Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Каландадзе В.А. Колебания вагонов подвесных канатных дорог

.pdf
Скачиваний:
4
Добавлен:
27.10.2023
Размер:
20.59 Mб
Скачать

Определим величину усилия Р, передаваемого поршню демпферного цилиндра при раскачивании вагона (рис. 13. 18).

Расчетная схема, составленная в соответствии с общей

Рис. 13. Схема к расчету усилия, передаваемого поршню демпфера

компоновкой демпферов между крышей вагона и ходовой тележкой, представлена ,на рис. 13.

Возмущающая сила обычно представляется приложенной в центре масс системы (точка 0Х ). Следовательно длина маятни­

ка / = 00х

известна.

Усилие,

передаваемое

поршню

демпферного

цилиндра,

действует

по линии 002 . Точка

02 в

зависимости от

величины

угла

отклонения

ср меняет

свое положение

на оси сим­

метрии вагона

002 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

00^1г

 

= ОЬ+ЬОг,

 

 

 

где

 

 

ob=D sin («+cp),

 

 

 

 

 

D = Oa,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Из AflrtjC

имеем

ЬОг

— ab ctg у = D cos (a-f-cp) ctg у.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t g r

- ^

^

-

^ ' +

f l ,

 

 

(2.22)

 

 

 

aya

 

Dcos(a+cp)—В

 

 

 

где

 

 

Л = 00',

5 = c o ; .

 

 

 

Тогда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

bO„ = D cos ( a + » )

 

—LL ,

 

отсюда

 

 

 

 

 

D cos

(a-f-cp)-5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

li=Dsm(u+tp)+Dcos(tt+y)

A-Dsm(<*+V)

.

( 2 . 2 3 )

 

 

 

 

 

 

D cos (a-ftp)—В

 

Мы получили выражение

для lx

в зависимости

от ср.

В точке Ох приложена

возмущающая сила F. Если эта сила

обусловлена ускорением или замедлением вагона, то она состав­ ляет с горизонтом угол а.

При действии на вагон возмущающей силы он отклоня­ ется от своего нейтрального положения, причем величина этого отклонения пропорциональна возмущающей силе. На отклоненный вагон в сторону нейтрального положения дей­ ствует составляющая веса вагона или восстанавливающая сила. Рассматривая вагон как математический маятник с массой М, сосредоточенной в центре его тяжести, можем на­ писать выражение для восстанавливающей силы, приложен­ ной в центре тяжести вагона.

Q=Mgsincp. (2.24) Приведенные в точке 02 значения сил F' и Q' составят

F ' = -LF =

h

 

Z

A-D sin (а+ф) 1

 

D sin (а+ф) + D cos (а+ф)

 

 

 

D cos (а+ф)—В

 

Q'

Z Q =

 

-Q

Z

Л—D sin (а+ф)

(2.26)

 

Dsin (a -f- ф)+ D cos (а+ф)

 

Dcos (a + <p)—В

Рис. 14. Схема к расчету приведенной возмущающей силы

Определим приведенные к направлению хода поршня демп­ фера значения Fn и Qn, сил возмущения и веса вагона.

Как видно из схемы (рис. 14)

sin у где у—определяется по формуле (2.22).

Аналогично по схеме, представленной на рис. 15 найдем

Qn= S-

(2.28)

sin у

 

 

Подставляя (2.27) в (2.25) и

(2.28) в

(2.26), найдем пр.и-

Рнс. 15. Схема к расчету приведенного веса вагона

веденные к поршню демпферного цилиндра значения возму­ щающей и восстанавливающей сил

Fn=FXc^«+jl

,

.

(2.29)

 

sin у

 

 

3. В. А. Калаидадзе

 

 

33

 

 

Qn = QA — L - ,

 

(2.30)

где

 

 

 

sin 7

 

 

 

 

 

 

 

 

X=

n • с

і \ .

n

• : — = r - ^ - . — • — г

(2.31)

 

/ , ч Л—L»sin(a + cp)

 

 

Dsm(a-(-?)+

Dcos(a + 9)

- — - 1 L

 

 

 

 

 

D cos (a -f- cp)—В

 

— передаточное

отношение

рычажного

механизма,

состоя­

щего их подвески н демпферов, зависящее от геометричес­ ких размеров конструктивных элементов, угла .наклона не­ сущего каната и отклонения вагона от состояния равновесия.

