Исследование сил и характера взаимодействия пути и подвижного состава на железных дорогах Казахстана – часть 1

Транспорт      Постоянная ссылка | Все категории

УКД 625.151.01 На правах рукописи

Тулебаев Сакен Коптлеуович

Исследование сил и характера взаимодействия пути и подвижного состава на железных дорогах Казахстана

05.22.06 – «Железнодорожный путь, изыскание и проектирование

железных дорог»

Автореферат

на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Республика Казахстан

Алматы, 2010

Работа выполнена в Казахском университете путей сообщения

Научный руководитель: доктор технических наук

Нусупбекова Г. С.

Официальные оппоненты: доктор технических наук

Нурмамбетов С. М.,

кандидат технических наук

Бекмамбет К. ТМ

Ведущая организация: Казахская академия транспорта

и коммуникаций им. М.Тынышпаева

Защита состоится 25 июня 2010 г. в 16 часов 00 минут на заседании диссертационного совета Д14.64.45 в Казахском университете путей сообщения по адресу: 050063, г. Алматы, мкрн. Жетысу-1, дом 32а, ауд. 101.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Казахского университета путей сообщения по адресу: 050063, г. Алматы, мкр. Жетысу-1, дом 32а, тел.: 8 727-376-74-78, факс: 376-74-81, e-mail: kups@mail. kz.

Автореферат разослан 24 мая 2010 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

А. Кайнарбеков

 

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Рост экономики Казахстана доказывает эффективность построения и реализации собственной модели развития нашей страны. «Стратегия индустрально-инновационнного развития Республики Казахстан на 2003-2015 года», создает условия для дальнейшего развития конкурентоспособной экономики индустрии высоких технологий.

Стратегия определяет основные направления государственной транспортной политики до 2015 года, и представляет собой совокупность политико-экономических и организационно правовых актов, принципов призванных обеспечить комплексность и единство транспортной системы.

При определении сил взаимодействия пути и подвижного состава необходимо особое внимание уделять конструкции подвижного состава и характеру взаимодействия, так как эти силы способны угрожать прочности конструкции и устойчивости колесных пар против схода с рельсов. При прохождении переломных профилей пути динамические нагрузки могут достигать величин для отдельных углов подвижного состава, так как силы квазистатического характера могут привести сходу колесных пар вагонов с рельсов.

В процессе движения подвижной состав вследствие неровности пути, его переменной жесткости и других причин совершает сложные колебания, интенсивности которых зависит от динамических свойств вагонов и пути, и конечно от скорости движения.

Целью работы – является определение сил при взаимодействии пути и подвижного состава в зависимости от скорости движения, параметров пути и подвижного состава.

Идея работы заключается в разработке математических моделей по определению взаимодействия подвижного состава и на их основе дать практические рекомендации по предупреждению контактно-усталостных дефектов в рельсах.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

- провести теоретические исследования по определению расчетных параметров пути: жесткость диссипативных сил, инерционных свойств рельсо-шпальной решетки;

- установить влияние конструктивных параметров подвижного состава по выбору основных параметров рессорного подвешивания, гасители колебаний на основе обобщений результатов динамических испытаний;

- разработать математическую модель взаимодействия подвижного состава на рельсовые нити при вертикальных колебаниях экипажей;

- установить зависимости взаимодействия подвижного состава и пути в зависимости от скорости движения;

- разработать мероприятия по уменьшению контактных напряжений для уменьшения износа колес подвижного состава.

Объектом исследования является динамика взаимодействия системы «экипаж-путь».

Предметом исследования является определение допустимых контактных напряжений в рельсах от колес подвижного состава.

Методы исследования базируются на комплексном подходе к сложной механической системе «железнодорожный путь – экипаж».

Научные положения, выносимые на защиту:

- методика расчета упруго-динамических характеристик железнодорожного пути и динамико-кинематических характеристик подвижного состава;

- математическая модель для линейной расчетной схемы взаимодействия подвижного состава и пути;

- методика определения оценки контактной прочности рельсов;

- математическая модель подвижного состава с двойным рессорным подвешиванием.

Обоснованность и достоверность научных положений и выводов подтверждается применением современных методов механики разрушения, математического анализа, логических математических выкладок, моделированием на ЭВМ и сравнением полученных результатов с экспериментальными данными.

Методы исследования поставленных задачи выполнялось на основе анализа и научного обобщения исследований в области взаимодействия подвижного состава и пути и условий эксплуатации подвижного состава. Результаты исследования движения экипажа получены методами математического моделирования с использованием ЭВМ.

Научная новизна диссертационной работы заключается:

- в развитии численных методов определения параметров подвижного состава;

- в определении значений сил и характера взаимодействия пути и подвижного состава в зависимости от скорости движения и параметров пути;

- в исследовании сил, действующих на путь при вертикальных и боковых колебаниях типового подвижного состава;

- определены максимально и минимально допустимая ширина колеи с использованием геометрических размеров рельсовой колеи и колесных пар, а также значения боковых сил, возникающих при движении подвижного состава по пути.

Практическая ценность работы.

Теоретические расчеты показали, что напряжения с использованием основных параметров, влияющих на контактную прочность рельсов при существующих статических нагрузках максимальные значения контактных напряжений составляет 1380МПа.

Разработаны нормы устройства ширины колеи в кривых различных радиусов и допуски в содержании колеи.

