Разработка модернизированной конструкции гидравлического гасителя колебаний электровоза
Классификация гасителей колебаний подвижного состава электрического транспорта. Разработка динамической модели гидрофрикционного гасителя колебаний с учетом вязкостного демпфирования. Предложения по модернизации существующих гасителей колебаний.
| Рубрика | Транспорт |
| Вид | диссертация |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 29.07.2015 |
| Размер файла | 3,0 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
1.7 Технические требования к рабочей жидкости гасителя колебаний
Для обеспечения работоспособности гасителя колебаний в диапазоне температур - 50 +50 С необходимо, чтобы вязкость жидкости изменялась в допустимых пределах. Вязкостью называют свойства жидкости сопротивляться деформации сдвига.
Температура застывания является ориентировочным показателем работоспособности жидкости при низких температурах. Снижение вязкости при высоких температурах увеличивает утечки жидкости через неплотности, а повышение при низких температурах ухудшает процесс наполнения гасителя. Рабочая жидкость не должна разрушать резиновые, фетровые, пластмассовые и другие детали, кроме того, жидкость не должна вызывать набухание резины или вымывание из неё компонентов. Жидкость не должна вызывать коррозию металлов. Воздействие на металл воды, кислорода, органических и минеральных кислот, сернистых соединений способствует возникновению коррозии, которая приводит к интенсивному износу поверхности штока. Для уменьшения коррозии необходимо предохранять жидкость от попадания воды и кислорода. Хорошие смазывающие свойства - один из важных показателей рабочей жидкости. Жидкость должна устранять сухое трение между трущимися деталями гасителя колебаний. В процессе эксплуатации рабочая жидкость должна сохранять свои химические и физические свойства и иметь хорошую теплопроводность и теплоемкость. Способность жидкости сохранять химический состав и физические свойства в процессе работы называют стабильностью. Стабильность жидкости гасителей колебаний должна сохраняться в течение двух лет эксплуатации. Правильно рассчитанный гаситель должен быть в состоянии не только поглотить определённое количество механической энергии, но и, превратив её в тепловую, передать последнюю окружающему воздуху. Равновесие этого термодинамического процесса характеризуется температурой нагревателя, которая не должна быть выше допустимой, поскольку перегрев жидкости и резиновых сальников снижает долговечность гасителя. С другой стороны, невысокий нагрев гасителя в самых тяжелых условиях работы свидетельствует о его завышенных размерах и излишнем увеличении веса. Таким образом, важное значение для нормальной работы гасителя имеет интенсивность отдачи им в окружающую среду тепловой энергии. Для электровозного гасителя колебаний этот процесс происходит в условиях обдувания его атмосферным воздухом. Необходимое количество жидкости в гасителе колебаний, а также взаимосвязь диаметра штока и резервуара обуславливаются давлением воздуха в последнем, которое не должно превышать величины ограниченной степенью герметичности уплотнения. Для рассеивания теплоты, эквивалентной энергии диссипации, необходим эффективный теплоотвод в окружающую среду от всех элементов конструкции гасителя колебаний. Газы, растворенные в жидкости, ухудшают ее стабильность и как следствие эксплуатационные характеристики. Растворенный в жидкости кислород значительно увеличивает содержание продуктов окисления смолистого характера, поэтому рабочая жидкость должна обладать способностью не растворять в себе газы.
Вспенивание жидкости снижает смазывающую способность, вызывающую коррозию металлических деталей. При воздухо-жидкостной смеси резки ухудшается процесс наполнения и значительно снижаются силы сопротивления гасителя колебаний. Рабочая жидкость должна иметь высокую стойкость к образованию эмульсии. При работе гасителя колебаний эмульсия может образовываться вследствие попадания в рабочую жидкость воды. При обводнен6ии снижаются эксплуатационные свойства жидкости, образуется вязкий шлам, засоряющий клапаны и дроссели, и ухудшается смазка трущихся деталей гасителя. Повышенная испаряемость рабочей жидкости приводит к уменьшению ее количества. Это снижение особенно отражается в процессе наполнения надпоршневой полости цилиндра на ходе растяжения гасителя колебаний. В результате возникает жидкостная смесь, резко снижающая вязкое трение при дросселировании на ходе сжатия гасителя. Для обеспечения пожаробезопасности рабочая жидкость должна быть стойкой к воспламенению.
В процессе ремонта и содержания гасителей колебаний обслуживающий персонал постоянно соприкасается с рабочей жидкостью. Поэтому используемые жидкости не должны оказывать токсического воздействия. Токсичность определяется по совокупности воздействия на кожный покров и внутренние органы человека. Запах жидкости должен быть слабым и не раздражающим.
Рабочая жидкость должна хорошо фильтроваться. Фильтрация жидкости позволяет существенно снизить ее загрязненность в целях повышения надежности гасителя колебаний и снижения износа его деталей. Хорошая фильтруемость позволяет обеспечить качественное восстановление отработавшей жидкости и повышать срок ее службы.
1.8 Постановка задач исследований
В данной работе исследованы конструкции гидравлических гасителей колебаний, применяющихся в наше время на электровозах и методов расчета их деталей и узлов [2,3]. Проведён анализ их работоспособности, основных неисправностей и влияния на показатели работы гидравлических гасителей колебаний, применяемых на электровозах.
Основываясь на данный анализ нами были поставлены следующие задачи исследований:
1. Разработка новой модернизированной конструкции, направленной на повышение надёжности и улучшение характеристик, а так же работоспособности гидравлических гасителей колебаний.
