Октябрь 2020
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
 1234
567891011
12131415161718
19202122232425
262728293031  

ОСОБЕННОСТИ УТОЧНЕННОГО РАСЧЕТА АМОРТИЗАТОРОВ, РАБОТАЮЩИХ ПРИ СОУДАРЕНИИ ВАГОНОВ

В отличие от условий работы одного амортизатора на жест­ком неподвижном основании, при соударении вагонов совместно работают два амортизатора, установленных на передвигающихся вагонах. Кроме энергии удара, воспринимаемой амортизаторами, часть энергии расходуется на последующее движение вагонов, на деформацию их конструкции и грузов. Чтобы при расчете амортизаторов, работающих в указанных условиях, использовать ранее выведенные формулы, нужно внести коррективы, учитывая следующие обстоятельства.

1. Энергия, воспринимаемая одним амортизатором при соуда­рении вагонов с массами М{=М2—М (без учета деформации вагона и груза), равна, согласно формуле (89),

Mv?

= (172)

Вместо энергии, воспринимаемой амортизатором на абсолютно жестком основании:

Mv

Э = —^. (173)

Ряющей массы в процессе удара равна скорости скольжения, то при соударении вагонов этого равенства не будет.

Фиг. 45. Схема относительного изменения скорости вагонов при их сближении в про­цессе удара.

подпись: 
фиг. 45. схема относительного изменения скорости вагонов при их сближении в процессе удара.
Для наглядной оценки скорости скольжения рассмотрим схему фиг. 45, на которой обозначим через ъв скорость сближе­ния вагонов с массами М и М2 *в процессе ударного сжатия. Ве­личина сближения вагонов равна суммарному сжатию двух по­глощающих аппаратов. Очевидно, скорость скольжения клиньев, находящихся по середине между вагонами, будет равна поло­вине скорости юв9 что видно из графика изменения относительных скоростей. Следовательно, скорость скольжения в начале удара будет

= (174)

Если подставить соотношение (174) в формулу (173), полу­чим выражение (172).

Учитывая эти осо­бенности, расчет амор­тизаторов, установлен­ных на вагонах, можно вести по1 ранее выве­денным формулам в порядке, показанном на примере, приве­денном в конце главы.

Можно также получить следующие расчетные формулы, в ко­торые непосредственно входит скорость соударения вагонов.

Величина сжатия хпол амортизатора на вагоне из фор —

Мулы (137) после замены Щ = будет

Хпол==]/Г 4ж^с (1 + "з~ * ~с Х)в) "1" Х0 ~ хо — (175)

Следовательно, для рассматриваемого случая коэффициент кв равен

Кв= 1 “Ь "з~ * (176)

И уравнение (175) можно записать так:

Хпол = цсЖ кв + Х1 — хо• (177)

Сравнивая величину кв [формула (176)] с соответствующей величиной к [формула (138)], убеждаемся, что при равных ско­ростях удара соотношение между ними будет

Следовательно, кв<к, поэтому снижение эффективности за счет — изменения коэффициентов трения при соударении вагонов оказывается менее существенным, чем при копровых испытаниях. Соответственно изменяются И коэффициенты І, П, и Фа» ПРИ вы­числении которых в формулы (146), (147) и (143) нужно под­ставить коэффициенты кв вместо к. Для определения численного значения кв можно пользоваться графиками для множителя к (см. фиг. 44), задаваясь произведением bve вместо bv0 и произ­водя перерасчет по формуле (178).

Для определения скорости ve3 соударения вагонов, при кото­рой закрываются амортизаторы, *по аналогии с формулой (140) н-апишем:

ОСОБЕННОСТИ УТОЧНЕННОГО РАСЧЕТА АМОРТИЗАТОРОВ, РАБОТАЮЩИХ ПРИ СОУДАРЕНИИ ВАГОНОВ

Силу при соударении вагонов найдем из выражения (141),

ОСОБЕННОСТИ УТОЧНЕННОГО РАСЧЕТА АМОРТИЗАТОРОВ, РАБОТАЮЩИХ ПРИ СОУДАРЕНИИ ВАГОНОВТакже подставив v0 = — у-:

(180)

Энергию удара, /которую способен воспринять каждый из двух аппаратов, находящихся на ударяющихся вагонах равной массы, определим, преобразуя формулу (177), имея в виду выражение (172) при Vl = ъв и пренебрегая деформацией конструкции самого вагона:

(181)

подпись: (181)Фсж (х2 4- 2хх0)

Как видим, формула (181) соответствует формуле (26), так как энергия, которую способен воспринять аппарат, зависит только от его параметров и скорости скольжения, учитываемой множителем кв. Следовательно, эффективность амортизатора изменяется в зависимости от условий его работы в следующем соотношении:

ОСОБЕННОСТИ УТОЧНЕННОГО РАСЧЕТА АМОРТИЗАТОРОВ, РАБОТАЮЩИХ ПРИ СОУДАРЕНИИ ВАГОНОВ

Где Эі и К — эффективность и коэффициент чувствительности амортизатора для удара массой М со скоростью г>і, обеспечи­вающей полное закрытие амортизатора;

Э2 и к2— то же для удара массой М2 со скоростью v2.

