автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Эффективная система демпфирования пневморессор скоростного подвижного состава

мпс рф

носновсш государственный университет путей сообщения

на правах рукописи МЕЛИХОВ Александр Николаевич

удк 629.4.027.34:029.423.2.015

эффективная система демпфирования пнесиорессор скоростного псдшного состава

05.22.07 - Подвижной состав «елозных дорог и тяга поездов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1994

Работа выполнена во Всероссийском заочном институте иниениров «елеэнодорокного транспорта.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Беляев Й.И.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Хусидов В.Л. кандидат технических наук, стариий научный сотрудник Черкаыин Ю.

Ведущее предприятие: акционерное общество "Уетровагониаи",

Завита состоится " 3 " 1994 г. в ^ ~ час.

на заседании специализированного совета Д 114,05.05 при Москодскои Государственном университете путей сообщений (МИИТе) по адресу: 101475, ГСП. г. Москва, (1-55, ул. Образцов, 15, ауд. О'}

С диссертацией иояно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан "__"__ 1994 г.

Отзивы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу совета института.

Ученый секретарь специализированного совета, д.т.н., профессор

ОБЯЛЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ ' ' АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. В числе ватник проблем реконструкции нелеэнодорояного транспорта, видное место принадлежит задаче существенного повыиения скорости двинения всех видов подвияного состана. Проектирование вагонов и локомотивов, предназначенных для двимния со скоростями свыке 200 кы/ч связано с решением комплекса научно-технических проблем, среди которых большое значение имеет правильный выбор параметров упруго-диссипативного подвешивания с целью обеспечения наилучиих ходовых качеств.

Лля высокоскоростного подвикного состава в настоящее время во Франции", Японии, Италии, СИЯ, Германки и Англии »яроко применяется пневматическое подвешивание обрессорек-ннх масс. В России накоплен полокительный опыт эксплуатации скоростного электропоезда ЭР200 на участке Санкт-Петербург - Москва.

АО "Метровагонма«" совместно с ВНИИВом и Омским НПО "Прогресс" созданы и испитывавтся два опытных вагона метрополитена-серии 81-721 с пкевиолодвввиваниеи.

Центрально-конструкторским бюро "Рубин" с участием научно-исследовательского института "Гранит" проектируется электропоезд для новой скоростной магистрали Санкт-Петербург - Носкэа с конструкционной скоростью до 350 км/ч.

Появление на сети железных дорог нового подвижного состава, ииеюаего слоянуа' экипажную часть с пневмоподземи-ванием трейует серьезного исследования упруго-диссипативиых свойств, поиска нових ревений по повышению их демпфирующих способностей, возможности увеличения статическЬго прогиба пневиорессор и других характеристик.

Как показывает опит проектирования вагонов и локомотивов, для обеспечения высоких динамических качеств в вертикальной плоскости необходимо иметь величину суимарного статического прогиба подвешшания в мм не менее 1,2 от конструкционной скорости в км/ч. Кроме того система должна обладать кал 1 кесткостьв и корочки демпфированием. Все вти качества в совокупности невозможно достигнуть при применении "традиционной" системы подвешивания (пневмобалон, соединенный с дополнительным резервуаром трубопроводом, внутри которого установлен дроссель постоянного диаметра).

Пневматическое демпфирование пневмоподвеиивания с помощью дросселя постоянного сечения ликвидирует его основное преимущество - возмояносгь получения значительного эквивалентного статического прогиба.

В результате, с одной стороны, имеет место увеличение весткостичлентрального подвеиивания, а с другой - неудовлетворительное демпфирование резонансных колебаний, величина коэффициента демпфирования ограничивается значением 0,2.

ЦЕЛЬ И ЗШЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Предложить способы улучшения упруго-диссипативных характеристик пневматического рессорного подвеиивания. Для достижения згой цели были поставлены и решены следующие задачи:

- разработана математическая модель Функционирования пкевморессори с регулируемом проходным сечениеи дроссельного канала между объемом резинокордной оболочки и дополнительным резервуаром и проведены теоретические исследования упруго-диссипативной способности пневмоподвеиивания;

- проведены сравнительные Функциональные испытания на стенде пневморессоры с дросселем постоянного сечения и с

механизме« регулирования проходного сечения дросселя;

- по результатам стендовых испытаний идентифицирована динамическая модель пневморессоры, а такво уточнен коэффициент демпфирования при установиввнхся и переходных режимах колебаний обрессоренной кассы;

- исследована эффективность применения пневмоподвеии-вания с механизмом регулирования проходного сечения дросселя на математической модели моторного вагона электропоезда ЗР200.

