Введение к работе
Актуальность задачи. Развитие пассажироперевозок выявило целесообразность использования на малонафуженных линиях двухосных вагонов. Кроме того, такие вагоны удобны для использования в качестве вагонов сопровождения. В 2001 году кафедрой «Вагоны» Брянского Государственного технического университета (БІТУ) получено письмо-заказ на разработку ходовых частей для двухосного вагона. В настоящее время ученые Европы, Азии и Америки уделяют большое внимание созданию двухосных вагонов с малой тарой и одноосных тележек. Отечественное вагоностроение, несмотря на потребность в двухосных вагонах малой тары, промышленных образцов одноосных тележек не имеет.
Оценка эффективности от внедрения новых ходовых частей вагонов, призванных обеспечить требуемый уровень безопасности, комфорта и хороших качеств хода, удовлетворяющим требованиям «Норм...», осуществляется посредством предварительных расчетов и результатов натурных испытаний готовых образцов.
Проведение экспериментальных исследований пассажирских вагонов на новых типах тележек требует значительных капитальных затрат. В связи с этим разработка методик математического моделирования движения пассажирского подвижного состава с различными вариантами конструкции ходовых частей является актуальной. Исходя из вышесказанного, видно, что проблема разработки отечественной конструкции одноосной тележки является актуальной.
Целью диссертационной работы является обоснование компоновочной схемы и параметров одноосной тележки пассажирского вагона малой тары на основе математического моделирования.
Общая методик:) исследований. Исследования проводятся с использованием современных методов математического моделирования.
На первом этапе производится определение инерциальных характеристик кузова вагона и определение жёсткостных параметров подвешивания тележки. Разрабатывается принципиальная и компоновочная схема тележки.
На втором этапе разрабатываются расчетные схемы двухосного экипажа на различных типах одноосных тележек. По расчётным схемам строятся твердотельные динамические модели двухосных вагонов с использованием ранее определенных инерциальных параметров кузова и жёсткостных характеристик подвешивания тележки.
На третьем этапе оцениваются динамические показатели двухосных вагонов на различных типах одноосных тележек. По результатам исследований выбирается конструктивная схема тележки, обладающая наилучшими динамическими показателями.
На четвертом этапе выбираются рациональные параметры рессорного подвешивания тележки, включая обоснование распределения общего прогиба по ступеням подвешивания.
Научная новизна диссертации 1. Разработаны четыре детализированные динамические модели двухосных пассажирских вагонов на различных типах одноосных тележек и проведено исследование их динамических характеристик.
-
Предложена методика распределения прогибов по ступеням рессорного подвешивания тележек пассажирских вагонов с учетом массы ходовых частей, скорости движения вагона и величины общего статического прогиба при минимальном значении показателя плавности хода в вертикальном направлении.
-
Получена эмпирическая зависимость для определения доли буксового прогиба рессорного подвешивания от обпіего, минимизирующей значение показателя плавности хода пассажирского двухосного вагона в вертикальном направлении.
Достоверность полученных результатов. Обеспечена использованием широко известного программного комплекса моделирования динамики систем тел «Универсальный механизм», а также результатами натурных испытаний одного из тестируемых экипажей - одноосной тележки Токийского метрополитена.
Практическая значимость результатов исследований
-
Разработанная конструкция одноосной тележки с двухступенчатым рессорным подвешиванием позволяет создавать широкий спектр двухосных пассажирских вагонов. Произведен выбор рациональных параметров одноосной тележки предложенной конструкции.
-
Сформированные детализированные динамические модели экипажей на одноосных тележках позволяют при решении задачи выбора параметров рессорного подвешивания сократить затраты времени и повысить общее качество проектирования тележек.
-
Разработанная методика распределения прогибов по ступеням рессорного подвешивания и полученная зависимость позволяет выбирать рациональные параметры подвешивания тележек пассажирских вагонов.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы изложены на I - III Всероссийских и Международных научно-практических конференциях «Проблемы и перспективы развития вагоностроения» (г.Брянск, БГТУ, 2004, 2005, 2006 гг.), на 16-й, 17-й международных интернет-конференциях молодых ученых и студентов по проблемам машиноведения (МИКМУС-2004, 2005, г.Москва, ИМАШ имЛ.А. Благонравова РАН).
Публикации. По материалам исследований опубликовано 8 печатных работ, из них 3 в издании, рекомендованном ВАК РФ. Получены: патент РФ на полезную модель одноосной тележки RU 51373, патент РФ на изобретение одноосной тележки RU 2347701, патент РФ на изобретение двухосной тележки модульной конструкции RU 2329907.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из пяти глав, введения, заключения, списка использованных источников из 134 наименований. Общий объем диссертации составляет 150 страниц, включает 60 рисунков и 8 таблиц в текстовой части.
