РАЗРАБОТКА ОБОБЩЕННОЙ ДИНАМИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ГИДРОФРИКЦИОННОГО ГАСИТЕЛЯ КОЛЕБАНИЙ С УЧЕТОМ ВЯЗКОСТНОГО ДЕМПФИРОВАНИЯ - Разработка модернизированной конструкции гидравлического гасителя колебаний электровоза

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 ее 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.

расчетная схема для гидравлического гасителя колебаний предлагаемой нами конструкции и действующие силы, (где обозначено

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)

Похожие статьи




РАЗРАБОТКА ОБОБЩЕННОЙ ДИНАМИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ГИДРОФРИКЦИОННОГО ГАСИТЕЛЯ КОЛЕБАНИЙ С УЧЕТОМ ВЯЗКОСТНОГО ДЕМПФИРОВАНИЯ - Разработка модернизированной конструкции гидравлического гасителя колебаний электровоза

Предыдущая | Следующая