Усилие, передаваемое поршню, определим, полагая, что угол ср изменяется с постоянной скоростью

при этом равновесие может быть различным в зависимости от сопротивления демпфера. Наибольшая нагрузка на дем­

пфер

создается при

его заклинивании

(аварийный случай).

При

этом демпфер

полностью

воспринимает

действие

воз­

мущающей силы

(в предположении,

что несущий канат

явля­

ется

абсолютно

жестким).

Тогда

усилие,

передаваемое

поршню

 

 

 

P =

F .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Максимальное

значение

усилия

передается

поршню,

при

а = 0 ,

ср = 0. В

этом случае

имеем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и A

sin х

 

 

,2.3!,

 

 

 

 

 

 

 

 

С другой стороны

из

выражения

(2.22) при а = ф = 0 имеем

 

 

 

 

y = arcct? — — .

 

 

(2.33)

 

 

 

 

'

6

 

D-B

 

 

 

 

Подставляя

значения у

в выражение

(2.32),

получим

 

 

Pm»

= Mj

DA sin

 

 

 

j - y .

 

(2.34)

 

 

 

 

(

arc ctg

|

 

 

\D-B J

Внормальных условиях демпфер воспринимает лишь

часть Ртах, величина которой определяется выбранной сте­ пенью демпфирования.

Аналогично рассмотренному выше примеру выберем степень затухания, обесепчивающую уменьшение амплитуды

34

свободных колебаний за 1 период в е = 2,72 раз. Тогда коэффициент затухания

Поскольку коэффициент затухания определяется естественной силой трения Re (аэродинамическое сопротивление, трение в шар­ нирах) и трением в демпфере Rg, то

 

2/5

 

R

g = ^ L- - R e .

(2.35)

Пусть определенная таким способом величина Rg составляет

искомую часть возмущающей силы, уравновешиваемую

демпфе­

ром. При этом всегда

должно обеспечиваться условие

 

 

R<F-Re.

(2.36)

Из этого неравенства следует, что при отсутствии зна­ чительных возмущений, т. е. при малых скоростях движения и незначительных ветровых нагрузках пришлось бы устанав­ ливать демпферы с. малым сопротивлением, сравнимым с демпферующим действием естественных факторов, что явно нецелесообразно.

Можно приблизительно подсчитать диапазон рациональ­ ного применения демпфера.

Величина Re имеет порядок килограммов. Применение демпфера приобретает смысл при величине возмущающей силы F на порядок выше, т. е. десятка кило-граммов. Однако, в силу условия (2.36), применение демпфера следует считать

целесообразным при

еще

больших

возмущениях

порядка

сотен к Г, поскольку

введение

демпфера

с малым

рабочим

усилием нерационально в

конструктивном

отношении.

Исходя из этого

предела

можно

определить максималь­

но допустимые ускорения для дорог

без

демпферных уст­

ройств

 

 

 

 

 

 

F=Mj^№

кГ,

 

 

(2.37)

откуда

 

 

 

 

 

 

 

у <

М

м/сек2 .

 

 

(2.38)

 

 

 

 

 

 

Если исходить из допускаемой «Правилами» [41, § 174] величины 7=1,5 м/сек2 для дорог маятникового типа при нормальных режимах работы, то из (2.38) следует вывод о целесообразности применения демпферов на всех дорогах-ic івеоом вагона более 700 кГ.

Конечно, весь проведенный расчет носит сугубо ориен­ тировочный характер, поскольку аэродинамическое сопро­ тивление вагона, величина тревия в элементах конструкции подвески и параметры самого демпфера могут сильно от­ личаться для вагонов разной конструкции и веса. Тем не ме­ нее становится очевидной целесообразность установки дем-

Рис. 16. Схема к расчету конструктивных элементов демпфера

•пферав на вагонах большого веса, а также при больших скоростях, когда в силу стремления сократить время одного цикла движения допускаются значительные ускорения.

На рис. 16 дается схема для определения конструктив-

.ных элементов демпферных устройств.

