В 1995-1996 г.г. научно-исследовательская лаборатория кафедры «Вагоны и вагонное хозяйство» проводила натурные динамические испытания пассажирского вагона на участке Москва-Владивосток (руководители испытаний — д.т.н., профессор Е.П. Корольков и зав. лаб., к.т.н. Ю.А. Шмыров). В указанных испытаниях измерялись:
— вертикальные силы на рессорных комплектах буксовой ступени подвешивания;
— ускорения кузова в вертикальном и горизонтальном направлениях;
— ускорения рам тележек;
— рамные силы, действующие на колесные пары.
Регистрация указанных динамических процессов проводилась как в прямых, так и в криволинейных участках пути в диапазоне скоростей 40-110 км/ч. Сравнение расчетных и экспериментальных данных проведено на основе упомянутого эксперимента.
В табл.3.2 приведены результаты экспериментальных и расчетных данных. В первом столбце таблицы приведены скорости движения. Во втором столбце приведены диапазоны изменения средних максимальных значений динамических сил, замеренных при одних и тех же скоростях движения на разных участках. В третьем, четвертом и пятом столбцах табл.3.2 приведены результаты расчетов. Вариант расчетов в третьем столбце соответствует периодическому возмущению в модели с параметрами:
— амплитуда вертикальной неровности Т}в =0,015 м;
— амплитуда горизонтальной неровности Т]р =0,012м;
— длина вертикальной неровности 1р=25
м;
— длина горизонтальной неровности Ьг=25
м.
Таблица 3.2
|
V км/час |
Динамические силы на рессорных комплектах буксового подвешивания (т) |
|||
|
Эксперимент |
Расчет |
|||
|
40 |
0.48-0.57 |
0.357 |
0.458 |
0.988 |
|
45 |
0.60-0.72 |
0.408 |
0.506 |
1.071 |
|
50 |
0.42-0.84 |
0.449 |
0.557 |
1.143 |
|
55 |
0.51-0.87 |
0.496 |
0.600 |
1.144 |
|
60 |
0.62-1.12 |
0.529 |
0.620 |
1.166 |
|
65 |
0.74-1.00 |
0.556 |
0.644 |
1.170 |
|
70 |
0.81-1.50 |
0.570 |
0.677 |
1.158 |
|
75 |
0.80-1.39 |
0.611 |
0.690 |
1.170 |
|
80 |
0.70-1.35 |
0.644 |
0.741 |
1.148 |
|
85 |
0.71-1.20 |
0,756 |
0.781 |
1.262 |
|
90 |
0.77-1.33 |
0.833 |
0.937 |
1.375 |
|
95 |
0.92-1.30 |
1.018 |
1.070 |
1.483 |
|
100 |
1.11-1.58 |
1.283 |
1.320 |
1.492 |
|
105 |
0.72-1.38 |
1.557 |
1.809 |
1.830 |
|
110 |
1.37-1.98 |
2.180 |
2.300 |
2.270 |
|
115 |
1.56-1.80 |
1.315 |
1.514 |
1.514 |
Вариант расчетов, приведенный в четвертом столбце табл.3.2, отличается от предыдущего тем, что в нем длина горизонтальной неровности принята Ьр =20 м.
Последний вариант расчетов, помещенный в пятом столбце табл.3.2, отличается’от предыдущего тем, что в нем помимо периодических неровностей введена локальная вертикальная неровность по обеим рельсовым нитям с параметрами:
амплитуда ^!лв=0,005 м; длина ^ =3,0 м; сдвиг начала неровности по рельсовым нитям &лв~ 1 »0 м; начало локальной неровности находится на расстоянии
$у/о=300 м от общего начала координат.
Все результаты, помещенные в табл.3.2, соответствуют движению пассажирского вагона в прямых участках пути.
Данные табл.3.2 графически проиллюстрированы на рис.3.1.
Рис.3.1. Вертикальные динамические силы на рессорных комплектах буксового подвешивания (т):
1, 2, 3 — расчетные зависимости; Заштриховано — область экспериментальных значений.
На этом рисунке заштрихованная область показывает разброс средних максимальных значений динамических сил и буксовом подвешивании, полученных в эксперименте. Кривые 1, 2 и 3 соответствуют, описанным выше вариантам расчета (столбцы 3, 4 и 5 табл.3.2).
Сопоставление расчетных и экспериментальных значений рамных сил приведено в табл.3.3 и на рис.3.2.
Таблица 3.3
|
V км/час |
Рамные силы (т) |
|
|
Эксперимент |
Расчет |
|
|
60 |
0.67-1.31 |
0.94 |
|
70 |
0.74-1.45 |
1.04 |
|
80 |
0.66-1.21 |
1.17 |
|
90 |
0.84-1.60 |
1.33 |
|
100 |
0.94-1.99 |
1.67 |
|
110 |
1.05-1.60 |
2.30 |
Л
м! сек )
Рис.3.2. Рамные силы (т)
1 — расчетная зависимость; заштриховано — область экспериментальных значений.
Рис.3.3. Вертикальные ускорения кузова 1 — расчетная зависимость; заштриховано — область экспериментальных значений.
В столбце экспериментальных данных табл.3.3 приведен диапазон изменения средних максимальных значений рамных сил в диапазоне скоростей движения 60-120км/ч.
В следующем столбце табл.3.3 даны расчетные значения. Приведенные в табл.3.3 результаты графически проиллюстрированы па рис.3.2, где заштрихованная область показывает разброс средних максимальных шачений рамных сил, полученных в эксперименте. Кривая 1 на рис.3.2 показывает расчетные значения рамных сил.
На рис.3.3 приведены результаты экспериментальны^ и расчетных значений вертикальных ускорений кузова в торце вагона. Заштрихованная область рис.3.3 представляет разброс средних максимальных значений ускорений, замеренных в эксперименте. Линией 1 на рис.3.3 показана расчетная зависимость ускорений от скорости движения вагона.
На рис.3.4 приведены результаты экспериментальных и расчетных значений горизонтальных (поперечных) ускорений, определенных по середине кузова. Здесь также заштрихованная область — это разброс средних максимальных значений, полученных в эксперименте, а линией 1 показана расчетная зависимость.
На рис.3.5 приведены результаты экспериментальных и расчетных значений поперечных ускорений рамы тележки.
Для иллюстрации функционирования программы на рис.3.7-3 Л 0 показаны: боковой крен (качка) кузова в кривой; угол виляния кузова в кривой; рамная сила на набегающей колесной паре; боковая сила между колесом и рельсом.
Рис.3.4. Горизонтальные ускорения
Рис.3.5. Горизонтальные ускорения рамы 2
тележки (% м 1 сек )
кузова(? м/сек2)
1 — расчетная зависимость; Заштриховано — область экспериментальных значений.
1 — расчетная зависимость; Заштриховано — область экспериментальных значений.
Рис.3.6. Боковой крен кузова в кривой (рад)
Рис.3.7. Угол виляния кузова (рад)
Рис.ЗЛО. Подъем гребня колеса на головку рельса (м)
Приведенные в данной главе некоторые результаты расчетов и сопоставление их с имеющимся экспериментом, показывают достаточно хорошее количественное и качественное совпадение.
⇐Собственные числа и вектора | Динамика пассажирского вагона и пути модернизации тележки КВЗ-ЦНИИ | Выводы по главе 3⇒