Заключение

1. Для расчетов, связанных с конструкторскими работами по модернизации тележки КВЗ-ЦНИИ, предложена пространственная расчетная схема пассажирского вагона и написаны общие дифференциальные уравнения колебаний в прямых и криволинейных участках пути, представляющие математическую модель.

Предложенная математическая модель пассажирского вагона имеет следующие дополнения к ранее известным:

- позволяет оценить влияние допусков на геометрические размеры вагона и отказов отдельных элементов ходовых частей на динамические показатели и безопасность движения;

- позволяет исследовать взносы профилей колес по критерию мощностей сил трения, развиваемых в контакте колеса и рельса;

- дано математическое описание нелинейных сил крипа, определяемых общим вектором проскальзывания в точке контакта колеса и рельса, которая, в зависимости от положения колесной пары в рельсовой колее, может находиться либо на ободе, либо на гребне колеса;

дано математическое описание маятникового движения люлечного подвешивания под действием боковых и вертикальных реакций пружин и упругих перемещений прокладок, расположенных под пружинами рессор, как безинерционных элементов, обладающих упругими и демпфирующими свойствами;

- дано математическое описание реакций гидравлических гасителей центрального подвешивания при совместном и раздельном гашении вертикальных и боковых колебаний с учетом работы предохранительного клапана давления жидкости;

- в дифференциальные уравнения колебаний введены реакции от ограничителей поперечных перемещений надрессорных балок и реакции, возникающие при закрытии продольных и поперечных зазоров между шпинтонами и упругими прокладками буксового подвешивания.

2. Для описания движения в криволинейных участках пути впервые получены аналитические зависимости боковых отклонений рельсов в переходных и круговых кривых в той же системе координат, в которой записаны дифференциальные уравнения вагона. Это позволило создать общую модель движения вагона как в прямых, так и в криволинейных участках, математически описать возвышения наружных рельсов, ушире-ния колеи, регулярные и локальные неровности.

3. Матрично-векторная запись дифференциальных уравнений позволила выделить линейные и нелинейные составляющие. Для линеаризованной модели решена задача на собственные значения, что дало априорное представление о резонансных состояниях вагона в динамике. Кроме того, знание частотного спектра позволило определить верхнюю границу шага интегрирования при компьютерных расчетах.

4. Разработаны безитерационные формулы численного интегрирования, не требующие понижения порядка старшей производной до единицы. Производительность предложенного метода позволяет моделировать динамические процессы на ПВМ РепПшп-100 практически в реальном масштабе времени.

5. Для анализа динамических показателей вагона в кривых разработаны две версии программ для ПВМ без учета и с учетом геометрической нелинейности деформаций, обусловленной большими углами поворота вагона в плане.

6. Сопоставление результатов расчета и эксперимента по вертикальным силам в буксовом подвешивании, рамным силам, ускорениям кузова и рам тележек показало их удовлетворительное совпадение, что свидетельствует о достоверности разработанной математической модели и программного комплекса для ПВМ.

7. Проведенными исследованиями показано, что буксовое подвешивание тележки КВЗ-ЦНИИ может быть модернизировано путем устранения фрикционных гасителей колебаний и постановки под пружины упругих прокладок с рекомендованными жесткостными и демпфирующими параметрами. Такое решение упрощает конструкцию тележки и повышает виброзащитные свойства буксовой ступени рессор.

8. Расчетами установлено, что критическое значение коэффициента сопротивления гидравлического гасителя в центральном подвешивании тележки КВЗ-ЦНИИ составляет 20 тсек/м при вертикальных колебаниях и 10 тсек/м при боковых.

9. Рациональные коэффициенты сопротивления при раздельном гашении колебаний составляют 25% от их критических значений.

10. При наклонной установке гидравлических гасителей в тележке для совместного гашения вертикальных и боковых колебаний, угол наклона гасителя к горизонтальной плоскости должен составлять 60-70 градусов.

