Введение к работе
Актуальность проблеми. Основными направлениями социального и экономического разлитая СССР на период до 2000 года предусмотрено дальнейшее увеличение объема перевозок грузов железнодорожным транспортом, выдвинуты повышенные требования к динамическим, прочностным и эксплуатационным качествам подвійного состава.
В этих условиях одной из основных проблем, стоящих перед транспортным машиностроением, является совершенствование конструкцій существующих и создание новых типов ходовых частей грузовых желознодорсяшых экипажей для эксплуатации с повышенными осевыми нагрузками, обеспечивакщнх безопасность движения и сохранность грузов. Ванная роль при этом отводится сокрашоншэ сроков п улучшению качества проектирования, выбору рациональных конструктивных параметров ходовых частей, прогнозированию динамических качеств экипажа ка стадии проектирования.
Современные грузовые вагоны имеют фрикционные гасители колебаний и другие конструктивные особенности, которые опредаляют существенную нелинейность' динамических процессов, происходящих при их- двияешш-по рельсозему пути. Исследование- нелинейных 'задач требует применения специальных методов и уточненных математических моделей.
Поэтому актуальным является создание теории взаимодействия узла "надрессорная балка-фрикционный клин-фрикционная планка" с учетом перераспределения- сил трения и нормального давления на клин со стороны надрессорной балки и фрикционной планки пш движении вагона, заклинивания,
_ 4 -
упарных явлений на обратном движении надрессорной балки, различий значений динамических прогибов основных и под-клиновых пружин рессорного комплекта, различий значений относительных скоростей движения клина в вертикальном и горизонтальном направлениях, завышения клина из-за износсз элементов гасителя.
К настоящему времени вопрос выбора рациональных параметров тележек перспективных конструкций, предназначенных для эксплуатации с повышенными осевыми нагрузками, не получил окончательного завершения. В связи с этим возрастает актуальность научно-исследовательских работ, направленных на изучение динамических качеств грузовых вагонов, позволяющих на стадии проектирования определять их рациональные параметры.'
Это определило цель диссертационной работы, заключающуюся в определении рациональных значений конструктивных параметров элементов рессорного подвешивания и параметров связи колесных пар с боковыми рамами тележек перспективных конструкций, предназначенных для эксплуатации с повышенными осевыми нагрузками, на основании анализа разработаїшой математической модели пространственных колебаний системы "грузовой вагон - путь", в которой учтены запирание связей с сухим трением, особенности конструкции ходовых частей и работы клинового гасителя колебаний.
Решение поставленной задачи содержало следующие этапы:
разработку метода математического моделирования "запирания" связей о сухим трением;.
разработку математической модели пространственных колебаний четырехосного грузового вагона при его движении по
неревноупругому пути с вертикальными и горизонтальными неровностями, в которой учтены конструктивные особенности ходовых частей вагонов;
разработку алгоритмов я программ для исследования динамических качеств вагона.с помосцьп ЭВМ;
анализ результатов теоретических исследований и сопоставления их с данным натурных испытаний;
изучение работы клиновых гасителей колебаний с учетом заклинивания, ударных явлений на обратном движении надрессорной балки, перераспределения сил трения и давления на клин при движении вагона, различий динамических прогибов основных и подклиновнх рессор комплекта и исследование влияния этих особенностей на динамические показатели вагона;
изучение обоснованности применения математических моделей, не учитывающих боковутэ качку боковых рам относительно корпуса буксы;
исследование влияния конструктивного исполнения узлов грузового вагона на его динамические качества;
определение рациональных значений параметров двухосных тележек грузовых вагонов, предназначенных для эксплуатации с повышенными осевыми нагрузками.
Научная новизна работы заключается в следующем:
- разработана и обоснована уточненная нелинейная матема
тическая модель, имеющая переменную структуру, описыва
ющая пространственные колебания системы "грузовой вагон
- путь" с учетом важнейших конструктивных особенностей
опорных устройств, деталей и узлов тележки;
- разработан :: реализован на ЭВМ метод математического
моделирования "запирания" связей с сухим трением;-
оценено влияние заклинивания и ударных явлений на обратном движении надрессорной балки на показатели динамических качеств грузового вагона;
проведено теоретическое и экспериментальное исследование колебаний боковой качки боковых рам относительно корпуса буксы;
получены зависимости показателей динамических качеств грузовых вагонов с повышенными осевыми нагрузками от величин фрикционных, жесткостных и геометрических параметров ходовых частей.
Практическая ценность работы определяется следующими
результатами: . ч
разработано применительно к ЕС ЭВМ математическое и программное обеспечение для исследования и прогнозирования на стадии проектирования динамических качеств грузовых вагонов с различными модификациями ходовых частей, ориентированное на применение в САПР грузовых вагонов;
определены рациональные параметры перспективных тележек моделей 18-131 и 18-546 с повышенной до 245 кН осевой нагрузкой.
Реализация работы. Научные положения, разработанные в диссертации, предназначены для использования в конструкторских отделах и проектных организациях вагоностроения. Методика, программный комплекс и результаты исследований приняты к внедрению на ПО "Уралвагонзавод" и "Азовмаш".
Апробация работы. Основные положения и результаты работы доложены п получили одобрение на Областной научно-
технической конференции "Роль молодая ученых и специалистов в развитии научно-технического прогресса на транспорте" / г. Свердловск, 1987 г./, на Всесоюзной научно-технической конференции по проблемам механики железнодорожного транспорта / г. Днепропетровск, 1988 г./. ка ХХХ72 научно-технической конференции / г. Хабаровск,'1989 г./, на заседании кафедры "Вагоны и вагонное хозяйство" МИИТн / г. Москва, 1989 г./.
Публикации. По ма те риалам диссертации опубликовано шесть научных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложения.