2. Теоретическое обоснование технических решений, принятых в ходе разработки модернизированной конструкции. Составление расчётных схем, решение уравнений, определяющих эффективность новой модели.
3. Составление алгоритма и блок-схемы для программирования в среде MATHCAD 13, проведение численных исследований, построение графиков и таблиц, анализ результатов численных исследований.
4. Выводы по результатам исследований и разработка рекомендаций по дальнейшему совершенствованию гидравлических гасителей колебаний.
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА ОБОБЩЕННОЙ ДИНАМИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ГИДРОФРИКЦИОННОГО ГАСИТЕЛЯ КОЛЕБАНИЙ С УЧЕТОМ ВЯЗКОСТНОГО ДЕМПФИРОВАНИЯ
Для увеличения скоростей движения и пропускной способности железных дорог большое значение имеет улучшение динамических качеств электроподвижного состава, зависящих от правильного выбора и стабильности работы гидравлических гасителей колебаний и параметров рессорного подвешивания. От этих показателей зависят: силы взаимодействия между колесом и рельсом, устойчивость колеса на рельсе и плавность хода электровоза. С целью повышения эффективности гашения динамических колебаний и снижения нагруженности опорных узлов и элементов ходовых частей была разработана модернизированная конструкция гидрофрикционного гасителя с улучшенными демпфирующими свойствами, на которую была подана заявка на Патент Республики Узбекистан на изобретение № IAP 2011 0353 [42].
Для обоснования созданной перспективной конструкции гасителя колебаний проведена разработка обобщенной динамической модели гидрофрикционного гасителя колебаний с учетом вязкостного демпфирования.
Исследуемая обобщенная модель представляет собой три коаксиально расположенных упругих цилиндрических оболочек, одна из которых заполнена идеальной сжимаемой жидкостью, движущейся с постоянной скоростью V и имеющей пульсирующее внутреннее давление (переменное поле давления во времени и по длине Рж(x, t)).
Обратимся к уравнениям оболочки с учетом распространения волн в её материале. Примем здесь вариант линеаризованной теории оболочек Кирхгофа-Лява, считая прогибы оболочек малыми U1, U2, W1, W2 - по сравнению с толщиной оболочки.
Круговые цилиндрические оболочки имеют внешние радиусы R1,R2, толщину стенки h1, h2, длиной - L1, L2, по концам - упругое защемление, во внутренней оболочке 1 действуют пульсирующие волны давления в жидкости Рж(x, t).
Между внутренней оболочкой 2 и жестко закрепленной внешней оболочкой 3 действует сила трения, выражаемая формулой:
(2.1).
Снаружи имеется внешняя импульсная динамическая нагрузка
(2.2).
Совместим ось OX с продольной осью оболочки L1. Перемещения срединной поверхности оболочки 1 в направлениях образующей обозначим через U1, а перемещения срединной поверхности оболочки 2 относительно жестко закрепленной внешней оболочки 3 через U2, и, наконец, радиальные перемещения соответственно - W1, W2.
С учетом данных работы [20] можно записать уравнения колебаний двух круговых цилиндрических оболочек, одна из которых заполнена движущейся сжимаемой жидкостью, имеющей пульсирующей давление по длине и по времени, под действием динамических воздействий Рдин, в перемещениях:
(2.3),
(2.4).
В уравнениях (2.3), (2.4) введены обозначения Ei, i, i - модуль упругости, коэффициент Пуассона и плотность материала оболочек, где i = 1,2.
Рассмотрим решение для системы уравнений (2.3)(2.4) с учетом последовательного усложнения:
Колебания двух коаксиальных оболочек с учетом допущения о малости поперечных уширений (т.е. и стремятся к 0). С учетом данного предположения система (2.3)(2.4) примет вид:
(2.5),
(2.6).
Делим соответственно уравнения (2.5) и (2.6) на 1h1 и 2h2 и преобразуем их, введя условные обозначения:
(2.7),
(2.8),
где
(2.9).
Граничные условия для 1-й оболочки (внутренней):
x=0 U1(0)=0 (конец оболочки закреплен, смещения равны 0).
(2.10),
(конец оболочки свободный - деформации равны 0)
В результате решения данного уравнения, используя метод Фурье и преобразование Лапласа, получим для уравнения (2.5)
(2.7)
аналогично для уравнения (8)
(2.8)
Общий вид решения уравнений (2.5) и (2.6) будет согласно методу Фурье:
(2.9)
(2.10)
где к = 1,2, ...N = 5 - число гармоник при колебаниях 2-х оболочек (соответственно) при динамическом внешнем нагружении.
Полученная система уравнений (2.9) и (2.10) учитывает силы вязкого трения в деталях предлагаемого гасителя колебаний с учетом коэффициента поглощения энергии динамических нагрузок, возникающей от неровностей рельсового пути и позволяет провести оценку влияния геометрических размеров и задаваемых параметров конструкции на параметры колебаний кузова вагона электроподвижного состава и сами детали гасителя колебаний.
Данная механическая модель позволяет описывать происхождение в системе динамические процессы и рассчитывать параметры гасителя с учетом наперед заданных динамических характеристик, что имеет важное значение при расчете и конструировании новых гасителей колебаний для подвижного состава, а также при модернизации существующего. Полученная математическая модель также позволяет произвести оценку влияния конструктивных, силовых, массовых параметров и неровностей пути на процесс колебаний кузова вагона в вертикальной и продольной горизонтальной плоскостях, а также величину динамической нагруженности деталей гасителя колебаний.
