Оценка влияния параметров диагональных связей между боковыми рамами перспективной тележки на показатели динамических качеств полувагона нового поколения
Определены рациональные значения жесткости диагональных связей между боковыми рамами перспективной тележки для улучшения динамических качеств экипажа и снижения износа колес....
Збережено в:
| Дата: | 2009 |
|---|---|
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут технічної механіки НАН України і НКА України
2009
|
| Назва видання: | Техническая механика |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/103924 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Оценка влияния параметров диагональных связей между боковыми рамами перспективной тележки на показатели динамических качеств полувагона нового поколения / В.Ф. Ушкалов, Т.Ф. Мокрий, И.Ю. Малышева, И.А. Мащенко // Техническая механика. — 2009. — № 2. — С. 3-10. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-103924 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1039242016-06-28T03:01:28Z Оценка влияния параметров диагональных связей между боковыми рамами перспективной тележки на показатели динамических качеств полувагона нового поколения Ушкалов, В.Ф. Мокрий, Т.Ф. Малышева, И.Ю. Мащенко, И.А. Определены рациональные значения жесткости диагональных связей между боковыми рамами перспективной тележки для улучшения динамических качеств экипажа и снижения износа колес. Визначені раціональні значення жорсткості діагональних зв'язків між бічними рамами перспективного візка для поліпшення динамічних якостей екіпажу і зниження зносу коліс. The rational values of stiffness of diagonal braces between side frames of the promising truck to improve the dynamic properties of the vehicle and the wheel wear reduction are defined. 2009 Article Оценка влияния параметров диагональных связей между боковыми рамами перспективной тележки на показатели динамических качеств полувагона нового поколения / В.Ф. Ушкалов, Т.Ф. Мокрий, И.Ю. Малышева, И.А. Мащенко // Техническая механика. — 2009. — № 2. — С. 3-10. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. 1561-9184 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/103924 629.4:625.242 ru Техническая механика Інститут технічної механіки НАН України і НКА України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
Определены рациональные значения жесткости диагональных связей между боковыми рамами перспективной тележки для улучшения динамических качеств экипажа и снижения износа колес. |
| format |
Article |
| author |
Ушкалов, В.Ф. Мокрий, Т.Ф. Малышева, И.Ю. Мащенко, И.А. |
| spellingShingle |
Ушкалов, В.Ф. Мокрий, Т.Ф. Малышева, И.Ю. Мащенко, И.А. Оценка влияния параметров диагональных связей между боковыми рамами перспективной тележки на показатели динамических качеств полувагона нового поколения Техническая механика |
| author_facet |
Ушкалов, В.Ф. Мокрий, Т.Ф. Малышева, И.Ю. Мащенко, И.А. |
| author_sort |
Ушкалов, В.Ф. |
| title |
Оценка влияния параметров диагональных связей между боковыми рамами перспективной тележки на показатели динамических качеств полувагона нового поколения |
| title_short |
Оценка влияния параметров диагональных связей между боковыми рамами перспективной тележки на показатели динамических качеств полувагона нового поколения |
| title_full |
Оценка влияния параметров диагональных связей между боковыми рамами перспективной тележки на показатели динамических качеств полувагона нового поколения |
| title_fullStr |
Оценка влияния параметров диагональных связей между боковыми рамами перспективной тележки на показатели динамических качеств полувагона нового поколения |
| title_full_unstemmed |
Оценка влияния параметров диагональных связей между боковыми рамами перспективной тележки на показатели динамических качеств полувагона нового поколения |
| title_sort |
оценка влияния параметров диагональных связей между боковыми рамами перспективной тележки на показатели динамических качеств полувагона нового поколения |
| publisher |
Інститут технічної механіки НАН України і НКА України |
| publishDate |
2009 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/103924 |
| citation_txt |
Оценка влияния параметров диагональных связей между боковыми рамами перспективной тележки на показатели динамических качеств полувагона нового поколения / В.Ф. Ушкалов, Т.Ф. Мокрий, И.Ю. Малышева, И.А. Мащенко // Техническая механика. — 2009. — № 2. — С. 3-10. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
