Курсовая работа (т): Динамика электроподвижного состава

Динамика электроподвижного состава

Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта.

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионально образования

САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

Кафедра: «Электрический железнодорожный транспорт»

КУРСОВАЯ РАБОТА

На тему: «Динамика электроподвижного состава»

Вариант 36

Выполнил: студент гр 401

Костина К.Е.

Проверил: ст. преподаватель

Лукин Н.Ф.

Самара 2012

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ЗАДАНИЕ И ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

. ПОСТРОЕНИЕ РАСЧЕТНОЙ СХЕМЫ

. ВЕРТИКАЛЬНАЯ СТАТИЧЕСКАЯ НАГРУЗКА

. ИЗМЕНЕНИЕ НАГРУЗОК ПРИ РАБОТЕ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

. ОПРОКИДЫВАЮЩИЙ МОМЕНТ ОТ ДЕЙСТВИЯ ЦЕНТРОБЕЖНОЙ СИЛЫ

. СИЛЫ ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА ТЕЛЕЖКУ ПРИ ДВИЖЕНИИ В КРИВОЙ

. БОКОВОЕ УСИЛИЕ МЕЖДУ КОЛЕСОМ И РЕЛЬСОМ В КРИВОЙ

. ОЦЕНКА БЕЗОПАСНОСТИ ДВИЖЕНИЯ ЭКИПАЖА В КРИВОЙ ПО ВЕЛИЧИНЕ БОКОВОЙ СИЛЫ

. ОЦЕНКА УСЛОВИЙ КОМФОРТА ПО ПОПЕРЕЧНЫМ УСКОРЕНИЯМ

. ОЦЕНКА УСЛОВИЙ КОМФОРТА ПО ВЕРТИКАЛЬНЫМ КОЛЕБАНИЯМ В УСЛОВИЯХ ДИНАМИЧЕСКИХ НАГРУЗОК

ПРИЛОЖЕНИЯ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

ВВЕДЕНИЕ

Данная курсовая работа по дисциплине «Динамика электроподвижного состава» посвящена оценке безопасности движения экипажа в кривой и условий комфорта работы локомотивной бригады и перевозки пассажиров.

Объектом расчетов является унифицированная тележка электропоезда ЭД4М, чертеж которой приведен в приложении. Безопасность обеспечивается в том случае, если система действующих на экипаж сил не нарушает устойчивости движения и не ведет к высоким напряжениям и деформациям в конструкциях экипажа и пути. Для четкого представления системы действующих сил и упрощения расчетов, а также для более детального ознакомления с тележкой необходимо составить расчетную

схему рамы тележки и определить величину статических и динамических нагрузок от оси колесных пар на рельсы, от собственного веса рамы, тяговых двигателей, кузова и неподрессоренных частей, провести анализ жесткости систем центрального и буксового рессорного подвешивания в условиях динамического нагружения. Затем рассчитываются центробежные силы и реакции при движении экипажа в кривой. После определения по результатам предыдущих пунктов суммарных нагрузок от колес на рельсы, необходимо будет оценить, как обеспечиваются условия безопасности и условия комфорта по величине поперечного ускорения. Далее, после определения жесткости систем центрального и буксового рессорного подвешивания необходимо оценить обеспечение условий комфорта элементами этих систем по вертикальным колебаниям при заданных исходных данных движения рассматриваемого электропоезда.

Задание и исходные данные

Определить действующие статические и динамические нагрузки на раму унифицированной тележки моторного вагона электропоезда ЭД4М (Приложение 1), произвести оценку безопасности движения экипажа в кривой и условия комфорта.

Вариант исходных данных

Общие исходные данные

1.     
Построение расчетной схемы

Расчетная схема строится для проведения расчетов на основании чертежа. В расчетной схеме элементы рамы заменяются стержнями, оси которых проходят через центры тяжести поперечных сечений этих элементов. Все стержни принимаются лежащими в одной плоскости. Кронштейны крепления представлены Г-образными консолями в местах установки пружин буксового рессорного подвешивания. Нагрузки от подвески передаются на консольные балки, закрепленные на шкворневой балке.

Рисунок 1.1 - Расчетная схема

Размер тележки ы тележки

2.Вертикальная статическая нагрузка

Рама тележки находится под действием собственного веса элементов рамы с закрепленными на них кронштейнами и деталями ТРП: веса кузова и элементы центрального подвешивания; веса и крутящего момента от консольно-закрепленных тяговых электродвигателей; реакций рессорных подвесок.

