4 Компьютерная модель для исследования динамической нагруженности полувагона

Объектом исследования динамики выбрали полувагон модели 12-196-01, который представлен на рисунке 4.

Рисунок 4 – полувагон модели 12-196-01

Четырехосный универсальный полувагон модели 12-196-01 предназначен для перевозки инертных насыпных, крупно - кусковых грузов, штабельных и штучных грузов, не требующих защиты от атмосферных осадков.

Глухие торцевые и боковые стены имеют сварную конструкцию из листов и стоек. Торцевые стены имеют поперечные элементы жесткости, а в полу имеются разгрузочные люки. Для защиты от выдувания насыпных грузов, во время движения на наружных поверхностях стен кузова, предусмотрены устройства для крепления временного съемного укрытия.

Основные технико-экономические параметры представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Основные технико-экономические параметры

Грузоподъёмность, т	75
Масса тары, т	24,3
Объем кузова, м3	88
Высота от уровня головки рельса до верхней обвязки, мм	3784
Ширина наружная по стойкам до верхней обвязки, мм	3142
Максимальная расчетная статическая нагрузка от колесной пары на рельсы, кН (тс)	245 (25)
Конструкционная скорость, км/ч	120
Количество разгрузочных люков, шт	14
Модель тележки	18-194-1

Выбираем расчетную схему кузова полувагона для моделирования колебаний.

Основная расчетная схема – на рисунке 4.2.

Рисунок 4.2 – Расчетная схема

При описании модели задается число тел входящих в модель и число шарниров. Под шарниром понимается как обычная кинематическая пара (высшая, низшая) любого класса, так и фиктивный шарнир, используемый для задания координат тела. С каждым телом условно жестко связанна система координат с началом в центре масс. В этой системе создается графический образ тела, который автоматически размещается программой в положении определенное координатами тела.

В программном комплексе «Универсальный механизм» используются 3 системы координат:

1 Базовая неподвижная;

2 Подвижная базовая;

3 Собственная система координат i-го тела.

Положение каждого тела по отношению к подвижной системе координат определяется вектором перемещения и матрицей поворота Р_i. Положение тела представляется шестью обобщенными координатами с соответствующими шестью степенями свободы твердого тела.

Уравнение движения Ньютона – Эйлера относительно обобщенных координат для модели вагона не имеющие замкнутых кинематических цепей имеет вид:

, (17)

где 1 – матрица масс;

2 – матрица реакций упругих и диссипативных сил;

3 – матрица-столбец обобщенных сил.

Силовое взаимодействие между телами вагона осуществляется с помощью упругих связей.

Модель пружин центрального рессорного подвешивания представляет собой обобщенный линейный силовой элемент, предназначенный для моделирования линейных винтовых пружин с одинаковой жесткостью в направлениях, перпендикулярным к оси пружин и с защемлением по концам заделки.

На рисунке 4.3 представлена 3-D модель полувагона.

Рисунок 4.3 – 3-D модель полувагона