МЕТОДУ ИССЛЕДОВАНИЯ. В работе использовались современные методы газовой динамики для исследования физических процессов в пневморессоре, численные нетоди ремения задач на ЭВМ. экспериментальные методы оценки параметров пневио-подвеиивакия на физической «одели пиввнорессоры с применением методов теории вероятности и математической статистики при обработке результатов измерений, а такяа методы теории случайных функций при исследовании вертикальной динамики вагона электропоезда с пневмоподвеииваниеи.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА:

- разработана математическая модель функционирования пневморвссоры с регулируемым проходным сечением дроссельного канала;

- расчетным путем определен процесс регулирования проходного сечения дросселя, обеспечивающий получение безразмерной величины коэффициента демпфирования не нк»е значения 0.4; • '

- определено рациональное соотношение между объемом резинокордной оболочки и дополнительный резервуаром с точки зрения получения наилучшего демпфирования:

- на базе теоретических исследований создан механизм активного регулирования сечения дросселя;

- впервые испытана на стенде пневнорессора с механизмом активного регулирования проходного сечения дросселя, обеспечивающая коэффициент демпфирования в резонансной зоне 0,4 со зна"ительным сниаением хесткости динамической системы.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. Создана конструкция пневматической рессоры с механизиом активного регулирования проход»

ного сечения дросселя для центрального, подвеиивания скоростного подвигшого состава, в т.ч. для вагонов иетрополи-тена и локомотивов.

Разработанные для персональных ЗВК программы расчета динамических характеристик пневнорессоры с механизмом регулирования проходного сечения дроселя могут быть использованы при проектировании нового подвикного состава.

РЕАЛИЗАЦИЯ РАБОТЫ. Разработанные методики и программы расчета на ЭВМ применялись ВНИТИ при создании пневыоподве-иияания для но1<ых вагонов метрополитена.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всероссийской научно-технической конференции, посвященной 80-летив присвоения МИИТу статуса института путей сообщения (г.Москва, 1993). на заседании кафедры "Тепловозы и тепловозное хозяйство" ВЗИИТа.

ПУБЛИКАЦИИ. По результатам выполненных исследований и материалам диссертации опубликовано 3 научных статьи.

0Б1ЕИ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, перечня использованной литературы и при-

лояений. Работа содержит 64 страниц» мавинописного текста, 46 иллюстраций, 118 библиографических наименований, 7 приложений на 2? листах.

содержание работы '

Во введении обоснована важность и актуальность томи диссертационной работы.

В первой главе приведен краткий обзор конструкций, теоретических и экспериментальных работ з области применения пневматического рессорного подвеаивания.

На яелезнодорогнои подвикном составе распространение получили упругие элементы с гибкими резинокордными оболочками балоккого (оболочки вращения, овальные, удлиненные) и диафрагменного типов, которые устанавливаются о основной в центральной ступени подвешивания обрессоренних масс.

Сравнивая применяемые способы гашения колебаний кузо-' вов вагонов на пневморессорах с поиоцью гидравлического н пневматического демпфирования, предпочтение отдается последнему. Достоинства такого способа состоят в следующем:

- упрощается конструкция подвешивания:

- обеспечивается высокая стабильность характеристики демпфирования при изменении температуры;

- увеличивается долговечность и сокращается периодичность обслуживания за счет отсутствия изнаииваемых деталей.

Созданию теоретических основ, разработке и внедрении отечественных конструкций пневматических рессор посвящены исследования Р.А.Акопяна, Г.П.Бурчака, Б.Л.Бух!на, В.И.Ва-■рава, В.Й.Галааина, Б.С.Завта, В.А.Закоренного, В.А.Мамаева. В.Г.Кирпичникова, А.Б.Кузнецова, С.М.Куценко, А.Й.Лапи-

на, Н.А.Побачева, fl.fi.Львова, И.П.Паконова, Я.Н.Пеезнера, А.Н.Савоськина, С.С.Савушкина, В.В.Филиппова и других ученых.