Рисунок 2.1 - Расчетная схема для гидравлического гасителя колебаний предлагаемой нами конструкции и действующие силы, (где обозначено: 1 - рабочий цилиндр, 2 - шток, 3 - поршень, 4 -дроссельные каналы, 5- цилиндрический стакан защитного кожуха,6 - сильфон)
Размещено на http://www.allbest.ru/
2.1 Разработка методов решения уравнений продольных колебаний системы оболочек демпфера при гармоническом воздействии
Рассмотрим решение уравнения (2.3)(2.4) с учетом последовательного усложнения:
Колебания двух коаксиальных оболочек (рисунок 2.1) с учетом допущения о малости поперечных уширений (т.е. и стремятся к 0). С учетом данного предположения система (2.3) (2.4) примет вид:
(2.11)
(2.12)
Делим соответственно уравнения (2.11) и (2.12) на 1h1 и 2h2 и преобразуем их, введя условные обозначения:
(2.13)
(2.14)
где [24, с.289].
Граничные условия для 1-й оболочки (внутренней):
x=0 U1(0)=0 (конец оболочки закреплен, смещения равны 0).
(2.16)
(конец оболочки свободный - деформации равны 0)
Условные обозначения:
(2.17)
(2.18)
Граничные условия для 2-й оболочки (оба конца имеют возможность свободного перемещения):
(2.19)
Начальные условия:
- для первой оболочки
(2.20)
- для второй оболочки
(2.21)
т.е., в начальный момент времени вся система находится в покое, скорости и перемещения равны 0,
где k1 и k2 - собственные частоты колебаний первой и второй оболочек гидрофрикционного демпфера;
k1, k2 - частоты колебаний первой и второй оболочек с учетом влияния сил трения в парах:
1) "поршень - 1 оболочка'' - при перемещении поршня со штоком,
2) "внешний корпус - 2 оболочка" - при трении по внешней цилиндрической поверхности.
Для уравнений (2.18) и (2.20) решение известно [22]:
(2.22),
(2.23),
где коэффициенты Ак1, Аk2, Bk1, Вк2 находят по граничным условиям (2.9) и (2.11).
Частотное уравнение примем в виде [24]:
(2.24)
(2.25)
Отсюда корни уравнений (2.24) и (2.25) будут иметь вид
(2.26)
k = 1,2, …N
(2.27)
где k - число гармоник.
В расчете примем N = 5, что достаточно для инженерного расчета и дает погрешность Е = 10-6. Найдем коэффициенты Ак1, Аk2 и Bk1, Вk2:
Примем Вk1 равным статическому значению деформации (из данных эксперимента главы 3).
Решение (2.22) (2.23) примет вид:
(2.28)
(2.29)
где Uk1(x), Uk2(x) - собственные формы колебаний оболочек 1 и 2. Найдем решение уравнения (2.7), применив к нему операционное преобразование Лапласа по времени [22, с.234-251]:
Поделим все уравнение на . Введем обозначения:
где Uk1(x) вычисляется по формуле (2.28) и зависит от x;
Оригинал изображения (2.30) будем искать по разложению Хевисайда [22, с.234] для рациональных алгебраических функций. Найдем корни знаменателя:
а) Корни 1,2 - сопряженные ;
б) Корни З,4 - найдем из решения квадратного уравнения
Знаменатель дроби (2.30) запишется в виде:
Если корни простые и имеется функция
,
где , , то оригинал решения Uk1(t), согласно [22, с.234], будет равен
(2.31)
Аналогично получаем решение для уравнения (2.8) для Uk2(t). Найдем решение уравнения (2.8), применив к нему операционные преобразования Лапласа по времени [22, с.234-251], делим все уравнение на . Вводим обозначение
где Uk2(x) вычисляется по формуле (2.29) и зависит от х;
(2.32)
Оригинал изображения (2.32) будем искать по разложению Хевисайда [22, с.234] для рациональных алгебраических функций. В результате получим
(2.33)
Общий вид решения уравнений (2.7) и (2.8) будет согласно методу Фурье:
(2.34)
(2.35)
где к = 1,2, ...N = 5 - число гармоник при колебаниях 2-х оболочек (соответственно) при динамическом внешнем нагружении.
2.2 Анализ результатов численного расчета с целью обоснования рациональных параметров созданной конструкции
Рисунок 2.2 -Динамические перемещения 1 оболочки по времени U1(t)
Рисунок 2.3 - Динамические перемещения 2 оболочки по времени U2(t)
Рисунок 2.4 - Собственные функции для первой оболочки U1(L1)
Рисунок 2.5 - Собственные функции для второй оболочки U2(L2)
Рисунок 2.6 Суммарные смещения 1 оболочки во времени SU1(t)
Рисунок 2.7 - Суммарные смещения гидрофрикционного гасителя колебаний во времени.
2.3 Обобщающие выводы к главе 2
На основании обзора научных работ по разработке методов расчета:
- разработана обобщенная модель колебаний гидрофрикционного гашения с учетом вязкостного демпфирования в виде системы упругих оболочек при гармоническом воздействии;
- разработана методика расчета уравнений продольных колебаний системы оболочек гидрофрикционного демпфера; составлена блок-схема для исследования колебаний и построены графики с учетом экспериментальных данных.
