Определение собственных частот колебаний вагона

1 2 3 4 5

Контрольная работа

По дисциплине: «Динамика вагонов»

Воронеж 2010

СОДЕРЖАНИЕ

Часть 1

1. Определение собственных частот колебаний вагона

2. Расчет параметров гасителей колебаний

3. Проверка рессорного подвешивания на отсутствие «валкости»

4. Составление дифференциального уравнения вынужденных колебаний подпрыгивания вагона и нахождение аналитического выражения описывающего процесс вынужденных колебаний подпрыгивания вагона

Часть 2

1. Расчет динамических боковых и рамных сил при вписывании вагона в кривых участках пути

2. Расчет наибольших боковых и рамных сил возникающих при извилистом движении вагона в прямых участках пути и при выходе его в кривую

3. Расчет наибольших сил инерции необрессоренных масс вагона при проходе колесом стыка и движении колеса с ползунами на поверхности катания

Часть 3

1. Расчет запасов устойчивости вагона и устойчивости сдвигу рельсошпальной решетки и от схода колес вагона с рельса при действии продольных сил в поезде

Исходные данные

Тип вагона	Хоппер грузоподъемностью 50 т
Тара вагона G_тар, т	21
Грузоподъемность G_гр, т	50
База вагона L, м	5,081
Длинна вагона L_в, м	10,03
Боковая поверхность кузова вагона (площадь ветрового «паруса») F, м	25
Высота центра ветровой поверхности кузова относительно центра колеса h_в, м	1,87
Условное обозначение и тип тележки	1
База тележки l_т,	1,8
Вес тележки G_тел, Н	45,70
Вес необрессоренных частей, приходящихся на колесо q, Н	9,75
Наибольший прогиб рессорного комплекта с₁, кН/м	10000
Полярный момент инерции тележки, относительно вертикальной оси, проходящей через центр I₀, Нмс²	0,595*10⁵
Тип гасителя колебаний	F_гас=-F_трsignZ
Использование грузоподъемности вагона a, %	0
Высота центра тяжести кузова с грузом над уровнем рессорного подвешивания h_ц, м	1.1
Момент инерции вагона с грузом относительно оси, проходящей в плоскости верха рессор и направленной: а) параллельно оси пути I_x, Нмс²* 10⁴ б) перпендикулярно оси пути I_y, Нмс²*10⁴	5.9 14.9
Скорость движения вагона v, км/ч	50
Длина периода неровности пути l_н, см	1250
Радиус круговой кривой R, м	800
Длина переходной кривой l_н, м	75
Амплитуда неровностей пути h, см	0.95
Угол, образуемый концами рельсов в стыке при перекатывании колеса через стык g, рад	0,021
Длина ползуна на колесе а, мм	22
Масса пути, взаимодействующая с колесом при ударе ползуна m, Нс/м10³	0,09
Боковая жесткость пути с_п, 10⁶ H/м	28,9
Величина сжимающего продольного усилия в поезде S, кН	200
Разность высот автосцепок у соседних вагонов D h_а, мм	100

ЧАСТЬ 1

Определение собственных частот колебаний вагона

Круговая частота собственных колебаний вагона определяем по формуле:

(1)

где g = 9, 81 м/с² – ускорение свободного падения;

f_ст – статический прогиб рессор.

Статический прогиб рессор определяем по формуле:

(2)

где G – вес кузова вагона;

с₁ – жесткость одного рессорного комплекта.

Вес кузова вагона определяем по формуле:

где G_тар– тара вагона;

G_гр – грузоподъемность вагона;

a - доля использования грузоподъемности вагона;

G_тел – вес тележки.

G = 210000+0*50-2*45,70 = 209908,6 Н

f_ст = 209908,6/4*1000000 = 0,052 м

(3)

Тогда период колебаний подпрыгивания будет равен:

(4)

Угловую частоту собственных колебаний галопирования кузова вагона находим по формуле:

(5)

где l₁ +l₂ = L – база вагона;

h – высота центра тяжести вагона с грузом над уровнем рессорного подвешивания

I_y – момент инерции вагона с грузом относительно оси, проходящей в плоскости верха рессор и направленной перпендикулярно оси пути.

Тогда

(6)

Из формулы 7 следует, что чем меньше жесткость рессорного подвешивания с₁, чем больше момент инерции кузова I_y и выше центр тяжести h, тем меньше частота собственных колебаний галопирования n_гал и тем больше период галопирования T_гал.

Колебания боковой качки могут быть рассмотрены с помощью той же схемы, приняв в ней вместо l₁ и l₂ величины b₁ и b₂ и вместо момента инерции кузова вагона I_y (относительно оси y) – момент инерции кузова вагона относительно оси x – I_x