На основе приведенного анализа современного состояния методов и средств повышения диссипативной способности пнев-моподвеагивания оброссоренных масс вагонов и локомотивов сформулироьаны цель и задачи теоретического и экспериментального исследования.

Во второй главе проведены теоретические исследования диссипативной способности пневмоподвеиивания и выведено уравнение математической «одели, гшевиорессоры для расчета ое характеристик:

г'де Р« - цсилие, развкваекое пневморессорой;

5, - эквивалентная площадь пневморессоры;

ро - зарядное давление воздуха;

^о - удельный объем воздуха;

п - показатель политропы;

(¡4 ~ масса воздуха в пневиорессоре;

- расчетная высота пневморессоры;

й - амплитуда колебаний;

и) - частота колебаний;

I - время;

О - расход воздуха через дроссель.

(1)

ОН) =

I 2 к

ЯТ (к -1)

Ыгк ¿г,(2)

К+П

здесь ^ - коэффициент истечения воздуха через дроссель;

р( и р, - соответственно давление воздуха на входе и на выходе из дросселя; к - показатель адиабаты; Я - газовая постоянная; Г - температура воздуха;

5Д - проходное сечение дроссельного канала.

Для улучиения характеристик пневматической рессоры было предложено регулировать проходное сечение дросселя от ДО 5д_тах П°Д воздействием деформации пневморессоры и скорости воздушного потока через дроссель. Регулирование можно осуществить с помощью золотника 18 (рис.1), рабочая зона которого выполнена в виде цилиндра в средней части с примыкающими к нему усеченными конусами, направленными в обратные от него сторон«. Такая Форма подвижного золотника позволила увеличить проходное сечение дросселя в экстремальных точках деформации резинокордкой пневмооболочки.

Зависимость сечент дросселя можно выбрать так, чтобы уменьшить до минимума упругую состовлякшую пневморессоры. При установлении геометрических параметров подвижного золотника механизма принимались во внимание характеристики пневморессоры при наиболее вероятных амплитудах колебаний обрессоренных масс в области низких частот.

На основании выполненных теоретических исследований . получены значения и выражения для периода колебаний массы на пневморессоре, описывающие изменение диаметра дроссель-

»-ем

кого отверстия и соответственно геометрические параметры золотника, которые приведены о табл.!.

Таблица 1

Зависимость проходного сечения дросселя 5Л от частоты колебаний си и времени 1

Интервал времени с Проходное сечение дросселя , мг

от до ■

0 0,0255 31/10 0,3816 ЗГ/Ш 0,636(5 5Г/ш 1,0255 ЗГ/Ш 1,3816 ЗГ/Ш 0,0255 ЗГ/Ш 0,381В ЗГ/Ш 0,6366 ЗГдо 1,0255 ЗГ/Ш 1.3818 ЗГ/Ш 1.6366 ЗГ/ш 2,5-10"' 2 ,2321-юЛо 1 + 2,3214 -10-л 5,0-10"" _ А 1,0-10 1 , 1060-10"'ш 1 - 3,4737-Ю"5 1,3-1 о-3

Форма поверхности золотшша, описанная выражениями, является телом вращения, которое представляет собой цилиндр в средней его части с двумя усечениями конусами, примыкающими к цилиндру.

По разработанной методике выполнен« расчеты процесса колебаний обрессоренной массы со следующими параметрами пневморзссоры: внутренний объем 0,028 мя, объем дополнительного резервуара 0,080 Частота и амплитуда колебаний при этом задавались 0 рад/с и 0,02 ы соответственно.

Для определения величины коэффициента демпфирования, рассчитнвались гармонические зависимости изменения усилия на пневиорессоре Рп (1) и относительного перемещения (про-

гиба) Z„ (t) от времени работы пневморессоры. После этого определялся угол сдвига фаз невду гармониками Zn(t)n Fn (t). Усилие Fn (t) моашо представить в виде двух составлявших, одна из которых упругая сила Fy Сt) будет совпадать с относительным перемещением Zn (L>, а вторая - диссипатив-ная сила F- (t) будет иметь сдвиг по отношению к Z„ (t) на 90°. Амплитудные значения этих сил определялись из соотно-иенкй:

ftFy = fiFn eos4?:

AF* = ftFn sin4?. . (3)

Коэффициент жесткости "К" и диссипативный коэффициент "С" вычислялись по форираи:

К = ftFy/AZ,,:

С = AF„/ftZ0CU, (4)

где AZ0 - амплитудное значение зависимости Zn (t).