| series |
Техническая механика |
| work_keys_str_mv |
AT uškalovvf ocenkavliâniâparametrovdiagonalʹnyhsvâzejmeždubokovymiramamiperspektivnojteležkinapokazatelidinamičeskihkačestvpoluvagonanovogopokoleniâ AT mokrijtf ocenkavliâniâparametrovdiagonalʹnyhsvâzejmeždubokovymiramamiperspektivnojteležkinapokazatelidinamičeskihkačestvpoluvagonanovogopokoleniâ AT malyševaiû ocenkavliâniâparametrovdiagonalʹnyhsvâzejmeždubokovymiramamiperspektivnojteležkinapokazatelidinamičeskihkačestvpoluvagonanovogopokoleniâ AT maŝenkoia ocenkavliâniâparametrovdiagonalʹnyhsvâzejmeždubokovymiramamiperspektivnojteležkinapokazatelidinamičeskihkačestvpoluvagonanovogopokoleniâ |
| first_indexed |
2025-07-07T14:33:59Z |
| last_indexed |
2025-07-07T14:33:59Z |
| _version_ |
1836999077978439680 |
| fulltext |
3
УДК 629.4:625.242
В.Ф. УШКАЛОВ, Т.Ф. МОКРИЙ, И.Ю. МАЛЫШЕВА, И.А. МАЩЕНКО
ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ ДИАГОНАЛЬНЫХ СВЯЗЕЙ МЕЖДУ
БОКОВЫМИ РАМАМИ ПЕРСПЕКТИВНОЙ ТЕЛЕЖКИ НА ПОКАЗАТЕЛИ
ДИНАМИЧЕСКИХ КАЧЕСТВ ПОЛУВАГОНА НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ
Определены рациональные значения жесткости диагональных связей между боковыми рамами пер-
спективной тележки для улучшения динамических качеств экипажа и снижения износа колес.
Визначені раціональні значення жорсткості діагональних зв'язків між бічними рамами перспектив-
ного візка для поліпшення динамічних якостей екіпажу і зниження зносу коліс.
The rational values of stiffness of diagonal braces between side frames of the promising truck to improve
the dynamic properties of the vehicle and the wheel wear reduction are defined.
Повышение скоростей движения и увеличение объемов железнодорож-
ных перевозок требуют совершенствования парка отечественных грузовых
вагонов, в частности их ходовых частей. Один из подходов, которому в на-
стоящее время в мире уделяется особое внимание – это применение в тележ-
ке различных способов соединения боковых рам и колесных пар, что оказы-
вает влияние на устойчивость движения и способность к вписыванию в кри-
волинейные участки пути [1].
Объектом настоящих исследований является полувагон нового поколе-
ния (нагрузка от оси на рельс 245 кН), оборудованный тележками перспек-
тивной конструкции. Отличия новой тележки от серийной тележки модели
18-100 заключаются в наличии боковых упруго-диссипативных скользунов
постоянного контакта в узлах опирания кузова на тележки (вместо жестких
скользунов с зазорами), билинейной упругой характеристики центрального
рессорного подвешивания (вместо линейной), адаптеров с упруго-
диссипативными элементами в буксовых узлах и дополнительных диаго-
нальных связей между боковыми рамами.
Оценим влияние жесткости KСВ диагональных связей между боковинами
тележки на показатели динамических качеств вагона нового поколения. Рас-
четные возмущения, действующие на экипаж со стороны пути, подобраны с
учетом экспериментальных данных о динамических показателях серийного
полувагона, полученных на скоростном полигоне Белореченская – Майкоп
(Россия) [2]. Полагалось, что полувагон оборудован колесами со стандарт-
ным профилем обода. Рассматривались неизношенные колеса (толщина
гребня 33 мм) и изношенные в результате эксплуатации до толщины гребней
29 мм (среднеизношенные колеса).
Значение жесткости диагональных связей CBK варьировалось в широких
пределах, а именно: от 0, что соответствует отсутствию диагональных связей
в тележке, до 200000 кН/м, что эквивалентно абсолютно жесткой связи боко-
вых рам тележки между собой. Как показали расчеты, жесткость диагональ-
ных связей между боковыми рамами тележки практически не влияет на пока-
затели динамических качеств экипажа в вертикальной плоскости, поэтому
далее будем анализировать только динамические показатели в горизонталь-
ной плоскости. Оценивались нормируемые [3] показатели (горизонтальные
поперечные ускорения пятников кузова
oy&& в долях ускорения свободного
падения g и рамные силы HP в долях осевой нагрузки P0) и ненормируемые
В.Ф. Ушкалов, Т.Ф. Мокрий, И.Ю. Малышева, И.А. Мащенко, 2009
Техн. механика. – 2009. – № 2.
4
(углы поворота кузова относительно тележки при вилянии bŠ и углы виля-
ния колесных пар joψ ).