Созданную методику расчета по подбору рациональных параметров гидрофрикционных демпферов можно широко использовать при проектировании новых конструкций в транспортном машиностроении.
Данная механическая модель позволяет описывать происхождение в системе динамические процессы и рассчитывать параметры гасителя с учетом наперед заданных динамических характеристик, что имеет важное значение при расчете и конструировании новых гасителей колебаний для подвижного состава, а также при модернизации существующего. Полученная математическая модель также позволяет произвести оценку влияния конструктивных, силовых, массовых параметров и неровностей пути на процесс колебаний кузова вагона в вертикальной и продольной горизонтальной плоскостях, а также величину динамической нагруженности деталей гидравлического гасителя колебаний.
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА МОДЕРНИЗИРОВАННОЙ КОНСТРУКЦИИ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ГАСИТЕЛЯ КОЛЕБАНИЙ РЕЛЬСОВОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
Предлагаемое изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для гашения колебаний рельсового транспортного средства.
Известен гаситель колебаний по патенту RU 2288387, опубликован 27.11.2006 г., бюл. № 33. Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к гидравлическим телескопическим амортизаторам для транспортных средств, преимущественно рельсового подвижного состава.
Задачей изобретения является оптимизация демпфирующих свойств при линейной с изломом рабочей характеристике демпфирующего усилия от скорости, ограничение максимальных нагрузок, действующих на места крепления, повышение надежности фиксации поршня и установочных винтов клапанов, а также повышение точности и удобства настройки и контроля клапанного блока в днище цилиндра.
Поставленная задача решена и технический результат достигнут за счет того, что гаситель колебаний недифференциального типа (с мало различающимися площадями поршневой и штоковой полостей), содержащий резервуар, коаксиально установленный в нем с образованием рекуперативной полости цилиндр с днищем, содержащим демпфер, обратный и предохранительный клапаны, размещенный в цилиндре поршень с демпфером и предохранительными клапанами ходов сжатия и растяжения, который установлен на проточке штока и связан с ним резьбой, и направляющую с отверстием для прохода штока, закрывающую цилиндр и резервуар, при этом новым является то, что гаситель колебаний снабжен дополнительно установленными в поршне переливными клапанами ходов сжатия и растяжения со статическими характеристиками, соответствующими наклону рабочей характеристики гасителя до точки излома, а на цилиндрической поверхности поршня с обоих его концов выполнены пары оппозитных лысок, открытых с торцов поршня и перпендикулярно плоскости лысок выполнено по паре сквозных отверстий, причем одна из пар проходит через пружинные полости переливного и предохранительного клапанов хода сжатия, а другая - растяжения.
Недостатком известного гасителя колебаний является то, что клапаны, установленные в поршне, не обеспечивают одинаковой демпфирующей силы при ходе растяжения и сжатия, другим недостатком является сложность конструкции направляющей штока и ее крепления.
Известен гидравлический демпфер по патенту RU 2324089, опубликован 10.05.2008 г. Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в конструкциях различной транспортной техники.
Задачей изобретения является повышение эффективности работы демпфера за счет улучшения его демпфирующих характеристик.
Поставленная задача решается тем, что в нижней части штока сплошного круглого сечения выполнен канал, связанный по крайней мере с двумя сквозными соосными отверстиями, расположенными в его диаметральной плоскости, а стенки полого штока, лежащие в горизонтальной плоскости последних, снабжены сквозными изменяющимися по высоте штоков щелями, причем каждая из них направлена по внешней и внутренней образующей полого штока друг к другу концами, имеющими наименьшую их высоту.
Недостатком данной конструкции гидравлического демпфера является недостаточная работоспособность в тех случаях, когда необходимо иметь более широкий спектр создания сил сопротивления при прямом и обратном ходе поршня.
Наиболее близким по технической сущности к заявленной конструкции является гидравлический гаситель колебаний по авторскому свидетельству № RU 2098688 C1 (опубликовано 10.12.1997г), состоящий из корпуса, кожуха, рабочего цилиндра, резервуара, резиновых и металлических втулок, штока с поршнем, который состоит из верхней и нижней частей, между которыми на осях установлены фрикционные планки, выполненные заодно с лопастями, имеющие угол наклона к горизонталям, при этом верхняя и нижняя части поршня имеют раздельные дроссельные каналы, расположенные напротив лопастей, при этом лопасти с фрикционными планками выполнены с таким расчётом, что бы при ходе сжатия демпфера фрикционная планка прижималась к внутренней поверхности рабочего цилиндра, а между лопастью и штоком остался зазор, при ходе растяжения демпфера, наоборот - фрикционная планка полностью отходила от рабочего цилиндра, а лопасть упиралась в шток. Также у него имеется внешняя, по отношению к рабочему цилиндру, полость для компенсации объема вытесняемой штоком жидкости при ходе сжатия, наполнительный и разгрузочный клапаны и другие стандартные элементы. Данная конструкция будет использована, как прототип.
Совпадающими признаками известного технического решения с признаками заявляемого являются: корпус, рабочий цилиндр, шток с поршнем, полость для компенсации объема вытесняемой штоком жидкости при ходе сжатия.
Недостатками данных конструкций гидравлического гасителя колебаний является то, что изобретения были ориентированы на то, что рабочая жидкость находящаяся внутри гидравлического гасителя колебаний нагревается, за счёт чего вязкость жидкости уменьшается и сила трения, создающая гашение практически исчезает. Основная задача, поставленная ими - заключалась в том, чтобы уменьшить время нагрева жидкости.