11. Установлены критические значения коэффициентов неупругого сопротивления резиновых прокладок и рекомендованы их рациональные упругие и демпфирующие параметры, обеспечивающие эффективную виброзащиту буксовой ступени рессор. Показано, что рациональные коэффициенты неупругого сопротивления резиновых прокладок составляют 1,6-2,0% от их критических значений.

12. При раздельном гашении вертикальных и боковых колебаний в центральной ступени рациональные величины коэффициентов сопротивления гидравлических гасителей должны быть:

- в вертикальном направлении 5-7 тсек/м;

- в боковом 2,5 тсек/м, что составляет 25% от их критических значений.

13. Предложенные варианты модернизации тележки типа КВЗ-ЦНИИ позволили получить показатели плавности хода на 25-30% ниже допустимого по Нормам МПС уровня, равного 3,25 и определяющего "удовлетворительный" ход.

14. Для снижения износов гребней колес в кривых участках пути при номинальной ширине колеи 1520 мм целесообразно выдерживать допуски +6 мм и -2 мм.

15. В крутых кривых радиусов 350 м и меньше уширение колеи на 20 мм приводит к снижению мощностей сил трения на гребнях колес на 35% по сравнению с нулевым уширением.

16. При скоростях движения 90-110 км/час целесообразной величиной возвышений наружных рельсов в кривых радиуса 350 м является 50-100 мм. При таких величинах возвышений наружных рельсов мощности сил трения на гребнях колес получаются минимальными.

17. Для обеспечения минимальных рамных сил в модернизированном варианте тележки величины радиальных зазоров между шпинтонами и упругими прокладками должны составлять не менее 12-15 мм.

18. Вагон с модернизированными тележками имеет предпочтительные динамические показатели в кривых участках пути по сравнению с типовым вариантом.

Боковые реакции в центральном подвешивании у модернизированного варианта снизились на 8-10%, а мощности сил трения на гребнях колес на 8-32% по сравнению с типовым.

19. Введен новый критерий оценки безопасности движения, в соответствии с которым сход анализируется по фактическому подъему колеса на гребне.

20. Показано, что излишнее трение во фрикционных гасителях буксовой ступени приводит к росту боковых реакций в центральном подвешивании и к опасным величинам обезгрузки колес в кривых.

21. Проведено исследование динамики вагонов, предназначенных для движения со скоростями до 250 км/час, рамы тележек которых имеют упругие продольные и поперечные связи с колесными парами.

Расчетами определена жесткость продольной связи, при которой мощности сил трения на ободе и гребне принимают минимальные значения. Эта жесткость должна составлять 300 т/м.

22. Для скоростной тележки определены рациональные параметры демпфирования в продольных и поперечных связях колесных пар с рамой по критерию минимума рамных сил. Эти значения составляют:

- для продольных связей 1,2 тсек/м;

- для поперечных связей 4,6 тсек/м.

23. Исследовано влияние длин периодических неровностей рельсов на динамические показатели вагона. Показано, что при выбранных параметрах жесткости и демпфирования рессор, показатели плавности хода вагона при движении по неровностям длиной 10-50 м и амплитудами 10 мм оцениваются:

- в вертикальном направлении "удовлетворительно" (2,5);

- в боковом направлении "хорошо” (2,0).

24. Установлено, что минусовые допуски на ширину колеи в прямых участках пути уменьшают силовое воздействие на вагон (силы, ускорения) и вместе с тем в значительной степени увеличивают износ гребней.

25. Анализ движения скоростного вагона в кривых участках пути показал, что для обеспечения устойчивости рельсо-шпальной решетки от поперечного сдвига необходимо ограничивать скорость движения. В кривой радиуса 350 м допустимая скорость движения составляет 90 км/час, а в кривой радиуса 1000 м - 180 км/час при наличии на рельсах периодических неровностей амплитудами 5 мм и длиной 25 м.

Выводы по главе 6 | Динамика пассажирского вагона и пути модернизации тележки КВЗ-ЦНИИ | Литература