авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 6 |

Исследование безопасности и устойчивости движения поезда по пути произвольной пространственной конфигурации

-- [ Страница 2 ] --

Апробация работы. Основные положения работы доложены и получили одобрение на заседаниях кафедр «Строительство транспортных сооружений» КУПС, «Строительство» КазАТК им. М.Тынышпаева, а также на международных научно-практических конференциях: «Инновационные процессы в развитии транспортно-коммуникационного комплекса» (Алматы, КУПС, 2009), «Научная индустрия европейского континента» (Чехия, 2009), «Инновационные процессы в развитии транспортно-коммуникационного комплекса» (Алматы, КазАТК, 2009), «Ресурсосберегающие технологии на железнодорожном транспорте» (Ташкент, ТашИИТ, 2009), «Повышение эффективности автоматизированных систем управления перевозочным процессом в транспортных системах в новых информационных технологиях» (Алматы, КазАТК, 2010), «Механика и строительство транспортных сооружений» (Алматы, КазГАСА, 2010).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 40 печатных работ, в том числе в изданиях, рекомендованных КНАСОН МОН РК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести разделов, заключения, списка использованной литературы.


Основная часть


Во введении дан обзор литературы по исследованию динамики поезда, показана актуальность темы работы, сформулирована постановка решаемой задачи.

В целях отражения в искомой рас­четной схеме лишь наиболее существенных для изучаемого движения поезда свойств реальной системы поезд-путь в основу выбора та­кой схемы положен принцип дискретизации системы на элементы и за­мены их динамическими аналогами с последующим синтезом обобщенной внутренней структуры имитационной системы. Для достижения разумного компромисса между универсальностью, в смысле возможнос­ти решения достаточно широкого круга задач динамики поезда, и эф­фективностью при решении каждой такой задачи указанная расчетная схема при минимально возможной сложности должна допускать доста­точно глубокую декомпозицию и глобальное агрегирование, если это требуется (допускается) решаемой задачей, без принципиальных трудностей при построении и реализации соответствующих моделей движений.

Для построения аналитической математической модели движения поезда по пути произвольной пространственной конфигурации выбирается расчетная схема системы поезд-путь. Она представляется в виде агрегата звеньев, каждое из которых, в свою очередь, является расчетной схемой одного из элементов системы - экипажа или пути. Структура такого агрегата, т.е. способ соедине­ния его звеньев, выбирается таким образом, чтобы учесть реальный ха­рактер динамических взаимодействий между упомянутыми элементами.

Исходя из изложенного полагается, что в состав поезда включены идентичные четырехосные грузо­вые вагоны, имеющие одноступенчатое рессорное подвешивание и пят­никовое опирание кузовов на тележки, а динамические схемы локомо­тивов сведены к аналогичным вагонным. В таком случае расчетная схема i-го экипажа поезда принимается в виде агрегата трех опорных тел (рисунок 1). Под опорными понимаются сво­бодные твердые тела, не связанные друг с другом, до их объедине­ния в агрегат. Одно из них массой mi соответствует обрессоренным частям экипажа: кузову и надрессорным балкам, а два другие массой mi1 каждое - необрессоренным: рамам тележек, буксовым уз­лам, колесным парам. Тогда у каждого агрегата, имитирующего экипаж, будет такая структура, т.е. способ соединения составляющих его опорных тел, в которой тела mi1 соединены с телом mi - податливыми элементами, имитирующими рессорное подвешивание. Предполагается, что в тела mi1 включены по две колесные пары, имеющие возможность лишь вращаться вокруг своих осей.

Рисунок 1 – Расчетная схема экипажа

Вследствие специфичности наложенных на экипаж связей не допускаются взаимные продольные перемещения указанных тел, но допускаются обезгруживания тележек, вплоть до отрыва подпятников от пятников.

Упруго-диссипативные свойства кузова и автосцепок экипажа имити­руются деформируемыми блоками. Каждый такой блок (рисунок 2) состоит из упругих элементов: одного жесткостью , четырех жесткостями по , и одного жесткостью , а также диссипативных элементов: одного с коэффициентом вязкой диссипации , четырех с коэффициентами , и одного с коэффициентом . Элементы и имитируют податливые свойства кузова и поглощающих аппаратов автосцепок при растяжении-сжатии, элементы и - крутильные свойства тех же конструкций, а элементы , , , - изгибные свойства кузова в вер­тикальной и горизонтальной его продольных плоскостях симметрии. В описываемой расчетной схеме экипажа учитывается также наличие попе­речных по отношению к осям сцепок, вертикальных и горизонтальных зазоров между их хвостовиками и ударными розетками. Принимается, что в случае, когда вертикальная продольная плоскость симметрии экипажа компланарна плоскости, касательной к поверхности, направляющей которой является ось пути, а образующей - бинормаль к этой кривой в каждой ее точке, средние радиусы катания бандажей колесных пар экипажа равны и они катятся без проскальзывания.