Сопоставляя формулы (177), (180) и (181) с соответствую­щими уравнениями (93), (94) и (26) для случая МХ=М2 и с= 1, убеждаемся, что они отличаются только множителем кв, который учитывает — влияние изменения коэффициентов трения в функции скорости скольжения. Для учета влияния деформации вагона и груза в формулы (177), (180) и (181) вводим множитель с, так же как в формулах (93), (94) и (26).

Построить силовые характеристики и рассчитать эффектив­ность поглощающего аппарата [8] Ш-2-Т (см. фиг. 3,в), предназ­наченного для шестиосных полувагонов весом брутто 6=126 т.

Имеем: ход аппарата л:= 120 мм (вместо 70 мм у аппарата Ш-1-Т); углы клиньев (см. фиг. 2) а = 51°, (3 = 7°, у=2°у 0 = 60°; пружины заневоленные ,из стали 60С2ХФА. Размеры наружных и внутренних пружин (соответственно): £? = 36 и 22 мм, £>=155 и 88 мм, п = 4,4 и 9, свободная высота пружины Нсв=366 и 373 мм. Суммарная жесткость комплекта пружин

Ж = жн + жв — 95 500 + 40 500 =136 000 кГ/м.

Материал корпуса и фрикционных элементов такой же, как у аппарата Ш-1-Т по ГОСТу 9364-60. Более подробные сведения об аппарате Ш-2-Т приведены в работе (1].

Расчетные коэффициент и угол трения покоя для приработан­ных главных поверхностей принимаем согласно табл. 2:

/о = 0,41 и р = 22°18′.

Учитывая желобчатую поверхность трения, имеем

/п = Аг = °,41. = — ттШг = 0,473; р: = 25°20′.

•’о sm 0 sin 60 0,866 ’ ’ ro

Поправки на угол а по формуле (12) не вносим, так как при­нятый угол а = 51° мало отличается от угла б^ЗО’. Коэффициент и угол трения для вспомогательных поверхностей берем /=0,15 и р = 8°30/. Принимаем 6 = 0,1 сек/м. Расчетные коэффициенты А, В, С и D определим по формулам (152), предварительно еычислив tg(a + p) =tg(51° + 8°30/) = 1,697; tg(|3 + p) =tg(7°-h

+ 8°307)= 0,277:

A = 2 [I —/’ tg T + (f’o + tg T) tg (P + P)] =

= 2 [1 — 0,473 • 0,035 + 0,508 — 0,277] = 2,249;

B = b[ 1 +/otgT-(/o-tgT)tg(P + p)]:= = 0,1 [1 +0,473 • 0,035 — 0,438 • 0,277] =0,089 сек! м C = 2[l -/otgT-(/o + tgT)tg(a + P)] =

= 2(1 -0,473 • 0,035-0,508 • 1,697] =0,241;

D=b[ 1 +/otgT + (/o —tgT)tg(« + p)] =

= 0,1 [1 +0,473 • 0,035 + 0,438 • 1,697] =0,176 Сек/м.

Статический коэффициент передачи фрикционной части в конце сжатия при скорости скольжения, равной нулю (о = 0), по формуле (127) получим

Ф — ^ — 2,249 ____ о оо

С ~ 0,241

Коэффициент к по формуле (138) будет

1 I 2 £> 1 , 2 0,176 • у0 1 , а у|07

К I ^ ^0 I | —^ 0 241 О>487т^0.

Решая уравнение (НО,), найдем «закрывающую» скорость скольжения в начале удара v0з, полагая, что аппарат, сжимаясь на весь ход л: = 120 мм, воспринимает всю энергию, сообщаемую аппарату при ударе:

< (* + ~т — 1Г = + 2х»х°)•

Ход пружины согласно формуле (20)

= = ‘ 120=1 >049 ; 120= 126 мм.

Начальную затяжку пружин х0п найдем по величине на­чальной затяжки аппарата л;0 = 23 мм:

Х0п = 1х0= 1,049 • 23 = 24,0 мм;

VI (1 + 0,487щ3) = ■136-°?ййй ‘: 9,81 (0’1263 + 2 • °’126 • °’024) ял и

•0^(1 + 0,487г>0з) = 2,18, откуда г>0з=1 ,18 м/сек.

Соответствующая скорость ‘соударения вагонов ьв [формула (174)]

^ = 2^ = 2 • 1,18 = 2,36 м/сек = 2,36 • 3,6 = 8,49 км/ч..

Коэффициент к при скорости у0з

К= 1 + 0,487®0з = 1 + 0,487 • 1,18=1,574.

Коэффициент передачи в начале сжатия

^ ___ Л Вио _______ 2,249 + 0,089 • 1,18 ____ — 0.

