CC BY
36
Подвижной состав
53
1) предложена методика определения динамических нагрузок в четырехосном групповом карданном приводе вызванных его кинематическим несовершенством;
2) возвышение вала двигателя над входными валами осевых редукторов крайне неблагоприятно сказывается на уровне динамических нагрузок в приводе;
3) наличие асимметрии в тяговом приводе оказывает значительно меньшее влияние на уровень динамических нагрузок в приводе и поэтому может быть признано допустимым при наличии такой необходимости.
5. Литература
Кручек В.А., Курилкин Д.Н. Кинематика карданных передач локомотивов. Сборник Трудов ПГУПС, СПб: ПГУПС, 2004
Курилкин Д.Н. Некоторые особенности кинематики карданных передач локомотивов. Шаг в будущее. Межвузовский сборник научных трудов. СПб: ПГУПС. 2003
УДК 629.424.1
ПРЕИМУЩЕСТВО ПРИМЕНЕНИЯ ШАРНИРНО-РЫЧАЖНОЙ БУКСОВОЙ СВЯЗИ НА ГРУЗОВЫХ ТЕПЛОВОЗАХ
А.А. Кузнецов
Аннотация
Динамические воздействия в системе «локомотив - путь» различны при разных вариантах демпфирования локомотива. Рассмотрен метод расчета возникновения сил в гасителе колебаний при демпфировании локомотива с шарнирно-рычажной буксовой связью. Приводится сравнение применения в буксовой ступени грузового локомотива наклонно расположенного гидрогасителя с гидрогасителем в шарнирно-рычажном механизме.
Ключевые слова: шарнирно-рычажный механизм; гаситель колебаний; рессорное подвешивание; грузовой тепловоз; буксовая ступень; поперечные колебания
Введение
В связи с повышением скоростей движения на современных локомотивах вводится вторая ступень рессорного подвешивания.
Известия Петербургского университета путей сообщения
2004/1
54
Подвижной состав
Благодаря второй ступени уменьшается динамическое воздействие системы «локомотив - путь». На грузовых локомотивах, так как скорость их не превышает на сегодняшний день 110 км/ч, применение второй ступени не обязательно. Однако улучшение их динамических показателей, за счет демпфирования в первой ступени, - необходимо.
1. Механизм связи
При введении второй ступени рессорного подвешивания усложняется конструкция экипажа, возрастает число частот собственных колебаний и вероятность развития повышенных амплитуд колебаний в резонансных зонах (Евстратов А.С., 1987). Для грузовых тепловозов, скорость которых не превышает 110 км/ч, достаточно одной ступени рессорного подвешивания. А уменьшение динамического воздействия тепловоза на путь производится постановкой гасителей колебаний в буксовую ступень рессорного подвешивания. При чем расположением гасителя колебаний не в вертикальной плоскости, а под небольшим углом добивается гашение не только вертикальных, но и поперечных колебаний рамы тележки. Одним из эффективных способов постановки гасителя производится через шарнирно-рычажную буксовую связь (Рис.1).
2. Зависимость изменение длины гасителя колебаний от перемещения колесной пары
Для изучения процессов, происходящих в гасителе колебаний необходимо найти зависимость изменение его длины по осям головок в шарнирно-рычажном механизме от перемещения колесной пары относительно рамы тележки. Рассматриваются в кинематической схеме данного механизма (Рис. 2) треугольники OCD, АСО и АВС.