При решении большинства практически важных задач динамики поезда приходится принимать во внимание зазоры в упряжи, работу поглощающих аппаратов, иные существенные нелинейности системы. Это обусловливает необходимость при рассмотрении нестационарных продольных колебаний в качестве его расчетной схемы принимать цепочку абсолютно твердых тел, соединенных существенно нелинейными податливыми элементами.

Рисунок 2 – Расчетная схема деформируемого блока экипажа

Естественным развитием такой схемы на случай исследования пространственных движений на пути произвольной конфигурации является трехмерный ее аналог. Поэтому в качестве расчетной схемы поезда (рисунок 3) принимается пространственная цепочка экипажей, соединенных существенно нелинейными безынерционными податливыми агрегатами. Каждый такой агрегат синтезирует в себе свойства как описанных элементов, ими­тирующих податливые свойства кузовов и автосцепок сопрягаемых эки­пажей при растяжении-сжатии и кручении, так и продольного - вдоль оси сопряжения - и крутильного - вокруг этой оси - зазоров кине­матической цепи: сопрягаемые экипажи - соединяемые автосцепки. Указанные податливые агрегаты (рисунок 3) распола­гаются вдоль продольных осей имитационных межэкипажных соединений и крепятся каждый к телам и агрегатов, имитирующих со­прягаемые экипажи, с помощью пространственных шаровых закры­вающихся шарниров. Под последними подразумевается имитационное отражение в расчетной схеме поезда того факта, что, как отмечено при описании схемы экипажа, в действительности свободные повороты хвостовиков сопряженных автосцепок относительно продольных осей кузовов своих экипажей возможны лишь в пределах поперечных зазоров между их гранями и стенками ударных розеток, а также в пределах крутильных зазоров - вокруг своих продольных осей. Таким образом, усилия - продольные и поперечные по отношению к оси сопряжения, а также крутящие моменты вокруг этой оси - между экипажами могут передаваться лишь после «закрытия» соответствующего зазора. Кроме того, считается что продольная ось межэкипажного соединения является отрезком прямой, т.е. не имеет излома в месте соединения головок автосцепок.

Путь представляется в виде полупространства, ограниченного лен­точной поверхностью, определяемой рабочими поверхностями головок рельсовых нитей, которые считаются имеющими бесконечные жест­кости во всех направлениях, кроме поперечно-горизонтального, не имеющими локальных неровностей ни в одном из направлений и симмет­ричными относительно оси пути. В расчетной схеме системы принимается во внимание на­личие разбегов колесных пар в колее. Основные параметры пути, не­обходимые в расчетах, - длины участков, их кривизны в плане и про­филе, пространственные координаты точек оси, продольные и попереч­ные уклоны, азимутальные углы и т.д. - определяются технической документацией по его возведению.

  Расчетная схема поезда Учет-21

Рисунок 3 – Расчетная схема поезда

Учет неголономности связей в расчетной схеме рельсового экипажа не приближает модель его движения к дей­ствительности. На основании этого предполагается, что на опорные те­ла расчетной схемы системы при их агрегировании наложены только голономные связи и поэтому она является голономной.

Выбранная таким образом расчетная схема системы в зависи­мости от решаемой задачи и целей исследований без выхода за рамки предлагаемой методики моделирования динамики поезда может быть лег­ко трансформирована как в сторону более подробного рассмотрения отдельных элементов - путем декомпозиции их расчетных схем, так и в сторону усечения - путем объединения тел таких схем в укрупненные. Однако необходимая степень детализации или возможность усе­чения упомянутой расчетной схемы системы в каждом конкретном слу­чае должна быть обоснована. Указанное значительно повышает универ­сальность предлагаемой методики моделирования движения поезда, т.е. расширяет круг задач его динамики, эффективно решаемых с ее исполь­зованием.

