Строительная механика (стр. 1 из 7)

МПС РФ

Уральский государственный университет путей сообщения

Кафедра “Вагоны”

Курсовой проект

По дисциплине “Строительная механика и динамика вагонов”

Екатеринбург

2001

Содержание

1 Цель работы и решаемые задачи

2 Объект исследования

3 Динамическая система и метод расчета

3.1 Допущения по расчетной модели

3.2 Источник возмущений

3.3 Метод расчета и уравнения колебаний системы

3.4 Структура физико-математической модели динамической системы и ее топологическая модель

4 Инерционно-топологическая модель вагона

4.1 Характеристика инерционно-топологической подсистемы

4.2 Характеристики инерции

4.3 Математическая инерционная модель

5 Виброзащитная модель динамической системы

5.1 Характеристики рессорного подвешивания двухосной тележки грузового вагона

5.2 Нагруженность системы силами упругости и реакциями сил упругости

5.3 Математическая модель виброзащитной системы вагона

6 Внешняя нагруженность динамической системы

6.1 Физическая модель нагруженности вагона

6.2 Математическая модель внешних возмущающих нагрузок

6.3 Математическая модель динамики вагона на рессорах

7 Свободные колебания вагона на рессорах

7.1 Уравнения свободных колебаний вагона

7.2 Определение частот свободных колебаний

7.3 Формы колебаний вагона

8 Вынужденные колебания вагона на рессорах

8.1 Резонансные колебания кузова вагона

8.2 Определение параметров гасителей колебаний

Литература

1 Цель работы и решаемые задачи

Целью работы является:

- изучение метода расчета динамической системы;

- исследование колебаний вагона на рессорах.

Решаемые задачи:

- определение характеристик расчетных моделей подсистем;

- изучение свободных и вынужденных колебаний;

- определение параметров гасителей рессорного подвешивания вагона.

2 Объект исследования

Объектом исследования является модель крытого вагона 11-066 с одинарным рессорным подвешиванием.

Таблица 2.1

Характеристика задания

№ вар	Тип вагона и его модель	Степень загрузки		Число пружин в рессорном комплекте	Неровность (П,К)
		по массе	по объему		амплитуда , мм	длина волны , м
1	11-066	1	1	7	8	12,5

Таблица 2.2

Параметры модели кузова и груза

Название элемента	Обозначение параметра	Значение
Внутренние размеры кузова, мм: – длина; – ширина; – высота по боковой стене	L B H	13844 2760 2791
База модели, мм	2l	10000
Размеры элементов кузова, мм: – толщина торцевой стены; – толщина боковой стены; – высота рамы.	aT aБ hp	20 20 360
Поперечное расстояние между осями рессорного подвешивания, мм:	2b	2036
Массы вагона (тары), кг;	MВ	22000
Масса груза, кг;	MГ	68000
Масса тележки, кг;	MТ	4800
Масса надрессорной балки, кг;	MНБ	600

3 Динамическая система и метод расчета

3.1 Допущения по расчетной модели

При выборе динамической расчетной модели принимаем следующие допущения:

· динамическую систему представляем в виде системы твердых тел;

· полагаем, что в рессорном подвешивании отсутствуют диссипативные силы сухого и вязкого трения, система вследствие этого будет являться консервативной;

· грузы рассматриваем как твердые тела с жестким присоединением к кузову вагона;

· рессорные комплекты тележек имеют линейную силовую характеристику;

· путь считаем абсолютно жестким.

3.2 Источник возмущений

В качестве источника возмущения принимаем гармоническую неровность первого вида:

,(3.1)

где

- частота изменения гармонической неровности:

,(3.2)

- скорость движения вагона.

3.3 Метод расчета и уравнения колебаний системы

Физическая модель метода расчета

Для расчета системы используем метод реактивных усилий. Колебания кузова в пространстве определяем по движению центра масс кузова

: тремя линейными и тремя угловыми его перемещениями по направлению координатных осей кузова (рисунок 4.1).

Движение всех других частей кузова находим по колебаниям

центра масс кузова и координатам этих частей, .

Узел

, движение которого будем изучать, условимся называть центрально-координатным узлом.

Центрально-координатный узел полагаем имеет внутренние линейные и угловые связи по направлению координатных осей

. Считаем, что все усилия, действующие на рассматриваемое тело, через внутренние элементы-вставки передаются в связи центрально-координатного узла и здесь взаимно уравновешиваются на основании принципа Лангранжа-Деламбера.

Усилия, которые подходят к узлу, являются активными. Они вызывают в связях реакции:

- сил инерции, - сил упругости, - сил вязкого трения, - возмущающие силы и другие, равные по величине активным силам и противоположно по направленные, где - номер реакции и номер перемещения.

По видам перемещений кузова колебаниям присвоены названия:

- колебание подергивания (линейное по оси );

- колебание подпрыгивания (линейное по оси );

- колебание бокового относа (линейное по оси );

- колебание бокового поворота (угловое вокруг оси );

- колебание виляния (угловое вокруг оси );

- колебание галопирования (угловые вокруг оси ).

Уравнения колебаний вагона

Уравнения колебаний вагона в общем случае запишутся из уравнений равновесия реакций в центрально-координатных связях кузова:

(3.3)

Для сил инерции и сил упругости с линейными характеристиками значения реакций

будем записывать через коэффициенты от единичных воздействий:

(3.4)

где

- коэффициенты реакций сил инерции и упругости от единичных возмущений: .

Уравнения колебаний (3.3) в этом случае можно представить в развернутой записи как систему уравнений вида:

(3.5)

3.4 Структура физико-математической модели динамической системы и ее топологическая модель

По видам нагрузок и подконструкций расчетную модель вагона представим в виде отдельных подсистем – блок-моделей.