Моделирование движения специального подвижного состава на примере электробалластера

Размещено на http://www.allbest.ru/

Моделирование движения специального подвижного состава на примере электробалластера

Лохматов Алексей Анатольевич, аспирант кафедры «Вагоны и вагонное хозяйство» Московского института инженеров транспорта.

Для расследования причин сходов с рельсов специального подвижного состава производятся исследования движения в участке пути с различными характеристиками. Во ВНИКТИ теоретические исследования производятся путем компьютерного моделирования с использованием программного комплекса «Универсальный механизм».

В качестве основных динамических показателей приняты:

рамные силы,

боковые силы,

вертикальные силы от колеса на рельс,

силы реакции в скользунах,

вертикальные зазоры в скользунах,

коэффициент запаса устойчивости колеса от вкатывания на головку рельса.

Коэффициент запаса устойчивости определялся по формуле:

,

где b - угол наклона гребня; m_y - отношение поперечной силы крипа к нормальной силе в контакте «колесо-рельс»; F_y и F_z - фактические боковая и вертикальная силы в контакте «колесо-рельс».

моделирование движение электробалластер рельс

Моделирование движения электробалластера

Электробалластер ЭЛБ-4К представляет собой восьмиосный экипаж, состоящий из двух секций, соединенных шарнирно, установленных на трех ходовых тележках. Одна секция опирается на двухосную и четырехосную тележки, другая секция на двухосную тележку и междусекционный шарнир. Четырехосная тележка представляет собой две двухосные тележки, соединенные специальной балкой. Все двухосные тележки модели 18-100 (ЦНИИ-Х3). Осевая нагрузка на рельсы от колес первой тележки составляет 11,1 тс, второй тележки (четырехосной) - 21 тс, третьей тележки - 16,9 тс, длина по осям автосцепок составляет 50460 мм.

Общий вид модели электробалластера представлен на рисунке 1.

Рис. 1. Общий вид компьютерной модели электробалластера.

Модель построена с использованием подхода системы тел, в соответствии с которым механическая система представляется набором абсолютно твердых тел, связанных посредством шарниров и силовых элементов.

Модель является полностью параметризованной, то есть допускает изменение всех геометрических и физических параметров.

Контактные взаимодействия тел осуществляются с помощью специальных силовых элементов, описывающих контакт отдельных точек одного тела с поверхностью другого.

Модель электробалластера образована 39 абсолютно твердыми телами (две секции кузова, четыре надрессорные балки, одна соединительная балка, 8 боковых рам, 16 клиньев, 8 колесных пар).

Структурное представление модели основано на использовании метода подсистем.

Объект Электробалластер содержит два тела - две секции, соединенные шарниром, и три включенные подсистемы: две Тележки и одна Четырехосная тележка.

При моделировании движения электробалластера в прямых и кривых участках пути различного состояния выявлено, что наименьшей устойчивости против схода обладает двухосная тележка, которая располагается под секцией кузова, опирающейся также на две двухосные тележки, соединенные специальной балкой (далее - четырехосная тележка). На двухосной тележке статическая нагрузка от колесной пары на рельсы составляет 11 тс, что значительно меньше осевой нагрузки равной 22 тс на четырехосной тележке. Наименьшие значения коэффициента запаса устойчивости колеса от вкатывания на головку рельса получены при прохождении двухосной тележкой участка переходной кривой. В этом случае, когда четырехосная тележка находится в круговой части с максимальном возвышением, а двухосная - выходит на участок без возвышения, происходит обезгруживание стороны двухосной тележки ближней к наружному рельсу. В расчетах при моделировании прохождения правой кривой обезгруживалась левая сторона тележки. При этом вертикальная сила от набегающего колеса на рельс снижалась до минимума, и при действии боковой силы, коэффициент запаса устойчивости был ниже 1,0 при минимальном нормативном значении 1,5, принятом для специального подвижного состава (Нормы безопасности специального подвижного состава НБ ЖТ ЦП 035-99). В этом случае происходит вкатывание гребня колеса на головку рельса, что значительно повышает вероятность возникновения схода.

Моделирование движения электробалластера показало, что увеличение вертикального зазора в скользунах приводит к повышению коэффициента запаса устойчивости колеса от вкатывания на головку рельса.

Литература

1. Результаты моделирования движения электробалластера с различными вариантами зазоров в скользунах и параметрами пути. Отчет о НИР №И-32-10, ОАО «ВНИКТИ», г.Коломна, 2010.

2. НБ ЖТ ЦП 035-99. Специальный подвижной состав. Нормы безопасности с изменением № 2 (приказ Минтранса России № 157 от 29 сентября 2008 г.).

3. Методика определения коэффициента запаса устойчивости против схода колеса с рельсов. ИЦ ПС(12) 318100, 318200, 318600, 345100 ТМ383. ВНИКТИ, Коломна, 2008.

4. Специальный подвижной состав. Нормы и требования безопасности, эргономики, санитарно-гигиенические и природоохранные. Основные положения: РД 32.65_96: Утв. и введ. в действие МПС РФ Указанием № 1065у от 03.12.1996; с изм. № 1 МПС РФ Указанием № Р-945у от 16.10.2002.

5. Вагоны грузовые и пассажирские. Методы испытаний на прочность и ходовые качества: РД 24.050.37-95: Утв. и введ. в действие Главным управлением по развитию тяжелого, энергетического и транспортного машиностроения 02.02.1995.

6. Инструкция по текущему содержанию железнодорожного пути, утвержденная МПС России 1 июля 2000 г. № ЦП-774.

7. Инструкция осмотрщику вагонов № ЦВ-ЦЛ-408, 1997.

8. О нормативах содержания ходовых частей грузовых вагонов. Указание ОАО «РЖД» № Н-832у от 7 августа 2003 г.

9. Руководящий документ. Ремонт тележек грузовых вагонов РД32 ЦВ 052-2005.

Размещено на Allbest.ru