Как известно, вид математической модели движения зависит от выбора координат, в которых оно рассматривается. Сравнительная ограниченность района в отношении скорости движения железнодорожного поезда позволяет рассматривать его происходящим около «плоской неподвиж­ной» Земли. Иными словами, при рассмотрении такого движения геотопическую (жестко связанную с поверхностью Земли) систему отсче­та можно приближенно считать инерциальной. Исходя из изложенного движение экипажа поезда по пути рас­сматривается с использованием следующих правых взаимоподвижных декартовых си­стем координат:

1 Неподвижной инерциальной базовой геотопической , плоскость которой занимает некоторое заданное неизменное положение, а ось направлена вверх. В зависимости от способа введения эта система координат может связываться либо локально с элементом пути (при этом каждый из них имеет свою неподвижную си­стему), либо глобально со всем его участком, на котором рас­сматривается движение поезда. При первом способе введе­ния (рисунок 4, а) неподвижная система ориентируется так, что проек­ции оси элемента пути (к которому она относится) на ее плоскости и являются дугами окружностей некоторых постоянных (в пределах такого элемента) радиусов. При втором способе введения (рисунок 4, б) плоскость такой системы удобно расположить компланарно плоскости местного горизонта на уровне моря (так как при этом аппликата любой точки оси пути есть ее высота над этим уров­нем - величина, определяемая строительной документацией по его возведению), а ось - так, чтобы она занимала положение, об­ратное азимутальному (т.е. была направлена с севера на юг).

а б

Рисунок 4 – Способы введения неподвижной системы координат

Ось при этом автоматически занимает положение местной вертикали. Каждый из указанных способов введения неподвижной системы имеет при решении конкретной задачи определенные преимущества и недос­татки, так что выбор между ними определяется обеспечением удобст­ва рассмотрения. Для определенности рассуждений далее везде будет предполагаться второй способ введения такой системы координат.

а б

  Пространственная ориентация-31

Рисунок 5 – Пространственная ориентация скоростной (а) и поточной (б) систем координат

2 Скоростной естественной (рисунок 5, а), начало которой скользит вдоль кривой оси пути со скоростью движения экипажа, а оси вместе с соединяющими их координатными плоскостями образуют сопровождающий трехгранник этой кривой. Ось при этом имеет направление . С каждым экипажем связывается одна такая система, характеризующая его невозмущенное движение вдоль оси пути.

3 Поточной (рисунок 5, б), отличающейся от скоростной лишь тем, что ее плоскость повернута относительно плоскости на угол скоростного крена . У этих систем, естественно, совпадают начала (точки и ) и оси и . Ось же поточной системы скользит по головкам рельсовых нитей. С экипажем связывается одна поточная система, отслеживающая прост­ранственную конфигурацию поверхности пути, по которому он движется.

4 Связанной (рисунок 6), каждая из которых относится к одному из тел расчетной схемы экипажа. Начало такой системы совпадает с центром масс упомянутого (n-го) тела, а оси явля­ются его главными центральными осями инерции. Для экипажа вводится столько связанных систем, сколько опорных тел в его расчетной схеме.

Рисунок 6 – Расположение связанной системы координат одного из тел расчетной схемы экипажа

Попарное пространственное взаиморасположение введенных коор­динатных систем определяется линейными и угловыми координатами (по­следние из которых составляют одну из полных систем самолетных углов) следующим образом:

- каждой из связанных систем координат относительно поточной того же экипажа (рисунок 7) - линейными координатами , , (характеризующими колебания подергивания, бокового относа и подпры-гивания п-го тела расчетной схемы экипажа) и угловыми: углом атаки (галопирования) между вектором скорости экипа­жа (осью ) и плоскостью ; углом скольжения (виляния) между проекцией на плоскость и осью , углом поперечной (боковой) качки , между осью и плоскостью ;

- поточной системы координат относительно неподвижной (рисунок 8) - линейными координатами (определяющими пространственное положение точки оси пути) и угловыми: углом наклона оси пути - между осью и плоскостью , углом ее отклонения между проекцией на плоскость и осью , углом боковой подуклонки между осью и плоскостью - в совокупности с линейными координатами, определяющими простран­ственное положение элемента поверхности пути;

Рисунок 7 – Пространственное взаиморасположение связанной и поточной систем координат

Рисунок 8 – Пространственное взаиморасположение поточной и неподвижной систем координат



Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 6 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.