Результаты расчетов для груженого полувагона нового поколения, обо-
рудованного неизношенными или среднеизношенными колесами, приведены
соответственно на рис. 1, 2 (характер аналогичных зависимостей для порож-
него полувагона практически такой же). На рисунках линии снизу вверх (от
линий с маркерами «кружок» до линий с маркерами «прямой крестик») соот-
ветствуют скоростям движения от 40 до 200 км/ч (шаг 40 км/ч); нанесены
также допустимые уровни для «отличного» и «хорошего» хода вагона и пре-
дельно допустимые значения показателей. Как видно из анализа рис. 1, 2,
уровни показателей динамических качеств рассматриваемых экипажей в го-
ризонтальной плоскости снижаются с ростом значения жесткости диагональ-
ных связей Kqb. Наиболее существенное уменьшение нормируемых динами-
ческих показателей груженого вагона наблюдается при увеличении Kqb от 0
до 5000 кН/м. Уровни показателей bŠ и joψ чувствительны к изменению
жесткости диагональных связей в несколько большем диапазоне (0 -
10000 кН/м). Однако при увеличении Kqb от 5000 до 10000 кН/м их значе-
ния снижаются уже не столь существенно.
С учетом допустимых нормативных значений уровней динамических по-
казателей грузового вагона нижнюю границу жесткости Kqb целесообразно
принимать не меньше 5000 кН/м. При этом, если вагон предназначен для
эксплуатации со скоростями не выше 120 км/ч, его динамические показатели
в груженом состоянии обеспечиваются на уровне «хорошего» хода, в порож-
нем – на уровне «отличного» хода. При максимальных скоростях движения
полувагона выше 120 км/ч значения горизонтальных поперечных ускорений
кузова груженого вагона в рассмотренном диапазоне скоростей превышают
уровень «хорошего» хода, однако остаются значительно ниже предельно до-
пустимых значений. Для порожнего экипажа этот показатель не превышает
уровень «хорошего» хода. Показатель mp /P0 как для груженого, так и по-
рожнего вагона остается на уровне «отличного» хода.
Для оценки эффективности введения диагональных связей между боко-
выми рамами тележки выполнено сравнение (рис. 3 – 6) динамических пока-
зателей, полученных при движении по прямому участку пути «хорошего»
состояния с разными скоростями полувагона нового поколения, оборудован-
ного тележками перспективной конструкции при наличии диагональных свя-
зей (c жесткостью Kqb=5000 кН/м, линии с маркерами «залитый кружок») и
при их отсутствии (линии с маркерами «прозрачный кружок»), а также се-
рийного полувагона с тележками модели 18-100 (линии с маркерами «зали-
тый треугольник»). На рис. 3, 4 приведены результаты расчетов для груже-
ных и на рис. 5, 6 для порожних полувагонов с неизношенными (рис. 3, 5) и
среднеизношенными (рис. 4, 6) стандартными колесами.
Анализ результатов показал, что введение дополнительных диагональ-
ных связей между боковыми рамами перспективной тележки приводит к
снижению уровней показателей динамических качеств исследуемого полува-
гона в горизонтальной плоскости, причем более существенному (в несколько
раз) при высоких скоростях движения экипажа.
5
0
0,2
0,4
0,6
0 5000 10000 15000 20000К СВ, кН/м
gyП ,&&
0
0,2
0,4
0 5000 10000 15000 20000К СВ, кН/м
0/ PH P
0
4
8
12
0 5000 10000 15000 20000К СВ, кН/м
мрад,TB
0
2
4
6
8
10
0 5000 10000 15000 20000К СВ, кН/м
мрад,КПψ
Рис. 1
6
0
0,2
0,4
0,6
0 5000 10000 15000 20000К СВ, кН/м
gyП ,&&
0
0,2
0,4
0,6
0 5000 10000 15000 20000К СВ, кН/м
0/ PH P
0
4
8
12
0 5000 10000 15000 20000К СВ, кН/м
мрад,TB
0
2
4
6
8
10
0 5000 10000 15000 20000К СВ, кН/м
мрад,КПψ
Рис. 2
7
0
0,2
0,4
0,6
0,8
40 80 120 160V , км/ч
gyП ,&&
0
0,2
0,4
0,6
0,8
40 80 120 160V , км/ч
gyП ,&&
0
0,2
0,4
0,6
40 80 120 160V , км/ч
0/ PH P
0
0,2
0,4
0,6
40 80 120 160V , км/ч
0/ PH P
0
4
8
12
16
40 80 120 160V , км/ч
мрад,TB
0
4
8
12
16
40 80 120 160V , км/ч
мрад,TB
0
4
8
12
40 80 120 160V , км/ч
мрад,КПψ
0
4
8
12
40 80 120 160V , км/ч
мрад,КПψ
Рис. 3 Рис. 4
8
0
0,2
0,4
0,6