Задачей предлагаемого нами изобретения является повышение эффективности работы гидравлического гасителя колебаний, его надёжности и долговечности.
Поставленная задача будет решаться тем, что в конструкцию будет встроен дополнительный элемент, являющийся резино-металлическим элементом, выполненный в виде цилиндрической упругой пружины, покрытой сверху резиновой оболочкой, далее будет называться “абсорбер” (сильфон).
Абсорбер универсальное техническое средство, которое позволит не только увеличить сопротивление, повысив гашение колебания, но и будет выступать в качестве защиты поверхности гидравлического гасителя колебаний от попадания пыли, мелких органических элементов и другого мусора, которые так или иначе оседают на узле гидравлического гасителя колебаний во время движения подвижного состава, и со временем приводят к поломке, путём проникновения частиц между штоком и стенками рабочего цилиндра непосредственно в масло.
Решение поставленной задачи позволит получить технический результат в виде повышения эффективности работы гидравлического гасителя колебаний, продления срока службы и улучшение безопасной работы узла.
Технический результат достигается за счет того, что абсорбер(сильфон) будет встроен в конструкцию гидравлического гасителя колебаний, в результате чего будет обеспечено дополнительное сопротивление, а следовательно и дополнительное гашение.
На фиг. 1 показан гидравлический гаситель колебаний (с разрезом), на фиг. 2 - вид сверху сечение по А-А.
Гидравлический гаситель колебаний состоит из рабочего цилиндра 1, внутри которого размещён шток 2, с жестко закреплённым на нём (при помощи штифта14) поршнем 3, который в свою очередь состоит из верхней и нижней частей, между которыми на осях 6 могут свободно поворачиваться фрикционные планки 5, выполненные заодно с лопастями
Гидравлический гаситель колебаний
Рисунок 3.1 - Гидравлический гаситель колебаний (с разрезом) предлагаемой нами конструкции.
Гидравлический гаситель колебаний
Рисунок 3.2 - Гидравлический гаситель колебаний (вид сверху сечение по А-А) предлагаемой нами конструкции.
13. В верхней и нижней частях поршня имеются дроссельные каналы 4, расположенные напротив лопастей 13. Снаружи рабочий цилиндр охвачен защитным кожухом 10. Надпоршневая полость 8, подпоршневая полость 9 и камера 11, предназначенная для компенсации вытесненного штоком объёма жидкости, между рабочим цилиндром 1 и защитным кожухом 10 заполнены рабочей жидкостью. На верхней и нижней частях поршня 3 имеются уплотнительные поршневые кольца 7. Лопасти 13 с фрикционными планками 5 выполнены с таким расчётом, что бы при ходе сжатия демпфера фрикционная планка прижималась к внутренней поверхности рабочего цилиндра, а между лопастью и штоком 2 оставался зазор. Сильфон 16 устанавливается на конструкцию, соединяясь со штоковой головкой с резиновой и металлической втулками 15.
По своим полезным качествам и несложной конструкции, предлагаемый гидравлический гаситель колебаний найдёт широкое применение в транспортном машиностроении, и может составить достойную конкуренцию зарубежным изобретениям подобного типа.
Формула изобретения
1.Гидравлический гаситель колебаний состоящий из корпуса, кожуха, рабочего цилиндра, резервуара, резиновых и металлических втулок, штока с поршнем, который состоит из верхней и нижней частей, между которыми на осях установлены фрикционные планки, выполненные заодно с лопастями, имеющие угол наклона к горизонталям, при этом верхняя и нижняя части поршня имеют раздельные дроссельные каналы, расположенные напротив лопастей, при этом лопасти с фрикционными планками выполнены с таким расчётом, что бы при ходе сжатия демпфера фрикционная планка прижималась к внутренней поверхности рабочего цилиндра, а между лопастью и штоком остался зазор, при ходе растяжения демпфера, с внешней, по отношению к рабочему цилиндру, полостью, для компенсации объема вытесняемой штоком жидкости при ходе сжатия, наполнительный и разгрузочный клапаны, отличающийся тем, что упругий резино-металлический элемент, в виде сильфона со штоковой головкой с резиновой и металлической втулками будет установлен сверху на конструкцию.
ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ
1. В результате проведенного обзора научно-технической и патентной литературы было установлено, что более 30 % всех отказов электровозов (ВЛ-60к и ВЛ-80с) составляют отказы гидравлических гасителей колебаний. Основными неисправностями являются:
- загрязнение рабочей жидкости в ходе эксплуатации, в результате которого гаситель теряет свою работоспособность за счет засорения дроссельных отверстий;
- в ходе старения резины выходят из строя кольцевые уплотнительные кольца, что приводит к снижению эффективности работы гидравлического гасителя колебаний;
- утечка рабочей жидкости из гасителя;
- неисправности клапанной системы;
- механические повреждения отдельных наружных частей и их сопряжений;
- неисправности и износы в узлах крепления гасителей на тележках.
2. Разработана математическая модель для исследования продольных колебаний системы упругих цилиндрических оболочек с учетом влияния пульсирующих потоков рабочей среды для гидравлического гасителя колебаний. Данная механическая модель позволяет описывать происхождение в системе динамические процессы и рассчитывать параметры гасителя с учетом наперед заданных динамических характеристик, что имеет важное значение при расчете и конструировании новых гасителей колебаний для подвижного состава, а также при модернизации существующего. Полученная математическая модель также позволяет произвести оценку влияния конструктивных, силовых, массовых параметров и неровностей пути на процесс колебаний кузова вагона в вертикальной и продольной горизонтальной плоскостях, а также величину динамической нагруженности деталей гидравлического гасителя колебаний.
