергии в окружающую среду при колебаниях в суммарное удельное сопротивление движению вагона на различных тележках

Для оценки сопротивления движению вагона на тележках различных конструкций был выбран наиболее распространенный тип вагона - полувагон, полностью загруженный и установленный на трехэлементные тележки различных конструкций (примеры приведены на рисунке 3.1). Первая из исследуемых тележек (рисунок 3.1 а) - традиционной конструкции, имеющая линейную силовую характеристику рессорного комплекта, состоящего из семи одинаковых двухрядных пружин, плоские фрикционные клинья, жесткое опирание боковых рам на буксы колесных пар, жесткие с зазором скользуны и осевую нагрузку 23,5 тс. Вторая тележка инновационной конструкции (рисунок 3.1 б), имеет кусочно-линейную силовую характеристику рессорного комплекта, состоящего из девяти двухрядных пружин, фрикционный клин пространственного действия, жесткое опирание боковых рам на кассетные подшипники колесных пар через адаптер и износостойкую скобу, скользуны постоянного контакта и осевую нагрузку 25 тс. Третья тележка также инновационной конструкции, отличающаяся от второй только наличием упругого полимерного вкладыша на адаптере в буксовом узле. Основные особенности конструкций тележек представлены в таблице 3.1

На первом этапе исследование проводилось для трех тележек в изношенном состоянии, на втором - в новом состоянии. Для тележек в изношенном состоянии принималось, что ходовые части имеют допускаемые в эксплуатации износы фрикционных клиньев (для тележки №1 завышение клиньев составило 5 мм, для тележки №2 - 19 мм, для тележки №3 - 3 мм, соответственно) и средне изношенные профили колес (износ по кругу катания составил 1,32 мм, боковой износ гребня - 5,84 мм). Деградация свойств полимерного вкладыша в буксовом узле тележки №3 в изношенном состоянии не учитывалась.

В связи с тем, что результаты расчетов мощностей диссипативных сил и сопротивления движению вагонов на тележках с условными №2 и №3 в изношенном состоянии оказались близкими по значениям, расчеты для нового состояния проводились для тележек с условными №№ 1 и 2. Неизношенный профиль колес тележек принимался по ГОСТ 10791 [11] (рисунок 3.2).

Оценка энергетических затрат полувагона на тележках различных типов проводилась методом математического моделирования в программном комплексе MEDYNA [32, 33, 67] с использованием нелинейных математических моделей движения вагона.

Для расчетов была использована математическая модель [38] состоящая из 23 твердых тел (кузов вагона, две надрессорные балки тележки, четыре боковые рамы, четыре колесных пары, восемь элементов рельсов и восемь элементов пути), соединенных между собой 62 связями, реализующими взаимодействие между этими телами в вагоне. Схема математической модели вагона представлена на рисунке 3.3. 3 веса рес( юрного компле кта; учитывается 2/ учитывается 1/3 веса ре хорного компл екта. Взаимодействие пятника кузова вагона с плоским подпятником надрессорной балки тележки моделировалось набором элементов (рисунок 3.4): сферический шарнир (№1 на рисунке 3.4), допускающий линейное перемещение в вертикальной плоскости и угловые перемещения вокруг трех осей, упругий элемент (№2 на рисунке 3.4), описывающий эквивалентную жесткость при галопировании тележки под вагоном и элементы (№3 на рисунке 3.4) (рисунок 3.5), описывающие работу сил сухого трения в горизонтальной плоскости и сопротивление при перевалке кузова. Элементы шарнир (№1) и упругий элемент (№2) располагались в центре подпятника.

Схема элемента, описывающего работу сил сухого трения, переменное прижатие и наличие ограничителя хода Для обеспечения соответствия момента трения в связи пятник-подпятник работе этого узла в горизонтальной плоскости, в элементе сухого трения задавался приведенный коэффициент трения к к = -к 3 Уо где к - фактический коэффициент трения на поверхности пятника. (3.5) Взаимодействие боковых скользунов с зазором и упругих постоянного контакта реализовывалось нелинейным элементом, описывающим работу сил сухого трения в горизонтальной плоскости и сопротивление при перевалке кузова (рисунок 3.6). В случае жестких скользунов, задавался зазор и большая жесткость на сдвиг скользуна. В тележках со скользунами постоянного контакта в задавались динамический прогиб, жесткость на сдвиг и жесткость на изгиб.

При взаимодействии надрессорной балки с боковой рамой через рессорный комплект при моделировании разбивался на пять связей (рисунок 3.7): связь надрессорной балки с боковой рамой через центральные пружины подвешивания и две связи надрессорной балки (клина) с боковой рамой через пружины подклиновые и две связи надрессорной балки (клина) с боковой рамой. При этом клин отдельным телом не моделировался.