™ — С + £>г/0 ~~ 0,240 + 0,176-1,18 ~ °>**-

Начальное сопротивление аппарата

Р0 = %жх0п = 5,24 • 136000 • 0,024= 17 100 кГ.

Сила в конце сжатия аппарата [формула (14)]

Р=$сж(х„-Ьлгол) = 9,33 • 136000-(0,126+ 0,024) = 190500 кГ. 106Статическая эффективность аппарата (в предположении, что при весьма медленном сжатии коэффициенты трения остаются постоянными и равными /0 = 0,41, /2 = /з = 0,15)

Э

подпись: э^сж (х2п + 2хпхш)

2

13 950 к Гм.

подпись: 13 950 к гм.9,33 • 136 000 (0,1262 + 2 — 0,126 • 0,024)

Эффективность при соударении вагонов со ско-ростью V 8,49 км/ч

13 950 1,574

8850 кГм.

С

К

подпись: 13 950 1,574
подпись: с
к
подпись: 8850 кгм.

Силовую характеристику аппарата строим по формулам (136) и (125). Задаваясь произвольными значениями скорости скольжения (меньшими ^оз = 1,18 м/сек), по формуле (136) опре­деляем соответствующие величины сжатия амортизатора х. Под­ставляя эти значения V и х в формулу (125), ‘вычислим .величины сил в (Процессе сжатия. Поскольку при вычислении В и О прини­мался коэффициент Ь с размерностью сек/м, соответствующую размерность нужно принимать и для других величин. Результаты такого расчета приведены в табл. 10.

Таблица 10

Скорости скольжения в процессе удара V в м/сек

1,0

0,8

0,6

0,4

0

Величина сжатия пру­жины хп [формула (136)] в м

0,064

0,0933

0,110

0,120

0,126

Величина сжатия аппа —

Хп

Рата х — . в м

С*

0,061

0,089

0,105

0,1145

0,120

Динамический коэффи­циент передачи

А + Ву

— С + Ок

5,62

6,08

6,64

7,34

9,33

Сила удара

Р = <Ьдж (хп + Лол) в кГ

67 100 1

_Л>

96 600

121 000

143 700

190 500

подпись: скорости скольжения в процессе удара v в м/сек 1,0 0,8 0,6 0,4 0
величина сжатия пружины хп [формула (136)] в м 0,064 0,0933 0,110 0,120 0,126
величина сжатия аппа-
хп
рата х — . в м
с* 0,061 0,089 0,105 0,1145 0,120
динамический коэффи-циент передачи
а + ву
- с + ок 5,62 6,08 6,64 7,34 9,33
сила удара
р = <ьдж (хп + лол) в кг 67 100 1
_л> 96 600 121 000 143 700 190 500

Аналогично был проведен расчет силовой характеристики при скоростях удара у0=1,0; 0,8 и 0,6 м/сек, соответствующих ско­рости соударения вагонов ив—2; 1,6; 1,2 м/сек. По результатам расчета построены графики силовых характеристик (фиг. 46). Как указывалось в гл. II, влияние «отскоков» в начале хода

Амортизатора изменяет характеристику в сторону уменьшения силы, поэтому в этой зоне кривые изменения сил на графике по­казаны штриховыми линиями. Этими расчетами не учитывалось

ЬО

подпись: ьо

80 к мм

подпись: 80 к ммВозможное изменение силы в про­цессе сжатия за счет релаксацион­ных колебаний.

Для оценки достоинств формы полученных силовых характеристик определим коэффициенты £ и П по формулам (146) и (147).

При различных скоростях удара имеем:

1) = 1,18 м/сек; /с = 1,576; х =

= 12,0 см; л:0 = 2,3 см,

Х -{- 2х0

О

подпись: о^ 2к (X + Х0)

_ 12,0 + 2-2,3 _По7.

2 • 1,576 (12,0 + 2,3) — и,,3/ ’

Е = Пх = 0,37 ■ 12,0 = 4,45 см. При х;0 ~ 1,0 м/сек, к —

=1 + 0,487 • 1 = 1,487, *=10,1 см, *0 = 2,4, /7 = 0,4, $ = 4,04.

При ^0 = 0,8 м/сек, к= 1 +0,487 • 0,8=1,39, *=7,37 см,

Х0 = 2,4, Л= 0,448, 6 = 3,305.

При г;0 = 0,6 м/сек, к =1,292, * = 4,86 см,

Х0 = 2,4 см, П= 0,515, 6 = 2,5.

Сопоставляя коэффициенты к и П при разных скоростях удара 0О, видим, что по мере увеличения скорости удара коэффи­циент чувствительности к растет, а полнота диаграммы П умень­шается, что указывает на качественное ухудшение характери­стики по мере роста скорости удара. На первый взгляд может показаться, что рост коэффициента эффективности | противоре­чит этому. Однако в данном случае нужно иметь в виду, что при увеличении хода количество воспринимаемой энергии растет быстрее, чем сила. Поэтому, сравнивая амортизаторы с помощью коэффициента следует рассматривать их характеристики при равном ходе х.

Комментарии запрещены.