Рациональные параметры шахтного локомотива секционной компоновки Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

1. Елехов М.С. и др. Грохочение влажных углей на струнно-тросовых ситах. - М.: ЦНИИЭИуголь, 1979. - С. 1-16.

2. Червоненко А.Г. и др. Резонирующие ленточно-струнные сита для грохотов // «Строительные материалы». - 1985.- № 2. - С. 29-30.

3. Филиппов А.П. Колебания деформируемых систем,- М.: Машиностроение, 1970. - 734 с.

4. Галин М.П. О поперечных колебаниях пластинки // «Приклад-ная математика и механика».- 1947.- Том XI. - С. 387-388.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

5. Определение рациональных механических характеристик материала рабочих элементов струнного сита// Известия ВУЗов. Горный журнал. - 1984.- № 10. - С. 117-122.

6. Тихонов А.Н, Самарский A.A. Уравнения математической физики. -М.: ГИТТ, 1953.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -------------------------------------------------------------------------------------

Франчук Всеволод Петрович — доктор технических наук, профессор, зав. каф. горных машин Национальной горной академии Украины, г. Днепропетровск.

Анциферов Александр Владимирович - доцент, кандидат технических наук, каф. горных машин НГА Украины. Егурнов Александр Иванович- ЗАО АНА-ТЕМС, президент, г. Днепропетровск, Украина.

© Л.Н. Ширин, И.А. Таран, 2002

УЛК 625.2

Л.Н. Ширин, И.А. Таран

РАЦИОНАЛЬНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ШАХТНОГО ЛОКОМОТИВА СЕКЦИОННОЙ КОМПОНОВКИ

Лпокэзатели эффективности работы шахтных ло-ЖмЯивов в значительной степени влияют конст-^кц!я, и параметры системы подвешивания ходовой части. Кроме этого эксплуатационные характеристики локомотива, такие как сила тяги и торможения, значения динамических нагрузок, устойчивость и безопасность движения зависят от системы подвешивания ходовой части.

Современные магистральные и промышленные локомотивы имеют, как правило, одну или две ступени подвешивания, в каждую из которых в общем случае входят три группы устройств: упругие элементы, которые служат для смягчения динамических нагрузок взаимодействия кузова с колесами экипажа; направляющие устройства, предназначенные для передачи продольных, боковых и вертикальных сил взаимодействия кузова и колесных пар, обеспечивающие заданную кинематику их взаимного перемещения; гасители колебаний, обеспечивающие затухание колебаний подрессоренных масс экипажа путем создания силы неупругого сопротивления перемещению и рассеиванию полученной энергии.

Рудничные локомотивы, имеют лишь одну ступень подвешивания - буксовую. На отечественных локомотивах в основном применяются системы подвешивания с фрикционными вертикальными направляющими элементами, в зарубежной практике применя-

ются и системы подвешивания с упруго-направляю-щими элементами.

Увеличение сцепных весов (согласно существующего типажного ряда), для локомотивов состоящих из одной секции, потребовало перехода на четырехосные экипажи, например, электровоз 25КР, с двумя поворотными тележками. Подрессорива-ние каждой тележки таких локомотивов осуществлялось с помощью продольных коромысел и цилиндрических пружин. В виду сложности конструкций тележек локомотивов в последние годы такие машины для условий угольных и рудных шахт не изготовляются, а увеличение сцепных весов идет по пути создания модульно-тележечных и секционных локомотивов. Опытный образец мо-дульно-тележечного локомотива Э10, разработанный в Национальной горной академии Украины, оборудован центральной и буксовой системами подвешивания с поводковыми направляющими для улучшения эксплуатационных характеристик. Это решение усложнило конструкцию данного узла машины, одновременно повысив требования к его надежности. В настоящее время, ведутся работы по созданию шахтного секционного локомотива с шарнирным соединением секций и диагональными упруго-диссипативными связями-креплениями (для обеспечения необходимой устойчивости при вписывании в кривые малого радиуса, характерные для шахт Донбасса) между секциями, с традиционной буксовой системой подвешивания.

