доктор технических наук, профессор кафедры путевых, строительных машин и робототехнических комплексов,
Москва
D.Sc. (Eng), Professor at the Department of Track, Construction Machines and Robotic Complexes,
Moscow
кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой путевых, строительных машин и робототехнических комплексов,
Москва
Ph.D. (Eng), Associate Professor, Head of the Department of Track, Construction Machines and RoboticComplexes,
Moscow
К современному железнодорожному подвижному составу предъявляются требования комфортности (максимальная скорость передвижения при минимальных колебаниях вагонов, бесшумность движения и т.п.).
Для устранения влияния динамических нагрузок подвижной состав оснащён гасителями колебаний. Целью работы является выбор параметров гасителей колебаний подвижного состава, в зависимости от его характеристик, для обеспечения показателей комфортности и безопасности передвижения пассажиров и грузов железнодорожным транспортом. Для достижения поставленной цели применялись методы математического моделирования с использованием численного программирования работы динамических систем. Показатели гасителей колебаний оценивают по результатам исследований показателей динамики подвижного состава (в частности, виброзащиты).
Для оценки динамического состояния подвижного состава применяют методы математического и физического моделирования, которые включают разработку физикоматематической модели, алгоритма вычисления и программирования на ЭВМ. Исследование математической модели численными методами позволяет провести многофакторный эксперимент, используя большое число входных параметров (факторов), и выбрать оптимальные для рассматриваемых условий характеристики конструкции гасителей колебаний.
Для решения динамических задач использовалась получившая наибольшее распространение модель гармонического возмущения, задаваемого в виде синусоиды с периодом, соответствующим длине рельсового звена.
Количественная оценка процесса колебаний (частота, амплитуда) позволяет также выявлять основные процессы, протекающие в рассматриваемой системе при различных видах внешней нагрузки. Введённые допущения, связанные с жёсткостью, подвижностью и геометрической неизменяемостью системы, позволяют определить методы получения математической модели и рассматривать колебания плоскими.
Решение уравнений проводилось в пакете MathCad Prime 4.0 с использованием метода Рунге–Кутты с автоматическим выбором шага. Последующее изучение свойств динамической системы проводилось путём изменения параметра сопротивления гасителей первой ступени рессорного подвешивания, при этом фиксировались значения амплитуды колебаний системы и период.
Анализ результатов показал, что период колебаний кузова и тележек при любых изменениях параметра сопротивления гидрогасителя остаётся неизменным. При заданных показателях определены рациональные параметры сопротивления буксовых гасителей. Используемые на подвижном составе гидравлические гасители колебаний с указанными параметрами способствуют снижению износа и повреждаемости ходовых частей, улучшению плавности хода и безопасности движения, а также снижению затрат на ремонт и техническое обслуживание.
Modern railway rolling stock should meet requirements regarding comfort (maximum travel speed with minimum vibrations of wagons, noiselessness of movement, etc.).
To eliminate the influence of dynamic loads, rolling stock is equipped with vibration dampers. The objective of the work is to select the parameters of the vibration dampers of rolling stock, depending on its characteristics, to ensure the due indicators of comfort and safety of transportation of passengers and goods by rail. To achieve this objective, applied methods of mathematical modelling were based on numerical programming of operation of dynamic systems. The indicators of vibration dampers are evaluated according to the results of studies of the dynamics of the rolling stock (in particular, of vibration protection rates).
Assessment of dynamic state of the rolling stock implies application of methods of mathematical and physical modelling, which include the development of a physical and mathematical model, a calculation algorithm, and computer programming. The study of the mathematical model by numerical methods makes it possible to carry out a multifactorial experiment using a large number of input parameters (factors) and to select the characteristics of vibration dampers that are optimal for the conditions under consideration.
To solve dynamic problems, the harmonic perturbation model, which is the most widespread, was specified in the form of a sinusoid with a period corresponding to the rail length.
A quantitative assessment of the vibration process (frequency, amplitude) makes it possible to identify the main processes occurring in the system under consideration under various types of external load. The introduced assumptions related to rigidity, mobility and geometric immutability of the system allow determining the methods for obtaining a mathematical model and considering the vibrations as flat ones.
The equations were solved in MathCad Prime 4.0 package using the Runge–Kutta method with automatic step selection. The subsequent study of the properties of the dynamic system was carried out by changing the resistance parameter of dampers of the first stage of spring suspension, while recording the values of the amplitude of the vibrations of the system and the period.
The analysis of the results has shown that the vibration period of the body and bogies under any changes in the resistance parameter of the damper remains unchanged, while rational parameters of resistance of axle box dampers have been revealed for specified indicators. Hydraulic vibration dampers with the revealed parameters used on rolling stock help to reduce wear and damageability of running gears, improve ride comfort and traffic safety, as well as to reduce repair and maintenance costs.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.