К в «.заключении величина безразмерного коэффициента демпфирования определялась по известной зависимости

. С

5 zvm' (5>

где ш - оЯрессоренная масса.

Кроме того произведены расчетц зависимости коэффициента демпфирования от частоты колебаний при постоянной объеме резинокордной пневмооболочки и зависимости коэффициента демпфирования от объема пневмооболочки при постоянной частоте колебаний, которые показывают, что с уменьшением объема пневмооболочки коэффициент демпфирования увеличивается, В третьей главе приведены результаты стендовых испытаний пневморессоры в режиме затухающих и установившихся колебаний обрессоренной массы.

Экспериментальные исследования проводились на оборудовании ВШИ. При этом использовался стенд Ст208, позволяющий: ■

- измерить статические и полные динамические характеристики пневматической рессоры в вертикальной и горизонтальной плоскостях;

- определить передаточную Функцию пневморессоры в диапазоне изменения амплитуд (А = 5,0 - 15,0 мм) и частот кинематического возбуждения (Н = 0,5 - 10,0 Гц).

На рис.1 показан поперечный разрез исследованной пневматической рессоры для центрального подвешивания кузова вагона (локомотива). Она содержит ниашга плиту 1, к которой с поиольп Фланца 2 и болтов 3 прижат наруяний бортик резино-кордной оболочки 4. Верхний бортик оболочки и крышка 5 со сквозным отверстием в центре, прижаты кольцом 6 с помоцыа болтов 7 к верхней крышке 8, на которую опираются пять ре-зинометаллических элементов Э, воспринимающих нагрузку от кузова вагона. Во внутренней полости резинокордной оболочки помечен упруго-деформируемый злеиент т рообразной формы 10. Для подвода скатого воздуха в полость пневморессоры, крыика 8 имеет трубопровод, на который навинчивается гайка 11. Внутри трубопровода находится втулка 12 с выемками по окружности для уплотнения сверху и снизу прокладками 13, втулка 14 и втулка 15 с отверстиями для прохода воздуха и с отверстием в центре, в котором помещен направляющий стержень 10, имеющий с одной стороны сферическую головку, и прижатый с помоцьи эластичной прушш 17 к нивней плите пневморессоры, а с другой стороны снабженный переисщаюцимся вдоль него между упораки двухконуснни золотником 18, распо-

локеннкм с зазором внутри дросселя 19.

Сжатый воздух во внутреннюю полость .пневморессорц поступает из магистрали через регулирующий клапан по трубопроводу через отверстие в дросселе 13, верхнюю крынку 8 и крынку 5.

Работает пневморессора следующим образом. В виброзащитной системе вагонов (локомотивов) нижняя плита 1 устанавливается обычно на раме тележки, а кузов (обрессоренная масса) опирается на резикометаллические элементы .9. При прохождении неровностей хелезнодорошкого пути . возникают вертикальные и горизонтальные колебания кузова на пневмо-рессорах. При перемещении кузова, например вниз, верхняя крышка 8 будет сближаться с нижней плитой 1 за счет деформации резинокордной оболочки 4. В результате этого появится разность давлений между объемом-внутри пневморессорц и объемом в дополнительном резервуаре, причем а последней давление будет меньше. Под действием перепада . давлений скатый воздух устремится из полости пневморессорц по дроссельному каналу 19 и далее по трубопроводу в дополнительный резервуар, а двухконусний золотник 18, на направляющем стержне 16 будет регулировать' поток воздуха. При этом двухконусний золотник 18 в самом начале сближения крышки 0 с плитой 1 п.. .вморессоры будет переброшен потоком воздуха вверх до упора, благодаря чему в начальный момент проходное сечение дроссельного канала будет минимальным, что приведет к интенсивному росту давления в пневморессоре. Однако при дальнейшей уменьшении объема пневыорессоры, утолченный в центре двухконусний золотник 10 будет перемещаться своим наибольшим сечением в расширяющемся конусе дросселя 19, увеличивая

при этой его проходное сечение. Сжатый в пневморессоре воздух устремится в дополнительный резервуар и при уменьшении объема пневморессорн до минимального, давление в ней и в дополнительном резервуаре выравняется вследствии широкого канала в дросселе.