Исследование контактных напряжений позволило выявить влияние различных факторов на их величину и дать практические рекомендации по предупреждению контактно-усталостных дефектов в рельсах.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на заседаниях кафедр «СТС» (Алматы, КУПС), «ТС» (Алматы, КазАТК) на международных научно-практических конференциях: «Инновационные процессы в развитии транспортно-коммуникационного комплекса», Алматы, КУПС, 2009 г., «Повышение эффективности автоматизированных систем управления перевозочным процессом в транспортных системах в новых информационных технологиях», Алматы, КазАТК, 2010 г., «Механика и строительство транспортных сооружений», Алматы, КазГАСА, 2010 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 научных работ, в том числе – в изданиях, рекомендованных комитетом по контролю в сфере образования и науки МОН РК (Магистраль, Вестник КазАТК, ПОИСК).

Личный вклад автора:

- установлены влияние конструктивных параметров подвижного состава по выбору основных параметров рессорного подвешивания;

- установлены зависимости взаимодействия пути и подвижного состава в зависимости от скорости движения;

- разработаны мероприятия по уменьшению контактных напряжений для уменьшения износа колес подвижного состава.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из нормативных ссылок, определений, обозначений и сокращений, введения, пяти разделов, заключения, списка использованных источников и дополнена 3 приложениями.

Основная часть

Во введении обоснована актуальность выбранной темы, определены цели и задачи исследования, указана научная новизна и практическая ценность

Первый раздел посвящен анализу общей схемы решения задачи по взаимодействию пути и подвижного состава.

Вопросами исследования взаимодействия пути и подвижного состава посвящены труды многочисленных ученых, в том числе отечественных – Каспакбаева К. С., Биттибаева С. М., Уразбекова А. К., Солоненко В. Г. и др

Первая крупная научная монография, посвященная обобщению многочисленных исследований работы пути под нагрузкой и динамики подвижного состава была опубликована в 1931г. известным ученым профессором А. М. Годыцким-Цвирко.

В 1933г. в переводе на русский язык вышла значительная по содержанию монография французского ученого Г. Марье, также посвященная взаимодействию пути и подвижного состава.

В последние годы появилось в печати много теоретических и экспериментальных исследований, посвященных науке о взаимодействии пути и подвижного состава.

При движении колеса по рельсу сила динамического давления на рельс изменяется в зависимости от ряда факторов. При известной форме неровности и при известных механических характеристиках пути и подвижного состава можно определить силы взаимодействия колеса и рельса при проходе по неровности.

Для составления расчетных уравнений изобразим силовую систему так, как показано на рисунке 1.

Рисунок 1 – Силовая схема экипажа

Для каждого тела, входящего в рассчитываемую систему, напишем уравнения движения (по Даламберу). При этом принимается, что для каждой массы, кроме рельса, начало отсчета ординат совпадает с положением центра тяжести этой массы, когда экипаж стоит на пpямолинейном участке пути (т. е. в положении равновесия).

Кузов экипажа

; (1)

; (2)

; (3)

; (4)

где сила инерции кузова; сила взаимодействия кузова с первой тележкой; сила взаимодействия кузова со второй тележкой; момент сил инерции кузова при его вращении относительно оси, перпендикулярной к плоскости симметрии пути; L – расстояние между шкворнями тележек; и линейное и угловое ускорение кузова экипажа; масса кузова экипажа; физический момент инерции кузова экипажа.

Для характеристики степени упругости конструкции пути применяется обычно коэффициент упругости, выражаемый величиной упругой просадки, которую вызывает единица нагрузки.

При линейной зависимости между давлением на единицу площади основная шпалы и ее упругой просадкой можно записать

,

где давление в кг на 1см2 постели шпалы;

с – коэффициент податливости основания (коэффициент постели шпалы) в кг/см3;

упругая просадка шпалы в см.

Коэффициент с может быть определен из приведенной выше формулы

При =1 получается, что с=Р, т. е. с – есть сила, приходящаяся на 1см2 постели шпалы, которая вызывает просадку шпалы на 1см.

Этот коэффициент характеризует степень упругости пути. Он зависит от рода и количества балласта, степени его уплотнения, состояния земляного полотна и других условий.

Числовые значения коэффициента податливости упругого основания с, входящего в основную отправную гипотезу Винклера, изменяются в широких пределах и точно еще не определены достаточным количеством опытов и наблюдений. Для характеристики степени упругости конструкции пути применяется обычно коэффициент упругости, выражаемый величиной упругой просадки, которую вызывает единица нагрузки.

При линейной зависимости между давлением на единицу площади основная шпалы и ее упругой просадкой можно записать

,

где – давление в кг на 1см2 постели шпалы;

с – коэффициент податливости основания (коэффициент постели шпалы) в кг/см3;

упругая просадка шпалы в см.

Коэффициент с может быть определен из приведенной выше формулы

При =1 получается, что с=Р, т. е. с – есть сила, приходящаяся на 1см2 постели шпалы, которая вызывает просадку шпалы на 1см.

Транспорт      Постоянная ссылка | Все категории
Мы в соцсетях:




Архивы pandia.ru
Алфавит: АБВГДЕЗИКЛМНОПРСТУФЦЧШЭ Я

Новости и разделы


Авто
История · Термины
Бытовая техника
Климатическая · Кухонная
Бизнес и финансы
Инвестиции · Недвижимость
Все для дома и дачи
Дача, сад, огород · Интерьер · Кулинария
Дети
Беременность · Прочие материалы
Животные и растения
Компьютеры
Интернет · IP-телефония · Webmasters
Красота и здоровье
Народные рецепты
Новости и события
Общество · Политика · Финансы
Образование и науки
Право · Математика · Экономика
Техника и технологии
Авиация · Военное дело · Металлургия
Производство и промышленность
Cвязь · Машиностроение · Транспорт
Страны мира
Азия · Америка · Африка · Европа
Религия и духовные практики
Секты · Сонники
Словари и справочники
Бизнес · БСЕ · Этимологические · Языковые
Строительство и ремонт
Материалы · Ремонт · Сантехника