40 80 120 160V , км/ч
gyП ,&&
0
0,2
0,4
0,6
40 80 120 160V , км/ч
gyП ,&&
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
40 80 120 160V , км/ч
0/ PH P
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
40 80 120 160V , км/ч
0/ PH P
0
4
8
12
40 80 120 160V , км/ч
мрад,TB
0
4
8
12
40 80 120 160V , км/ч
мрад,TB
0
4
8
40 80 120 160V , км/ч
мрад,КПψ
0
4
8
40 80 120 160V , км/ч
мрад,КПψ
Рис. 5 Рис. 6
9
Так, у груженого полувагона со среднеизношенными колесами горизон-
тальные поперечные ускорения пятников кузова
oy&& при отсутствии диаго-
нальных связей становятся больше уровня «хорошего» хода вагона при ско-
ростях V выше 80 км/ч и превышают допустимое значение при V=120 км/ч, в
то время как при наличии диагональных связей эти показатели не превыша-
ют уровень «хорошего» хода вагона во всем рассмотренном диапазоне ско-
ростей движения. Значения рамных сил mp /P0 в случае использования те-
лежек без диагональных связей превышают допустимое значение при
V > 120 км/ч, а при их наличии – значительно ниже уровня для «отличного»
хода при любой скорости из принятого диапазона.
На рис. 7 приведены показатели `c
гребневого износа неизношенных стан-
дартных колес вагона нового поколения
и вагона-эталона при движении со ско-
ростями 40 – 100 км/ч по крутой круго-
вой кривой радиуса 300 м. Как видно из
графиков, при отсутствии диагональных
связей в перспективной тележке
(сплошная линия с маркерами «про-
зрачный кружок») износ гребней неиз-
ношенных стандартных колес почти в 2
раза выше, чем в тележке модели 18-100
вагона-эталона (сплошная линия с мар-
керами «залитый треугольник»). При
наличии диагональных связей гребне-
вой износ колес в перспективной тележке существенно зависит от жесткости
связей Kqb, причем с ее ростом износ снижается. Так, если при
Kqb=5000 кН/м (сплошная линия с маркерами «залитый кружок») износ ко-
лес несколько выше, чем в тележке модели 18-100, то, например, при
Kqb=20000 кН/м (штриховая линия с маркерами «залитый кружок») он зна-
чительно ниже, чем в тележке модели 18-100.
Таким образом, как показали выполненные исследования, оборудование
полувагонов нового поколения перспективными тележками с дополнитель-
ными диагональными связями между боковыми рамами позволяет сущест-
венно улучшить динамические качества экипажа в горизонтальной плоско-
сти, повысить безопасность его движения. Значение жесткости диагональных
связей Kqb=5000 кН/м можно считать нижней границей диапазона рацио-
нальных значений с позиций улучшения динамики экипажа. Однако при этом
износ колес остается несколько выше, чем в тележке 18-100. Для получения
эффекта и по снижению износа гребней колес значение жесткости Kqb
должно быть больше указанной нижней границы, что может быть достигнуто
определенным конструктивным решением. Без увеличения жесткости Kqb
также можно получить уменьшение износа колес за счет применения износо-
стойкого профиля обода вместо стандартного, например профиля ИТМ-73.
Результаты расчета износа колес с профилем ИТМ-73 при отсутствии диаго-
нальных связей в перспективной тележке показаны на рис. 7 пунктирной ли-
нией с маркером «залитый кружок».
A Г , кН·м/м
0
0,2
0,4
0,6
0,8
40 60 80 100V , км/ч
Рис. 7
10
1. Ушкалов В. Ф. Исследование динамики грузового вагона с дополнительными связями между элемента-
ми ходовых частей / Ушкалов В. Ф., Серебряный И. А., Лапина Л. Г. // Техническая механика. – 2006. –
№ 1. – С. 26 – 31.
2. Ромен Ю. С. Динамические качества грузовых вагонов на тележках с осевыми нагрузками до 25 тс /
Ромен Ю. С., Заверталюк А. В., Коваленко А. В. // Вестник ВНИИЖТ. – 2006. – № 1. – С. 21 – 26.
3. Нормы для расчета и проектирования вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных). –
Москва : ГосНИИВ – ВНИИЖТ, 1996. – 319 с.
Институт технической механики Получено 29.01.09
НАН Украины и НКА Украины, в окончательном варианте 23.02.09
Днепропетровск
|