Рис. 1. Шарнирно-рычажный механизм Известно, что треуголь-
буксовой связи грузового тепловоза ник OCD прямоугольный, тогда
ОС= С1)2+()1)2 (1)
В треугольнике ACO длину стороны OC можно найти по теореме косинусов:
2004/1
Известия Петербургского университета путей сообщения
Подвижной состав
55
ОС =, АО2 +АС2 +2АО-АС-
ОС2-АО2 -АС2
(2)
\1 2 АО-АС
Рассматривая треугольник ABC находим гипотенузу треугольника
также по теореме косинусов:
вс = \ab> + ac>-ab-°^ao1-ac2
V АО
. (3)
Зная длину ОС получим значение ВС при различных значениях CD и OD:
ВС = ААВ2 +АС2 -АВ-
CD2 +OD2 - АО2 - АС2
AO
(4)
Выразив OD = L1+z, АС = L2,
CD=L3+y, AO = Rl3 OB = R2, АВ = R3 формула для определения длины гасителя колебаний по осям его головок примет вид
ВС =
2 г 2
R2 +L2 - Д, ■
(L3+yy+(Ll+zy-R1-L
Рис.2. Кинематическая схема шарнирно-рычажного
(5)
механизма
где у и z - перемещение буксового узла относительно рамы тележки, соответственно по вертикальной (z) и поперечной (у) осям.
Из выше приведенных формул определяются углы р и у. Остальные
L3 +у .
углы а - arc cos
ВС2 +R,2 -L 2
v3
2 BC-R*
; rj = 180°-(a + fi); s' = arccos
(■L3 +УУ +(A + z)‘
s = arccos
АС2 +OC2 -AOz
2 AO-AC
Для рассмотрения процессов, происходящих в гасителе колебаний необходимо знать его расположение в пространстве: угол наклона гасителя колебаний к вертикали: д = (77 + s + s')-90°, к горизонтали в = 90° -ц.
3. Угол наклона гасителя колебаний при колебаниях колесной пары
Были получены изменения углов наклона гасителя колебаний с шарнирно-рычажной буксовой связью при вертикальных и поперечных перемещениях колёсной пары (Рис.3).
Зная зависимость изменения длины гасителя колебаний и угла его наклона от перемещений колесной пары рассматриваются силы,
Известия Петербургского университета путей сообщения
2004/1
56
Подвижной состав
возникающие в самом гидрогасителе и разложение их в вертикальной и поперечной плоскостях. А также производится сравнение их с силами, возникающими в наклонно расположенном гасителе колебаний с постоянным углом.
Рис. 3. Изменение угла наклона к горизонту гасителя колебаний в шарнирно-рычажном механизме при совместных перемещениях буксы колесной пары в вертикальной и горизонтальной плоскостях
4. Силы в гидрогасителе при различных связях
Для решения данной задачи была составлена программа на языке Turbo Pascal. Рассмотрено движение колесной пары по пути, неровность которого описывается следующим законом z = ZG • $т(о> • /), где Z0 - глубина
неровности рельса, со - частота колебаний колесной пары («Повышение тягово-экономических показателей локомотивов», 1979).
5. Заключение
По полученным графикам (Рис. 4, 5) зависимости сил в гидрогасителе от времени видно, что при шарнирно-рычажной буксовой связи поперечные силы (Fy) в гасителе намного выше, что соответствует лучшему демпфированию колебаний в поперечной плоскости при шарнирно-рычажной буксовой связи в отличие от наклонно расположенного гасителя колебаний.
В данной работе рассмотрен гидравлический гаситель колебаний двустороннего действия системы КТЗ, однако возможна постановка гасителей колебаний с другими характеристиками, а также и фрикционных.
2004/1
Известия Петербургского университета путей сообщения
Подвижной состав
57
вертикальных колебаниях колесной пары локомотива
Рис. 5. Силы, возникающие в гидрогасителе с шарнирно-рычажной буксовой связью при вертикальных колебаниях колесной пары локомотива
6. Литература
Евстратов А.С. Экипажные части тепловозов. М: «Машиностроение», 1987 - 136с. Повышение тягово-экономических показателей локомотивов /Межвузовский сборник трудов под редакцией д.т.н., профессора Е.Я. Гаккель/ Л: ЛИИЖТ, 1979 - 123с.
Известия Петербургского университета путей сообщения
2004/1
