Стрелочные переводы.

При движении колесной пары по стрелочному переводу возникают большие инерционные нагрузки, кроме вертикальных ударов колес при перекатывании по крестовине могут появиться удары в горизонтальной плоскости.

Горизонтальная жесткость системы «колесная пара – крестовина» определяется деформацией входящих в неё элементов. В цельнолитой крестовине усовики с сердечником представляют единую деталь, деформации в этом случае очень малы.

Для безопасности движения по стрелочным переводам необходимо соблюдать допускаемые нормы по вертикальному подрезу гребней колес и также скоростные режимы движения.

Для расчета взаимодействия колес и стрелки необходимо знать жесткости рамного рельса и остряка в горизонтальном направлении.

Схема обыкновенного одиночного стрелочного перевода

Виды колебаний.

При расчете колебаний вагонов координаты определяющие положение отдельных тел элементов вагона относят к системе координат х₀, y₀, z₀ с центром О (на оси пути).

Колебания тел поступательные:

По оси х₀ – подергивание;

y₀ – боковой относ;

z₀ - подпрыгивание.

Повороты тела определяют по отношению к системе координат х₁, y₁, z₁ , связанной с центром масс О₁, неподвижны по отношению к основной инерциальной системе координат.

Углы поворота характеризуют угловые колебания

φ_х – боковая качка;

φ_y - галопирование;

φ_z – виляние кузова.

Все виды колебаний взаимосвязанные, однако их можно рассматривать и по отдельности, для этого они делятся на три группы:

1. Вертикальные (по осям z и y);

2. Продольные (по оси х);

3. Поперечные (боковые) ( по φ_x, φ_y, φ_z).

Вынужденные колебания:

• Установившиеся

• Неустановившиеся

Установившиеся колебания являются условным видом при условии движения вагона с постоянной скоростью по прямым участкам пути без перелома профиля.

Неустановившиеся колебания возникают в переходных режимах движения:

1. Проход одиночных неровностей пути

2. Вход в кривую и выход из неё

3. Трогание и разгон, изменение скорости движения

4. Переход в переломах профиля.

Возмущения вызывающие колебания:

1. Кинематические – геометрические неровности пути и неровности на поверхности катания колеса.

2. Силовые – вызваны действием приложенных сил.

3. Параметрические -

Выбор параметров рессорного подвешивания и оценку колебаний выполняют с использованием кинематического возмущения.

Силовые возмущения используют для решения задач виброизоляции агрегатов.

Влияние параметрического возмущения проявляется в изменении жесткости пути по его длине.

Характеристики элементов соединений.

Диссипативными (демпфирующими) называют элементы, деформация которых сопровождается рассеиванием (диссипацией) энергии, обусловленным действием сил поверхностного или внутреннего трения (гидравлические и фрикционные гасители колебаний).

Жесткие – не допускают относительных перемещений между телами в одном или нескольких направлениях.

Упругие – передают силовые воздействия между отдельными элементами не изменяя число степеней свободы и уменьшая их относительное перемещение.

Упругие элементы подразделяются:

• Линейные

• Кусочно-линейные

• Нелинейные

Основной характеристикой упругих элементов является жесткость.

В упругих элементах возникает сила упругости F_y , она зависит от относительных перемещений Δ (деформаций) и определяется выражением:

где ж – жесткость Н/м.

В диссипативных элементах силы F_∂ зависят от относительной скорости деформации элементов соединения. Для элементов с вязким трением сила F_∂ определяется

где β – коэффициент сопротивления вязкого трения гидравлического гасителя колебаний.

Физический смысл коэффициента β:

-это сила, которую необходимо приложить к поршню гидравлического гасителя для его перемещения со скоростью 1 м/с.

Размерность β- кН*с/м.

С увеличением частоты колебаний увеличивается скорость и сила сопротивления гасителя. Гасители используются для гашения низкочастотных колебаний.

Большое распространение получили упруго-диссипативные элементы, силы в которых складываются из упругой и диссипативной энергии. Они подразделяются на:

• упруго – фрикционные элементы реализуют включая параллельно или последовательно-параллельно пружины и фрикционный гаситель колебаний.

• упруго – вязкие элементы – параллельно и последовательно включаются упругие и диссипативные элементы.