Нелинейная модель центрального рессорного подвешивания Жесткости центральных пружин и подклиновых пружин реализовывались упругим элементом, описывающим линейные жесткости в трех направлениях перемещения и поворота. В случае нелинейности характеристики рессорного комплекта дополнительно использовался элемент, реализующий нелинейность зависимости усилия в пружинах от прогиба рессорного комплекта.

Для описания сухого трения в подвешивании в связи клина с надрессорной балкой использовался элемент сухого трения, реализующий трение в подвешивании.

В моделях вместо коэффициента относительного трения в рессорном подвешивании использовалась приведенная величина коэффициента трения между клином и боковой рамой, которая учитывает зависимость силы трения от угла наклона клина и сжатия подклиновой пружины. Приведенный коэффициент трения определялся исходя из уравнения коэффициента относительного трения для параллельных планок в рессорном проеме

Оценка влияния величины зазоров в узле рама-букса на сопротивление движению вагона

Анализ относительных величин диссипативных сил по узлам трения при движении в кривой радиусом 650 м со скоростями 40..120 км/ч показал, что с увеличением скорости движения у каждой из исследуемых тележек в изношенном состоянии происходит плавный рост доли мощностей диссипативных сил в узлах клин - боковая рама, скользун - опорная пластина и пятник - подпятник в общей мощности сил рассеиваемых в окружающую среду, и плавное снижение относительной величины диссипативных сил в контактах колес с рельсами. Также можно отметить наблюдаемое у тележки №1 резкое увеличение относительной величины мощности диссипативных сил в узле боковая рама - букса при скоростях свыше 80 км/ч, которое показывает её нестабильное движение.

Результаты расчетов мощностей диссипативных сил тележек различных конструкций с различными скоростями движения в кривой радиусом 350 м представлены на рисунке 3.22.

Результаты расчетов мощностей диссипативных сил тележек конструкций в изношенном и новом состоянии в кривой радиусом 350 м показали, что с увеличением скорости движения суммарные мощности диссипативных сил тележек увеличиваются. При этом, у тележки №1 в изношенном состоянии наблюдается резкий рост суммарной мощности диссипативных сил при увеличении скорости движения, а у тележек №2 и №3 более плавный.

Для определения причин резкого увеличения мощностей диссипативных сил тележки №1 в изношенном состоянии с ростом скорости движения был проведен анализ относительных величин мощностей сил трения в исследуемых узлах (рисунок 3.23).

Относительные величины мощностей диссипативных сил в узлах: а) боковая рама - букса; б) клин - боковая рама; в) скользун - опорная пластина; г) пятник - подпятник; д) колесо - рельс при движении тележек по кривой радиусом 650 м Анализ относительных величин мощностей дисспативных сил в узлах трения показал, что у тележки №1 происходит уменьшение относительных величин мощностей сил трения во всех узлах трения и рост относительной величины мощности сил крипа, а у тележек №2 и №3 противоположное явление: на скоростях свыше 60 км/ч происходит некоторое уменьшение относительной величины мощности сил крипа и плавное увеличение долей мощностей сил трения в остальных узлах тележки.

Для оценки энергетических затрат, приходящихся на единицу веса вагона было определено основное удельное сопротивление движению по формуле (3.14).

Элементы основного сопротивления, не учитывающиеся при моделировании, принимались на основании ранее проведенных исследований [4,31]. Удельные величины аэродинамического сопротивления, сопротивления трения в подшипниках букс и сопротивления от диссипации энергии в пути представлены в таблице 3.6.

Анализ результатов расчетов основного удельного сопротивления движению показал, что вагоны на тележках инновационных конструкций №2 и №3 в изношенном состоянии, имеют равные основные удельные сопротивления во всем диапазоне скоростей, при этом они меньше, чем у вагона на тележках №1 в изношенном состоянии.

Величины основного удельного сопротивления движению вагона на тележках №1 и №2 в новом состоянии близки по значениям (расхождение составляет 3%) и превышают удельное сопротивление движению вагона на тележке №2 в изношенном состоянии в среднем на 20%.

По результатам анализа расчетов удельного сопротивления движению вагона в кривых установлено, что в кривой среднего радиуса конструкция тележки в новом и изношенном состоянии не оказывает влияния на величину суммарного сопротивления движению. При этом удельное сопротивление движению вагона на новых тележках в среднем на 27% больше, чем у вагона на тележках в изношенном состоянии.

Установлено, что в кривой малого радиуса конструктивные особенности тележек №2 и №3 в изношенном состоянии позволяют снижать сопротивление движению вагона при движении со скоростями более 45 км/ч. Также установлено, что техническое состояние тележки №2 не оказывает влияния на величину удельного сопротивления движению вагона до скорости 60 км/ч, при больших скоростях сопротивление движению вагона на новых тележках увеличивается. Вагон на тележке №1 в новом состоянии имеет меньшее сопротивление движению, чем на тележках в изношенном состоянии.

Для более полного сравнения энергетических характеристик тележек было определено удельное приведенное (с учетом доли протяженности характерных участков пути в общей длине железнодорожных линий) сопротивление движению, по формуле