За счет торообразного упруго-деформируемого элемента 10, расположенного внутри пневмооболочки, в дополнительный резервуар вытесняется большая часть сжатого воздуха.

При обратной движении, кузова, верхняя крышка 8 будет удаляться от нижней плиты I, увеличивая тем самым объем пневморессорн. Давление в ней будет уменьшаться и легкий двухконусный золотник 18 будет переброшен вниз до упора потоком воздуха, идущим из дополнительного резервуара в пкев-корессору, благодаря чему в начальный момент проходное сечение дроссельного канала будет минимальным, что приведет к интенсивному росту разряжения в пневморессоре. Однако, при дальнейшем увеличении объема золотник 18 будет перемещаться в расширяющемся конусе дросселя 19, увеличивая при этом его проходное сечение. Из-за разности давлений воздух устремится из дополнительного резервуара по трубороводу в пневмо-рессору и при максимальном объеме последней, давление в дополнительном резервуаре и □ пневморессоре выравняется, благодаря широкому каналу в дросселе.

При испытании пневморессорн в режиме затухающих колебаний иммитировалось одиночное воздействие, равноценное сбрасывании обрессоренной массы с клиньев.

На основании данных осциллограмм установлено, что колебания массы на пневморессоре с механизмом активного регулирования проходного сечения дросселя при затухающих коле-

баниях практически полностью прекращается всего за один период, в то время как масса на пкевморессоре, соединенной с дополнительным резервуаром трубопроводом, имещим дроссель постоянного сечения диаметром 19 мм_ продолжает колебаться несколько периодов. Определенные по затухающим колебаниям коэффициенты демпфирования соответственно равны 0,42 и 0,17.

. При проведении испытаний разработанной пневморессоры в реаиие установившихся колебаний на осциллографией ленте Фиксировались следующие параметры:

1) абсолютное возбуждающее колебание нижнего стола;

2) абсолютное выходное колебание верхнего стола;

3) относительное выходное колебание верхнего стола по отношению к никнему, т.е. деформация (прогиб) пневморессоры;

4) усилие, развиваемое пневморессорой.

В результате обработки осциллограммы построены аипли-тудно-частотные характеристики (рис.2). Полученные кривые характеризуют динамику нелинейной колебательной системы на пневморессоре с механизмом регулирования проходного сечения дросселя.

По амплитудно-частотным характеристикам расчитана зависимость величины коэффициента демпфирования от частоты колебаний, по которой видно, что максимум диссипативной энергоемкости приходится на зону собственных (резонансных) частот колебаний ( Ш = 0,8 - 7,0 рад/с, 1" - 0,4).

В четвертой главе проведены теоретические исследования эффективности разработанной пневморессоры в системе рессорного подвеиивания электропоезда ЭР200, При этом рассматри-

О 5 10 15 20 си, с"4

Рис.2. Амплитудно-частотные характеристики колебательной системы на пневморессоре с механизмом регулирования сечения дросселя: I - абсолютное перемещение; 2 - относительное перемещение (деформация) пневмо-рессорн; 3 - динамическое усилуга; 4 - коэффициент демпфирования

вались колебательные процессы динамической системы во временной и частотной.областях.

Проводились сравнительные, исследования экипажа с серийным пневматическим рессорным подвешиванием и подвешиванием, ииевщии разработанные усовершенствованные пневморес-сорк.

При составлении расчетной кинематической схемы вагона и при математическом описании системы принимались следующие допущения:

1) конструкция кузова вагона и расположение пассакиров в нем симметричны относительно главных центральных осей инерции:

2) неровности на обеих нитках рельсового пути принимались одинаковыми;

3) рака телекки. корпус..редуктора, колесные парк, якоря тяговых двигателей, а также зубчатые колеса рассматривались как недеформируемые тела;

4) влияние электромагнитных процессов в тяговом двига-' теле на механические колебания привода не учитывалось;'

5) рассматривалось движение на прямом участке пути при постоянном крутящем моменте тягового двигателя.

