Влияние жесткости продольных связей колесных пар с рамой тележки на динамические показатели вагона в прямых участках пути

В данной серии расчетов рассматривалось несколько вариантов, в которых:

- упругие продольные тяги отсутствовали, при этом продольная связь колесных пар с рамой осуществлялась только за счет пружин буксовой ступени подвешивания;

- продольные тяги имели жесткости соответственно 30 т/м, 300 т/м, 700 т/м, 1100 т/м и 1900 т/м.

Расчеты проводились в диапазоне скоростей 20-70 м/с (72-252 км/час) с периодическими неровностями рельсов в вертикальной и горизонтальной плоскостях длиной 25 м и амплитудами 10 мм.

В качестве выходных параметров анализировались:

- вертикальные и боковые силы в центральном подвешивании;

- вертикальные силы в буксовом подвешивании;

- рамные силы;

- боковые силы между колесами и рельсом;

- высота подъема колеса на гребне;

- мощности сил трения на ободе и гребне при проскальзывании колес относительно рельсов;

- ускорения, координаты;

- вертикальные силы между колесом и рельсом.

Проведенные расчеты показали, что жесткость продольной тяги между колесной парой и рамой тележки незначительно влияет на вертикальные и боковые силы в центральном и буксовом подвешивании. Ее величина также мало влияет на ускорения кузова и рамные силы.

Вместе с тем выяснилось, что жесткость продольной связи оказывает заметное влияние на мощности сил трения на ободе и гребне колес, т.е. существенно влияет на износы. Результаты проведенных расчетов по изменению мощностей сил трения на ободе и гребне колес в зависимости от величин продольной жесткости приведены в табл. 6.1 и на графиках рис.6.1. В табл. 6.1 приведены данные в диапазоне скоростей движения 20-70 м/с (72-252 км/ч). На графиках рис.6.1 приведено изменение мощностей сил трения на колесах при скорости движения 70 м/с (252 км/ч).

Из табл. 6.1 и графиков рис.6.1 следует, что оптимальная величина жесткости продольных тяг составляет 300 т/м на одну тягу. При этом средняя мощность сил трения на ободе и гребне снижается соответственно с 32,0 до 26,70 кгм/сек и с 24,59 до 19,04 кгм/сек. Это снижение составляет 13,4% по ободу и 23,1% по гребню колеса. Можно предположить, что в таком же соотношении будут снижаться износы колес по ободу и гребню.

а) Мощности сил трения на ободе колеса (кгм/сек)

б) Мощности сил трения на гребне колеса (кгм/сек)

Рис.6.1. Мощности сил трения на ободе и гребне колеса

Жесткость Продольной Связи (т/м)

Скорость движения

(м/с)

Средняя мощность сил трения на ободе (кгм/сек)

Средняя мощность сил трения на гребне (кгм/сек)

1

2

3

4

0

20

9.44

9.44

30

13.29

12.28

40

17.58

16.40

50

21.26

19.82

60

25.60

22.44

"70

32.00

24.59

30

20

8.74

8.48

30

13.33

12.55

40

16.56

15.07

.50

18.91

17.35

60

23.09

20.35

70

28.50

22.39

300

20

7.29

6.43

30

11.46

9.91

40

14.54

12.31

50

17.01

14.39

60

20.87

16.75

70

26.70

19.04

700

20

7.80

6.45

30

12.06

7.82

40

15.67

12.58

50

18.55

14.89

60

22.86

17.48

70

29.04

19.99

1100

20

8.26

6.70

30

12.56

10.01

40

16.95

13.31

50

20.45

16.01

60

24.49

18.45

70

31.21

21.32

1900

20

9.51

9.54

30

12.46

9.61

40

16.89

12.92

50

20.53

15.99

60

25.30

19.09

70

32.66

22.65

В табл.6.1 и на графиках рис.6.1 нулевая жесткость продольной тяги соответствует ее отсутствию в конструкции. В этом случае в математической модели продольная связь колесной пары с рамой осуществляется за счет продольной жесткости пружин буксового подвешивания.

Приведенные результаты были получены без учета демпфирования в продольной и поперечной связях колесной пары с рамой тележки. Поэтому следующая серия расчетов была проведена с целью определения рационального демпфирования при угловых и поперечных колебаниях колесной пары (при ее вилянии и боковом относе).

Динамика высокоскоростного вагона при различных упруго-демпфирующих свойствах рессор и состоянии пути | Динамика пассажирского вагона и пути модернизации тележки КВЗ-ЦНИИ | Определение рациональных показателей демпфирования в продольных и поперечных связях колесных пар с рамой тележки