3. Составлен алгоритм и программа для проведения численных исследований продольных колебаний системы упругих цилиндрических оболочек с учетом влияния пульсирующих потоков рабочей среды для гидравлического гасителя колебаний с подбором рациональных динамических параметров.
4. Проведены численные исследования продольных колебаний системы упругих цилиндрических оболочек с учетом влияния пульсирующих потоков рабочей среды для гидравлического гасителя колебаний с продлением срока службы и улучшением упруго-диссипативных свойств подвески.
5. Созданную методику расчета по подбору рациональных параметров гидрофрикционных демпферов можно широко использовать при проектировании новых конструкций в транспортном машиностроении.
6. Разработана модернизированная конструкция гидравлического гасителя колебаний для одноступенчатого рессорного подвешивания с повышенной демпфирующей способностью с оформлением заявки на изобретение на Патент Республики Узбекистан (№ IАP 2011 0353. Дата подачи заявки на изобретение 21.05.2011 г.) [42]. Задачей предлагаемого нами изобретения является повышение эффективности работы гидравлического гасителя колебаний, его надёжности и долговечности.
Поставленная задача будет решаться тем, что в конструкцию встроен дополнительный элемент, являющийся резино-металлическим элементом, выполненный в виде цилиндрической упругой пружины, покрытой сверху резиновой оболочкой, далее будет называться “абсорбер” (сильфон).
Абсорбер универсальное техническое средство, которое позволит не только увеличить сопротивление, повысив гашение колебания, но и будет выступать в качестве защиты поверхности гидравлического гасителя колебаний от попадания пыли, мелких органических элементов и другого мусора, которые так или иначе оседают на узле гидравлического гасителя колебаний во время движения подвижного состава, и со временем приводят к поломке, путём проникновения частиц между штоком и стенками рабочего цилиндра непосредственно в масло.
Решение поставленной задачи позволит получить технический результат в виде повышения эффективности работы гидравлического гасителя колебаний, продления срока службы и улучшение безопасной работы узла.
По своим полезным качествам и несложной конструкции, предлагаемый гидравлический гаситель колебаний найдёт широкое применение в транспортном машиностроении, и может составить достойную конкуренцию зарубежным изобретениям подобного типа.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Каримов И.А. Мировой финансово-экономический кризис, пути и меры по его преодолению в условиях Узбекистана. / И.А. Каримов.- Т.: Узбекистан, 2009.- 48 с.
2. Челноков И.И. Гидравлические гасители колебаний пассажирских вагонов. М.: Транспорт, 1975.- 73 с.
3. Соколов М.М., Варава В.И., Левит Г.М., Гасители колебаний подвижного состава. Справочник. М.: Транспорт, 1985. - 216 с.
4. Гидравлический демпфер. Авторское свидетельство SU № 1084508, МКИ F 16 F 9/14, опубл. в БИ № 13, 07.04.1984 г.
5. Гидравлический демпфер. Авторское свидетельство SU № 1138568, МКИ F 16 F 9/14 , опубл. в Б И № 5, 07.02.1985 г.
6. Гидравлический гаситель колебаний. Авторское свидетельство SU № 1216475 , МКИ F 16 F 9/14 , опубл. в Б И № 9, 07.03.1986 г.
7.Гидравлический телескопический амортизатор. Авторское свидетельство SU N 1392275, МКИ F 16 F 9/14 , опубл. в БИ № 16, 30.04. 1988 г.
8. Гидравлический амортизатор. Авторское свидетельство SU № 1682677, МКИ F 16 F 9/14 , опубл. в БИ № 37 07.10.1991 г.
9.Гидравлический телескопический амортизатор. Авторское свидетельство SU № 1392276, МКИ F 16 F 9/14 , опубл. в БИ № 16 30.04.1988 г.
10. Гидравлический амортизатор. Авторское свидетельство SU № 1677401, МКИ F 16 F 9/14 , опубл. в БИ № 34, 15.09.1991 г.
11. Гидравлический амортизатор по авторскому свидетельству SU № 1670197, опубл. в БИ № 30, 15.08.1991 г.
12. Гидравлический амортизатор. Авторское свидетельство № 1551866, опубл. в БИ № 11, 23.03.1990 г.
13.Гидравлический амортизатор. Авторское свидетельство SU № 1772462, опубл. в БИ № 40, 30.10.1992 г.
14. Гидравлический демпфер. Предварительный Патент Республики Узбекистан на изобретение № 4227, (авторы: Глущенко А.Д., Хромова Г.А., Аль Махасне Майяс и др. // MKИ F 16 F 1/14), опубликован в бюл. № 1, 31.03.1997 г.
15. Упругий элемент. Предварительный Патент Республики Узбекистан на изобретение № 3255 (авторы: Глущенко А.Д., Хромова Г.А., Аль Махасне Майяс и др. // MKИ F 16 F 1/14) , опубликован в бюл. № 3, 28.03.1995 г.
16. Гидравлический демпфер. Заявка на изобретение на Патент Республики Узбекистан № IAP 20070516 от 25.12.2007 г. Авторы: Хромова Г.А., Хромов С.А., Рихсиев К.К.