При описании выбранной расчетной схемы били приняты следующие обобщенные координаты: Zв, 2Р1 - вертикальные пе-' ремеиения кузова вагона и рай тележек соответственно; % , Чр) - ~ Углц поворота соответственно кузова вагона, рай теленек и якорей тяговых двигателей,

где } - номер телекки;

I - номер колесной пари.

Система, состоящая из десяти дифференциальных уравне-

ний второго порядка, описывающих колебания динамической системы преставлена на рис.3 в виде матрицы с постоянными коэффициентами КСЬ > = П41(}]20хго, 2,0*!. = где I = 1, 2, 3..... 10.

2 (Ь) = М (Ь)-2 СЬ) + Р СЬ), (6)

где 2 (1) = 2а, ..... 2го1.

В числителе матрицы коэффициенты для серийного варианта пневмоподвеииванкя. в знаменателе - для опытного, с разработанной конструкцией пневморессоры.

В качестве возмущающего воздействия со стороны пути была выбрана гармоническая Функция с частотой, совпадающей с собственной частотой колебаний каждой системы, а их амплитуды были приняты с учетом .спектральной плотности неровностей пути. Расчет перемещения и ускорения кузова вагона производился методом численного интегрирования по методу Рунге-Кутты первого порядка.

При исследовании колебаний кузова вагона в частотной области спектральная плотность возбуждающих функций при колебаниях подпрыгивания и галопировак.л определялась в области низких частот ( ш = 3 -63 рад/с).

Поведение системы в частотной области описывалось с помощью передаточных функций, связывающих реакция системы с ее возбуждением. При этом вагон разбивался на три элемента, два из которых тележки и третий - кузов.

/¡ля определения передаточной функции колебаний вагона сначала находилась зависимость абсолютного перемещения рам тележек от возмущения со стороны пути, и далее ускорение кузова вагона от перемещения рам телехек при колебаниях подпрыгивания и галопирования.

2(1! Ц

Ъл.

М _?_! г, ][7 ¿1 7-«

М(8) = [М1}]

1 2 3 <г 5 6 7 б 3 10 и ¡г 13 14 15 16 17 18 19 го

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 о 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 О 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 О 0 0 0 0 0 0 0 0 о I 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 о 0 1 0 0 0 0 0

0 . 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 I 0 0 0 0

0 0 0 О 0 0 0 0 0 0 0 0 о 0 0 0 1 0 0 0

0 с 0 О 0 0 0 0 С 0 0 0 с 0 0 0 0 1 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 о 0 0 0 0 0 0 1 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 о 0 0 0 0 0 0 )

-96 -30 0 48 15 АЗ 15 0 0 0 о 0 0 -7.0 0 5,0 3,5 и 0 0 0 0 0 0

0 [•НОМ 86ч 395 -861 -295 0 0 0 0 0 0 0 -2132 -24.071 55 -55 -64 0 0 0. 0 0 0

223 70 «137 -1705 -155.1 0 -171 0 -47 47 0 0 14 16 267 ЗС6 -42 0 -0,8 0 -0,2 0,2 0 0

г гз 70 -4137 -13(2 0 -1705 -155! 0 -<7( 0 0 -V? 47 К (6 -257 -ЗС6 О -42 -VI 0 -0.8 0 о -0,2 0,2

0 0 -и; 0 -2095 0 -16 (6 0 0 0 О -0,6 0 -31 0 -0,1 0,1 0 0

0 0 0 -15) 0 -¿055 0 0 -(б 16 0 О 0 -0,6 0 -31 0 0 -0,1 0.1

0 0 -2(755 0 -357? 0 -57ЕЗ 0 0 0 0 0 -9 В 0 -42 0 -гз 0 0 0

0 0 ?!765 0 357? 0 0 -даз 0 0 0 0 36 0 42 0 0 -гз 0 0

0 0 0 ■21765 0 -9577 0 0 -5253 0 0 0 0 —Эб 0 -42 0 0 -23 0

0 0 0 21765 0 3577 0 0 0 *-5гез 0 0 0 36 0 42 0 0 0 -'¿Ъ

т РШ

г, 0

1г 0

0

2, 0

0

г« 0

г, 0

г, .0

г9 0

2» + 0

2« . 0

2« 0

2(3 142к,-12г„+7М2,г352г„

г«

г« 13(2«д+г„)+бб0(гм+ 2«)