Для оценки поведения данной механической системы воспользуемся традиционным описанием пространственных колебаний рельсового экипажа, представленного как дискретная нелинейная механическая система, состоящая из твердых тел, соеди-

ненных шарнирными, жесткими или упругодиссипативными элементами. Рассмотрим движение шахтного локомотива с постоянной скоростью по участку упругого пути произвольного очертания в плане. Кривизну пути и возвышение наружного рельса в пределах базы тележек будем описывать с помощью синусоидальной зависимости. Тогда, с учетом введенных упруго-диссипативных связей между секциями, система дифференциальных уравнений колебаний шахтного локомотива секционной компоновки, в которой в качестве обобщенных координат используются линейные (подергивание, боковой относ и подпрыгивание) и угловые (виляние, галопирование и боковая качка) секций, колесных пар и колес шахтного локомотива имеет вид:

■ 2

вия колес с рельсами в поперечном и вертикальном направлениях.

К = Щ ~

тк (&( А) -/д)

1 + / • tg (А)

1(Ущ • ку Xі=1-2,п=1-2;і =1-2

Ыут] = ку ;і = 1..2;п = 1..2;і = 1..2

Ро 2 ■ • к = —р—

Ро

;і = 1..2; п = 1..2; і = 1..2

Интегрирование приведенной системы дифференциальных уравнений выполняли модифицированным методом Эйлера, при помощи программы «МАТНМАТ 3». В процессе решения точность

лений контроли-

тк (хк''-Ж • хк і -2-Ж • ук" -dЖ • ук і) + кх • хкі;і = 1..2

ті(ук" + Ж (у + 2 • хк" -Ж • укі) + dЖ • хк і + тк • g-вц + ку • укі = 0;і = 1..2

тк • 2к" + к2 • укі + Р2 • sgn2к" = 0;і = 1..2

1 хк • вк" - кв 'дві- Ь(к2 (д2і1 - д2і2 ) + (^п д2"1 - sgn д2'і2 )) = 0;і = 1..2

Iук -цк" + к2 • І -цкі + Р2 • І • sgnцkі = 0;і = 1..2

12к (цк " + dЖ) - к у • І • цк і - кх • Ь • цк^і = 1..2

2 2

т(х"т-Ж 2 • хт -2-Ж • угП - dЖ у т) + кх £(-1)і дхт] = £Хт] ;і = 1..2,п = 1..2

і=і і =1

22

т(у"т + Ж (у + 2 - х "п -Ж - у т ) + ^Ж - х т - ку £^ Щ - т - g-вк = £ (¥ Щ + ЖЩ );і = Ь2’ П = 1..2

і =1 і =1

2 2 2 2 (т + 2-тг )2"п - к 2 £д2 щ + к2Г £д2Гіті + в2Г £д2Г'ті + Р2Г £ ^П д2Г"п/ = 0;і = ^ 2 П = 1..2 і =1 і =1 і =1 і =1 2

І2, (Ц + Ж) + Ь • кх £(-1)ідх Щ = d(Xlnl -X т2);і = 1..2,п = 1..2 і =1

2 2 2 (Іхі + 2 • тг • ^)в"п - Ь • к2 £(-1) 1 д2іп + d • к2Г £(-1) 1 д2гіпі - d-в2г £(-1) 1 д2гіпі -

і=1

і =1

і=1

- d ■ Р2Г £(-1)3 ЯБПдгг[п] + Ъ ■ Р2 £(-1)3 ввпдг\п] = 0;г = I..2,п = I..2 ]=1 3=1

!у 'ф'1п = г(Хп1 + ХП2) + Md ; = 1..2, п = 1..2

Ш г ■ уг!п3 + &уг ■у щ + Руг ’ уГЩ + Руг ■ ^ёп ^угп3 = щ щ ; = 1..2,п = 1..2,3 — 1..2

тГ ■ 2гп + к2Г ■ 2гп + в2Г ■ 2Г1п] + ¥2Г ■ 8ёп д2г!п3 = 2Гп3 ■ к2Г ’>* = 1^^ ™ ^ 2 3 = 1..2

В процессе решения определяли коэффициенты запаса устойчивости и динамического взаимодейст-

ровалась автоматически и определялась шагом интегрирования.

На основании анализа коэффициентов запаса устойчивости и динамичности определяли параметры диагональных упруго-

диссипативных связей. Установлено, что для движения по прямолинейному участку пути со скоростью V = 4 м/с жесткость связей-креплений должна находиться в пределах С & & 4-1(0 Н/м, а при движении по криволинейному участку, с радиу-сом закругления Ы<10м, со скоростью V=1м/с коэффициент демпфирования должен быть равен в & 7- 1СРН/м ■ с.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ

Ширин Л.Н. — профессор, НГА Украины. ТаранИ.А. -ассистент, НГА Украины.