17. Хромов С.А. Новый гаситель колебаний с перераспределением энергии гашения и его математическая модель./ Журнал «Наука и образование Южного Казахстана», Республиканский научный журнал, серия «Механика и машиностроение», г. Шымкент, ЮКазГУ, 2006, № 7 (56), с. 125129.
18.Хромов С.А., Рихсиев К.К.. Расчет гидрофрикционного гасителя колебаний с перераспределением энергии гашения. ./ Журнал «Промышленный транспорт Казахстана», 2006, № 3 (9), с. 49ч51.
19.Хромов С.А., Рихсиев К.К. Численные исследования тепловых полей в гидравлических гасителях колебаний пассажирских вагонов. // В сборнике трудов VIII Международной научно-практической конференции «Безопасность движения поездов» , Россия, Москва, МИИТ, 1-2 ноября 2007 г., С. IY-116-118.
20.Вольмир А.С. Оболочки в потоке жидкости и газа (задачи аэроупругости).- М: Наука, 1976. - 416 с.
21.Хромова Г.А. Динамика систем с гибкими рабочими звеньями и приводами с импульсным и пульсирующим потоком рабочей жидкости. Автореферат дисс. д.т.н. М.: МГСУ , 1994.- с.48.
22. Корн Г. , Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров . М.: Наука , 1978. - с.576 .
23. Херхагер М., Партолль Х. Mathcad 2000. Полное руководство. Перевод с немецкого под ред. К.Ю. Королькова. BHV, Киев, 2000.- 400 с.
24. Когаев В.П. Расчеты на прочность при напряжениях, переменных во времени. - М.: Машиностроение, 1977.-232 с.
25. Дьяконов В.П. Энциклопедия Mathcad 2001i и Mathcad 11.- М.: Солон-Пресс, 2004. - 832 с.
26. Макаров Е.Г. Инженерные расчеты в Mathcad. Учебный курс. - СПб.: Питер, 2003.- 448 с.
27. Хромова Г.А., Байгузин И.К. Разработка модели колебаний гидрофрикционного демпфера дискового типа // Сборник докладов Республиканских научно-технических конференций «Современные проблемы механики машин» и «Актуальные проблемы развития наземной транспортной системы», 7-8 октября 2004 г., ИМиСС-ТашИИТ, г.Ташкент, с. 441443.
28. Хромова Г.А., Байгузин И.К. Разработка метода расчета на динамическую прочность вала гидрофрикционного гасителя для электровоза. // Сборник трудов Международной конференции «Элтранс», СПУПС, г. Сан-Петербург, 17-20 ноября 2005, С. 138-142.
29. Хромов С.А., Хайдаров Ю.О. Динамическая модель гидрофрикционного демпфера. // Журнал «Вестник КазНУ», серия: математика, механика, информатика. № 1, 2002 г., С. 234-236.
30. Упругий элемент. Предварительный Патент Республики Узбекистан на изобретение № 05219. Авторы: Хромова Г.А., Глущенко А.Д., Ибрагимов М.А., Худайкулиев Р.Р., Пулатов Ш.А., Опубл. В БИ № 3, 30.05. 2002 г.
31.Хромова Г.А. Разработка метода расчета на динамическую прочность упругих криволинейных поверхностей сложной конфигурации.// Журнал «Вестник ЮКазГУ», серия «Машиностроение», 2007, № 2, С. 43-45.
32.Хромова Г.А., Ибрагимов М.А., Шаров В.Д. Основы инженерной и научной работы: Учебное пособие.-М.: РГОТУПС, 2007.- 115 с.
33. P. Eckwert, J. Frohn. Glasers Annalen, Упругие опорные элементы подвижного состава. Журнал «Железные дороги мира», 2004, № 1/2, S. 48 - 57 . (Интернет - сайт: ЖДМ-online * Информационная служба журнала , www. GDM-online.ru).
34.Хромова Г.А. Кулахметов А.П. Исследование колебаний идеального экипажа локомотива в горизонтальной плоскости при его движении в кривых участках рельсового пути. // Журнал «Промышленный транспорт Казахстана», 2008, № 2, С. 37-39 .
35.Хромова Г.А. Кулахметов А.П. Модернизация узла люлечного подвешивания электровоза ВЛ-80. // Журнал «Магистраль», г. Алматы, КазАТ и К, 2008, № 4, С. 17-19 .
36.Механическая часть подвижного состава. / Под ред. И.С. Бирюкова, А.Н. Савоськина и др. М.: Транспорт, 1992 . - 440 с.
37.Справочник по электроподвижному составу, тепловозам и дизель - поездам. / Под ред. А.И. Тищенко, Т.1, М.: Транспорт, 1976. - 432 с.
38. Феодосьев В.И. Сопротивление материалов. 8-е изд., М.: Наука, 1979. - 560 с.
39. Бабаков И.М. Теория колебаний .- М.: Наука , ГРФМЛ , 1965.-559 с .
40. Основы моделирования динамики подвижного состава электрического транспорта. Методические указания по выполнению практических занятий для магистрантов-электромехаников. // Авторы: Хромова Г.А., Соболев С.В., Салимжанов С.М. Препринт, ТашИИТ, 2008. - 42 с.
41. Устройство и расчет подвижного состава электрического транспорта. Методические указания по выполнению практических занятий для магистрантов-электромехаников. // Авторы: Хромова Г.А., Соболев С.В., Салимжанов С.М. Препринт, ТашИИТ, 2008. - 46 с.
