Улучшение вписывания магистральных электровозов в кривые малого радиуса управляемым разворотом тележек (21.09.2009)

Автор: Доронин Сергей Владимирович

ВЛ80 -148,415 2,476 0,072 0,087

«Ермак» -143,401 2,051 0,074 0,078

Оба варианта управляемого разворота тележки, реализующие основную цель управления - G = 0, можно рекомендовать для практического использования.

Разворачивающие устройства для управляемого поворота осей колесных пар в локомотивных тележках с жесткими поводковыми связями колесных пар с рамой тележки.

Чтобы устранить влияние продольной жесткости поводковых связей на величину управляющего момента, предлагается ввести в состав каждой поводковой связи дополнительное звено - каретку с возможностью управляемого поступательного смещения ее (или буксы относительно каретки) вдоль продольной оси поводковой связи. Рассматриваются две схемы установки кареток с самотормозящимися винтовыми механизмами (рис. 4).

В первой схеме (рис. 4, а) букса 1 поводками 2 соединена с кареткой 3, гайка 4 самотормозящего винтового механизма разворачивающего устройства закреплена на каретке 3, винт 5 этого механизма двумя шарнирами присоединен к раме тележки 6 с возможностью вращения вокруг своей оси. При вращении винта 5 гайка 4, смещаясь вдоль оси винта, передвигает каретку 3 и буксу 1 вместе с поводками 2. Буксы на концах оси колесной пары смещаются разворачивающим устройством в противоположных направлениях, вызывая тем самым поворот этой оси относительно рамы тележки.

Во второй схеме (рис. 4, б) те же элементы устройства соединены между собой в других сочетаниях.

При движении тележки по прямолинейному участку пути или в пологой кривой гайка 4 винтового механизма находится в среднем фиксированном положении, поводковые связи букс с рамой тележки работают в нормативных условиях.

Рис. 4. Схемы установки кареток

При входе в кривую разворачивающее устройство винтовым механизмом создает на гайке 4 продольную силу F. Пренебрегая силами инерции каретки 3 и буксовых поводков 2, можно считать, что сила F без изменения своей величины передается на буксу 1, а затем на ось колесной пары. Силы F, приложенные к противоположным концам оси колесной пары, образуют пару сил, момент которой является для колесной пары управляющим моментом M = F 2sб, где 2sб - расстояние между центрами букс колесной пары.

Для обеих представленных схем установки кареток дифференциальное уравнение, характеризующее движение оси управляемой колесной пары, строится в предположении, что буксовые поводки отсутствуют, а на колесную пару дополнительно действует соответствующий управляющий момент. В этом случае из формул для коэффициентов B8 и C9 системы (1) исключаются члены, зависящие от жесткости буксовых поводков.

В связи с этим возникает необходимость проверки устойчивости невозмущенного движения тележки в новых условиях. Проверка выполнялась по описанной выше методике раздела 3. Оказалось, что при наличии разворачивающих устройств с каретками на обеих колесных парах невозмущенное движение тележки в кривой малого радиуса является неустойчивым. Устойчивость этого движения сохранится, если разворачивающее устройство с каретками установлено только на одной какой-либо колесной паре. Поэтому для численного анализа оставлены варианты управления с одним разворачивающим устройством, реализующим основную задачу управления G = 0.

В таблице 5 приведены результаты расчетов для невозмущенного движения в кривой передней тележки с каретками электровоза 2ЭС5К «Ермак» при исходных данных раздела 3.

Таблица 5

Управляющие моменты и обобщенные координаты

кН?м M22,

кН?м ?*?103,

рад (*1?103,

рад ?*2?103,

-14,135 0 11,619 -20,791 0,125

0 -5,197 -8,311 0,074 20,503

Вариант управления, когда M1 ? 0, M2 = 0 (см. таблицу 5), можно рекомендовать для практического использования. Второй вариант (M1 = 0, M2 ? 0) не рекомендуется для использования, как не удовлетворяющий условию ?* ? 0.

Рассмотрено управление положением локомотивной тележки в рельсовой колее за счет установки двух разворачивающих устройств, одно из которых расположено между рамой тележки и кузовом секции локомотива, другое - между рамой тележки и управляемой колесной парой. Каждая поводковая связь с рамой тележки управляемой колесной пары включает в свой состав каретку с винтовым механизмом (см. рис. 4). Каретки и винтовые механизмы в поводковых связях неуправляемой колесной пары тележки занимают при этом среднее фиксированное положение. Ось неуправляемой колесной пары поворачивается в раме тележки только за счет деформации буксовых поводков.

Расчеты выполнялись для невозмущенного движения передней тележки электровоза 2ЭС5К «Ермак» при исходных данных раздела 3. Результаты расчетов приведены в таблице 6.

Таблица 6

Управляющие моменты и обобщенные координаты

Вариант M2т,

кН?м M21,

кН?м M22,

кН?м ?*?103,

рад (*1?103,

Рад ?*2?103,

1 -174,199 -14,036 0 0 4,561 0,068

2 -142,892 -14,036 0 2,091 0 0,079

3 1,413 -14,036 0 11,714 -21,00 0,126

4 -114,981 0 -12,986 0 0,074 4,131

5 -143,952 0 -14,948 2,091 0,074 0

6 -291,388 0 -24,935 12,753 0,074 -21,00

Рассматривалось шесть вариантов управления со следующими сочетаниями основной и дополнительных целей управления:

1) G = 0, ?* = 0 при M22 = 0; 2) G = 0, ?*1 = 0 при M22 = 0;


загрузка...