Нагрузка от оси колесной пары на рельс определяется по формуле:

; (2.1)

где g=9,81м/сек²;

 - масса вагона в расчете на одну колесную пару.

 кН

Масса вагона определяется по сумме масс отдельных частей:

m_в=m_к+4m_нп+4m_д+2m_р ; (2.2)

где m_к - масса кузова;_нп - масса неподрессореных частей в расчете на одну колесную пару;_д - масса ТЭД ;_р - масса рамы тележки.

m_в=46+4*2,25+4*2,2+2*4=71,8 (т)

Реакции рессор определяются по формуле:

П_ст-m_нп*g=4R ; (2.3)

,91-2,25*9,81=4R

.465=R кН

3. Изменение нагрузок при работе ТЭД

При работе тяговых двигателей силы тяги, реализуемые колесными парами, передаются через буксы на боковины рамы тележек. С боковины через центральную поперечную балку тяговое усилие передается на надрессорную балку, а с нее через шкворень на шкворневую балку кузова.

Рисунок 3.1 - Схема сил нажатия колесной пары на рельсы.

Величина касательной силы тяги одной кп - ТЭД определяется по формуле:

16,75 кН

Момент сопротивления кузова определяется по формуле:

М_т=М_к=F_тк1*z_ш;

где F_тк1 - сила тяги на 1 тележку вагона.

Момент М_т уравновешивается реактивными моментами М_R пар сил 2Rт в точках опоры тележки на рельс. Нагрузка каждого переднего колеса уменьшается, а каждого заднего увеличивается на величину Rт.

Уравнение равенства моментов определяется по формуле:

_тк1*z_ш=2R_т*2а; (3.2)

Где R_т - тяговая реакция колеса.

,75*2*1,03=2R_т*2,6 => R_т=6,635 кН

. Опрокидывающий момент от действия центробежной силы

При движении экипажа в кривой на него действуют распределенные по всей массе центробежные силы, которые заменяются равнодействующей , направленной в сторону наружного рельса.

Рисунок 4.1 - Схема действия сил на экипаж при движении в кривой

Центростремительное ускорение определяется по формуле:

Центробежная сила на одной тележке определяется по формуле:

При возвышении наружного рельса центробежная сила частично компенсируется составляющей силы тяжести.

При этом такое же по величине значение центробежной силы в кривой с возвышением С_в достигается при большей скорости движения:

C_в=С-С^’; (4.4)

C_в=49.54-35.18=14,35кН

Опрокидывающий момент от силы C_в:

М_оп=С_в*h_с; (4.5)

М_оп=15,61*1,585=24,74 кН м

Считается, что безопасность движения обеспечивается, если опрокидывающий момент нее превышает восстанавливающего момента от силы тяжести на плече S с коэффициентом запаса равным 2

Максимально допустимое по устойчивости от опрокидывания центростремительное ускорение:

В кривой без возвышения

Центробежная сила уравновешивается суммой поперечных реакций рельса. Момент этой пары уравновешен моментом реакций на правых и левых колесах тележки.

 кН

Допустимые по опрокидыванию скорости движения в кривой:

Вывод: По результатам проведенных расчетов определили, что условие безопасности при движении в кривой выполняется, опрокидывающий момент не превышает восстанавливающего момента и заданная скорость не превышает расчетные.

. Силы, действующие на тележку при движении в кривой

При входе в кривую на переднее наружное колесо со стороны наружного рельса начинает действовать направляющее усилие У₁, которое понуждает экипаж двигаться по окружности вокруг центра кривой.

Угловая скорость скорость находится по формуле:

Где p - радиус вращения

Рисунок 5.1- Схема действия сил на тележку при движении в кривой.

Величина и направление абсолютных скоростей различна, поэтому удобно представить абсолютную скорость каждой точки как сумму переносной и относительной скоростей.

Абсолютная скорость любой точки тележки:

Относительная скорость любой точки тележки:

Скорость движения в кривой с возвышением:

Полюсное расстояние:

При промежуточной установке тележки ее равновесие под действием рассмотренных систем сил выражается двумя уравнениями, а именно: уравнением суммы проекций всех сил на поперечную ось и уравнением моментов относительно полюса.

Таблица 5.1

Решение системы уравнений