Показатели и методика оценки динамических качеств теплоловозов

Обобщение и анализ исследований динамики и воздействия на путь подвижного состава позволили установить следующие показатели, по которым оцениваются динамические качества:

вертикальная максимальная вероятная динамическая нагрузка Рдшах колеса на рельс определяется по правилам расчета верхнего строения ж -д пути на прочность с учетом перегрузок, обусловленных рамными давлениями [6], для тепловозов с диаметром колес <Д= 1,05 м допускаемое значение Рдтах=19,6 кН, для й?к= = 1,25 м Рд тах=225,4 кН;

максимальное напряжение а1 растяжения в кромке подошвы рельса, определенное с вероятностью 99,4 % для летних условий, ак^240 МПа для рельсов Р65, Р50, Р43 и ак=200 МПа для рельсов старых типов;

напряжение сжатия шпалы аш под подкладкой, стш^1,2 МПа для рельсов Р75; аш=1,6 МПа для рельсов Р65; 0Ш=2 МПа для рельсов Р50;

напряжение сжатия балласта под шпалой, 06^0,4-^ 0,5 МПа;

устойчивость пути поперечному сдвигу а, которая оценивается отношением наибольшей горизонтальной нагрузки к средней вертикальной нагрузке рельса на шпалу, а^1,4 для пути с рельсами Р50 и Р65;

отжатие рельсов г/^7 мм определяется расчетным путем по способу К П. Королева или при испытаниях;

коэффициент вертикальной динамики, равный отношению динамической нагрузки на буксу от колебаний надрессорного строения к статической нагрузке, йд^0,3;

коэффициент горизонтальной динамики - отношение бокового рамного давления Ур к статической нагрузке Рс колесной пары на рельсы, йгрс^0,2;

виброускорение колебаний обрессоренных частей, при низкой частоте до 0,3^, при высокой частоте до 0,25^;

горизонтальное виброускорение колебаний кузова (в районе стяжного ящика) низкой частоты, у^0,25^;

диапазон частот колебаний обрессоренных частей низкой частоты (1,5-2 Гц).

Если при движении в прямых участках пути с конструкционной скоростью и в кривых при скорости, соответствующей непога-щенному ускорению 0,7 м/с2, не наступает ограничения ни по Одному регламентированному параметру, то тепловоз не имеет Ограничения скорости по конструкции экипажной части. Методикой динамических испытаний тепловозов предусмотрены измерения различных параметров: ускорений букс; корпусов ТЭД, рам тележек; обрессоренных частей кузова; прогибов элементов рессорного подвешивания и тягового привода; температуры резины в упругих элементах и др.

При этом низкочастотные динамические процессы (до 8- ДО Гц) регистрируются на осциллографах или магнитографах Обработка опытных данных в первом случае проводится по максимальным амплитудным значениям записанных параметров (три-четыре значения каждого измерения). Во втором случае магнитная запись обрабатывается автоматически, строятся статистические ряды распределений, определяются основные статистические Карактеристики: математическое ожидание, среднее квадратическое отклонение, функция спектральной плотности (ФСП).

Для измерения высокочастотных динамических процессов (до 10 кГц) применяют типовую измерительную аппаратуру: датчики ускорений - пьезоэлектрические преобразователи типа КД13, КД35, КВ 11; универсальное измерительное устройство типа БМ241; фильтр нижних частот типа ЁЕ-6В (число каналов 6, граничные частоты полос 5, 10, 20, 40, 80, 160 Гц); магнитофон типа КТР-207Е (число регистрируемых каналов 6 и один канал звукового сопровождения, скорость ленты 9,5; 19; 38; 76 см/с, частотный диапазон измеряемых процессов в зависимости от скорости ленты находится в пределах от 0 до 1,25; 2,5 и 10 кГц)

Частотная характеристика измерительно-регистрирующего тракта полностью формируется АЧХ полосового фильтра ЬЕ-6В и обеспечивает необходимую для исследований точность измерений в широком диапазоне частот При осциллографической записи рабочий диапазон частот составляет 0-1,75 кГц, при регистрации на магнитную ленту до 10 кГц Измерения в опытных поездках записывают на эксплуатационном участке пути четного и нечетного направлений при движении в прямых, кривых и стрелочных переводах Выбор участков пути, на которых делают измерения, произвольный с охватом всей длины перегона.

Опытные поездки осуществляют с разрешенными для данных участков скоростями как в режиме тяги, так и при выбеге Сум марную продолжительность измерений находят из условия получения (3,0-5,0) • 104 реализаций амплитудных значений па каждом участке пути. Общая длина участков пути с непрерывной записью измеряемых параметров для их статистической обработки составляет не менее 15 км. Статистическая обработка опытных данных, полученная в аналоговой форме записи на магнитной ленте, проводится по следующей структурной схеме:

СТР-207Е -> УМПИ - У В-2 ЦВМ Печать.

Здесь УМПИ - устройство многоканального преобразователя информации; УВ-2 - устройство ввода.

Ввод аналоговых сигналов с магнитной ленты в ЦВМ осуществляется в режиме 128 уровней квантования с частотой квантования 500 Гц. При обработке экспериментальных данных измерений высокочастотных динамических процессов осуществляется транспортирование процесса уменьшением протяжки магнитной ленты до 9,5 или 19 м/с. Этим достигается соотношение частот квантования и исследуемого процесса, равное 3-6, что обеспечивает необходимую точность измерения колебательных процессов с частотой до 600 Гц и более. Для каждого диапазона скоростей имеется отдельный ввод, причем сигналы аналоговой формы записи ускорений остова ТЭД и буксы колесной пары поступают одновременно с двух дорожек магнитофона. Вводимая информация переписывается на ленту ЛПМ для последующей обработки. Градуировочные коэффициенты измерительных трактов определяются размахом заданных синусоидальных сигналов, записанных на соответствующих дорожках магнитной ленты.

Обработка центрированного относительно нулевого значения сигнала заключается в определении математического ожидания, дисперсии и распределении амплитуд по уровням отдельно для положительных и отрицательных значений с последующей выдачей результатов на печать.

Расчет на ЦВМ функций спектральной плотности процессов осуществляется по методу усреднения периодограмм с предварительной разбивкой введенного объема информации на 8-10 равных интервалов и вычислением периодограмм для каждого интервала. При определении спектральной плотности шаг дискретизации по частоте А1 принимается следующим: А1 = 1 Гц в диапазоне 0-20 Гц; Дf=2 Гц в диапазоне 20-160 Гц; А1 = 10 Гц в диапазоне 160-600 Гц. Низкочастотные колебательные процессы в необходимых случаях записываются на осциллографы. С этой целью применяют, например, усилители типа ЦИМ-6Е, набор октавных фильтров типа ОР-101, ОР-201 (ИРТ) и другую аппаратуру.

Учитывая большое влияние упруго-инерционных и других характеристик верхнего строения пути на колебательный процесс экипажа, экспериментальные исследования проводятся на различных участках железных дорог.

Системы тягового привода | Экипажные части тепловозов | Динамические нагрузки от колебаний необрессоренных частей экипажа