г«

9бг„, + 21765 г. ц

и„ -96 гк1- 21765 г.«

г« 36 Ем + 21765 2 «з

2 20 -ЗБЁкч - 21765 Нкч

8

Рис.3. Матрица коэффициентов динамической модели вагона

Полученнне расчетные значения передаточных функций подпрыгивания и галопирования кузова вагона наносились на графики спектральных плотностей возникающих функций, поело чего определялась спектральная плотность ускорения кузова и находилось максимальное суммарное ускорение кузова.

Исследования показали снижение значений ускорения кузова при применении в центральной (кузовной) ступени пкев-моподвеиивания разработанных пневматических рессор до 40 '/., в сравнении с серийным вариантом пневмоподвеиивания.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Разработаны методика исследования и математическая модель функционирования пневиорессоры с активным регулированием проходного сечения дроссельного канала.

2. Предложен рациональный принцип регулирования проходного сечения дроссельного канала, обеспечивающий получение безразмерной величины коэффициента демпфирования не низе значения 0,4.

3. На - базе теоретических исследований разработана конструкция усовершенствованной пневматической рессоры и определены ее основные параметры.

. 4. Стендовые испытания разработанной пневморессоры позволили идентифицировать ее математическую ыодзль, при этом получена удовлетворительная сходимость теоретических и экспериментальных результатов, погрешность расчет-в во всех случаях не превышала ? '/..

5. Положительным свойством демпфирования является полосовая избирательность, при которой максимум диссипативной энергоемкости приходится на зону собственных (резонансных)

частот колебаний.

6. Для получения высоких диссипативных характеристик пневморессоры необходимо обеспечить соотновение объемов ре-зинокордной оболочки и дополнительного резервуара в диапазоне 0,2 - 0.3.

7. Активная система регулирования проходного сечения дросселя значительно снижает жесткость пневморессоры (при суммарном объеме системы 0,10 м® на 30 7.). которая свойственна системе демпфирования с постоянным дроссельным каналом.

8. Исследования вертикальной динамики на математической модели моторного вагона электропоезда ЗР200 с десять» степенями свободы при серийном и опытном пневиоподвеиивании показали, что при применении пневморессоры с активным регулированием проходного сечения дросселя виброускорения кузова снижаются на 40 '/..

9. По результатам работы составлена заявка на предполагаемое изобретение "Пневморессора иелеэнодорояного экипа-ха", на которую в настоящее время получено положительное решение госэкспертизы.

10. Новая система лневкоподвеаивания рекомендуется для применения на высокоскоростном подвикном составе и вагонах метрополитена.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Беляев А.И,, Разинкин Н.Е., Мелихов Й.Н. Пневмопод-веыивание с активной системой демпфирования. Леп. в ЦНИИТЭН МПС. указатель ВИНИТИ "Депонированные научные работы", Н.. 1993, N 6 ( 260 ), с.51

2. Беляев А.П.. Мелихов А.Н. Скоростной подвияной состав: возможности пневмоподвешивания, 8. Железнодорояный транспорт, 1993, Н 11, с.48-50

3. Разинкнн U.E., Мелихов А.Н. Виброзацита обрессорен-ных частей подвижного состава. Деп. в ЦНИИТЭИ МПС, указатель ВИНИТИ "Депонированные научные работы". М., 1993, N 1 (267 ). с.42

/

МЕЛИХОВ Александр Николаевич

ЭФФЕКТИВНАЯ СИСТЕМА ДЕМПФИРОВАНИЯ ПНЕВИОРЕССОР СКОРОСТНОГО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА

05.22.0? - Подвижной состав келезных дорог и тяга поездов

Сдано в набор ^^

Подписано к печати 2S.04.3fx Формат бумаги 60 х 90 1/16

Заказ

Объем d,Sh.A. Тирах 100 экз.

Типография ВЗИИТа. 125808 Москва, ГСП-47. Часовая ул.. 22/2