42.Гидравлический гаситель колебаний для одноступенчатого рессорного подвешивания. Авторы: Хромова Г.А., Саидов И.З., Хромов С.А. Заявка на Патент Республики Узбекистан на изобретение № IAP 2011 0353, подана 21.05.2011 г.
43.Писаренко Г.С., Яковлев А.П., Матвеев В.В. Справочник по сопротивлению материалов. Киев: Наукова думка, 1975.- 704 с.
44. Васильев В.З. Краткий курс сопротивления материалов с основами теории упругости: Учебное пособие. - СПб.: Иван Федоров.2001.-256 с.
45. И.З. Саидов, Г.А. Хромова. Исследование влияния импульсных температурных полей на надежность работы гидравлических гасителей колебаний электрического транспорта. В сборнике научных трудов республиканской научно-технической конференции с участием зарубежных ученых «Ресурсосберегающие технологии на железнодорожном транспорте», 2-3 декабря 2010 года, ТашИИТ, Ташкент, 2010 г., С.44-46.
46. И.З. Саидов, научный руководитель: проф. Г.А. Хромова. Разработка модернизированной конструкции гидравлического гасителя колебаний. В сборнике трудов научного семинара молодых ученых «Актуальные проблемы инновационных технологий на железнодорожном транспорте», 25 марта 2011 года, Ташкент, ТашИИТ, С.51-53.
47.Магистрант Саидов И.З. Научный руководитель: проф. Г.А. Хромова. О методике проведения лабораторной работы «Изучение конструкции и оценка работоспособности гидравлических гасителей колебаний». В сборнике трудов научно-методической конференции магистратуры, Ташкент, ТашИИТ, 20 ноября 2010 г., (статья планируется к публикации).
48. Магистрант Саидов И.З. Научный руководитель: проф. Г.А. Хромова. Модернизация конструкции гидравлического демпфера одноступенчатого рессорного подвешивания. В сборнике трудов IХ Межвузовской научно-практической конференции студентов, бакалавров и магистратуры, стажеров и соискателей «Молодой научный исследователь», 13-14 апреля 2011 года, Ташкент, ТашИИТ (статья планируется к публикации).
49. Саидов И.З. Разработка динамической модели гидравлического гасителя колебаний с учетом вязкостного демпфирования. В сборнике трудов Х Межвузовской научно-практической конференции студентов, бакалавров и магистратуры, стажеров и соискателей «Молодой научный исследователь», 3-4 апреля 2012 года, Ташкент, ТашИИТ (статья планируется к публикации).
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Техническое обслуживание и ремонт гидравлических гасителей колебаний вагонов, сроки, параметры диагностики. Мониторинг технического состояния, формирование комплекса методов неразрушающего контроля. Условия и результаты экспериментов на катковом стенде.
дипломная работа [2,0 M], добавлен 16.08.2011Решение планировочной задачи для определения весовых показателей электрического подвижного состава. Определение колебательной модели электромобиля. Расчет мостов, пневмошин, упругих элементов и гасителей колебаний. Определение схемы тягового привода.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 15.03.2015Идентификация характеристик автомобиля по собственным частотам колебаний и сохранению заданных частот при изменениях его параметров. Классификация колебаний автомобиля. Влияние основных характеристик автомобиля на собственные частоты его колебаний.
дипломная работа [709,3 K], добавлен 20.07.2014Устройство рамы тележки. Создание двухосной тележки с центральным рессорным подвешиванием. Расчет на прочность боковой рамы на вертикальные нагрузки. Определение усилий, действующих на колесную пару в кривой пути. Проектирование гасителя колебаний.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 06.08.2013Определение собственных частот колебаний вагона. Расчет параметров гасителей. Проверка рессорного подвешивания на отсутствие "валкости". Расчет динамических боковых и рамных сил при вписывании вагона в кривых участках пути. Расчет запасов устойчивости.
контрольная работа [74,0 K], добавлен 04.01.2011Анализ организации обслуживания, текущего ремонта и экипировки пассажирских вагонов с момента прибытия до момента отправления в рейс. Определение годового фонда рабочего времени и фонда работы оборудования при круглосуточной работе технической станции.
дипломная работа [103,0 K], добавлен 16.08.2011Рассмотрение влияния внешних условий среды на технические характеристики трубопровода. Оценка инерционных поперечных колебаний обтекаемых подводных трубопроводов. Описание возникновения колебаний давления. Расчет силы сопротивления (рассеяния энергии).
реферат [492,9 K], добавлен 01.11.2015Разработка конструкции компрессора высокого давления ТРДД для транспортного самолета на базе существующего авиационного двигателя ТРДД-Д 18Т. Расчет динамической частоты первой формы изгибных колебаний лопатки компрессора и построение частотной диаграммы.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 07.06.2012Крейсерская скорость самолёта. Динамическая реакция на воздействие порыва. Определение частот и форм собственных колебаний консоли крыла закрепленной к фюзеляжу. Распределение воздушной нагрузки по крылу. Определение жесткости консоли методом Релея.
курсовая работа [956,0 K], добавлен 05.10.2015Исследование колебаний подвески с нелинейной характеристикой амортизатора. Расчетная динамическая модель автомобиля. Составление уравнений с помощью уравнений Лагранжа второго рода. Главные коэффициенты демпфирования переднего и заднего амортизатора.
дипломная работа [109,7 K], добавлен 28.04.2011