Принимаются следующие

обозначения:

 

 

 

Ог — Ол

и 0 2

— 0 ; —соответственно, горизонтальная и вертикальная1

 

 

линия;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

О —03 —осевая

линия пассажирского

вагона;

 

 

 

О—центр шарнирного соединения подвески с те­

 

 

лежкой;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

• а^центр

шарнирного

соединения штока

демпфе­

 

 

рного

цилиндра

с

тележкой;

 

. ,

 

 

Ь—центр шарнирного соединения демпферного

 

 

цилиндра с кузовом вагона;

 

 

 

 

о'—фиксированная точка на осевой линии вагона,

 

 

получаемая при

опускании

от точки Ь перпен­

 

 

дикуляра оси

вагона

О—03;

 

 

 

04 —04 —осевая линия тележки—параллельная линии

 

 

дороги;

 

 

 

 

 

 

 

' •

а—угол,

образуемый между линиями ООх

и 004

 

 

(ПОЛОЖИТеЛЬНЫЙ

При

ОТСЧете ОТ ЛИНИИ OQ.t)

 

 

вниз

и отрицательный

при

 

отсчете

вверх от-

 

 

этой

же линии);

 

 

 

 

 

 

 

 

р0постоянный угол

между оЪ и осевой

линией)

 

 

вагона

00 г .

 

 

 

 

 

 

,-.Ц

 

 

Ф —угол

отклонения

вагона—(положительный' при

 

 

отсчете от линии 00.2

влево

и отрицательный;

 

 

при отсчете от линии

002

вправо).

 

Конструктивные размеры Od, bd, Ob и Оа постоянны. Обо­

значим их соответственно через А,

В,- С и D.

Между

АВ и С

имеется

зависимость

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С= | / л 2 В2.

 

 

;

 

(2.39)

Постоянный

угол

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

60

= a r c t g 4 -

 

 

 

 

 

(2.40.)..

 

 

 

 

 

А

 

 

 

 

 

 

Для нормальной работы демпферного устройства при максимальном отклонении вагона от своего вертикального положения поршень не должен касаться дна или крышки цилиндра.

Величина 'хода поршня при отклонении вагона на произволу ный угол <р определяется выражением,

X = (ab)0-ab,

(2.41)

- З ?

где (ab)0значение длины ab при нахождении вагона в нейтра­ льном положении (ср=0);

(а6)0 = VС2 + D 2 - 2CD sin (а + р0 ),

(2.42)

аб = ] / С 2 + D 2 - 2 C D sin (а+fr,+<р).

(2.43)

' '.' Минимальный ход поршня демпферного цилиндра равен раз­

ности двух

крайних значений длины abm]n:

 

 

 

* m i n = H ) m n X - ( ^ ) m i n ,

(2-44)

а

значения

(а6) т а х и (ab)m\n

составляют:

 

 

 

 

 

( a 6 ) m a x = K C 2 - f D 2 - 2 C D sin ( P 0

+ « m i n + T m i n ) ,

^2.45)

 

(о&)т,п = КС» - f

2CD sin (P„ +

a r a a x +cp m a x ) .

(2.46)

 

В этих выражениях:

 

 

 

 

 

amnx и «m i n —предельные

отклонения

линии несущего

каната

от

горизонта (положительное

от линии

горизонта вниз,

отрица­

тельное—вверх);

 

 

 

 

 

срш а х и <pmin —предельные

отклонения

продольной оси

вагона

от вертикального положения (положительное от линии вертикали влево, отрицательное—вправо).

Определенный таким

образом

X f f l i n

 

является

теоретическим

значением минимального

хода. Рабочая длина цилиндра демпфера

 

 

Х Ц = Х Ш І П + 2Х 1

+

Х„,

 

 

(2.47)

где

 

Хп —высота поршня демпфера;

 

 

Х1 =(и,05ч-0) 1)ХІ П І П —резервная

длина демпферного

цилиндра.

Конструктивные

данные обоих

демпферов,

за

исключением

штоков,

аналогичные. Последние могут

быть неодинаковой дли­

ны (так

как углы а т

а х

и а г а і п обычно

 

разные).

В этом случае

длина штоков

левого

и

правого

демпферов (рис.

18)

будет

 

 

Х л е в

= ( а 6 ) г а

і п - Х 0 - Х 1

- Х п ,

 

v

(2.48)

:

X n

p = l / C 2

+ D 2 - 2 C D sin

( а т а х

+ ф г а а х - Р о ) -

 

 

-(Х,шп + Х і + Х п

+ Х 0

) ,

 

 

(2.49)

где X,—расстояние от дна цилиндра до

 

нижней шарнирной точ­

 

ки демпферного

устройства.

 

 

 

 

 

 

Если a m a x = a m i n ,

то

длина

обоих

штоков

определяется по

формуле

(2.48).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-38

Шток демпферного устройства испытывает деформацию сжа­ тия и продольного изгиба. Максимальное значение усилия, дей­ ствующего в штоке, определяется выражением (2.34) при / = / т а х

 

 

 

 

 

 

DA sin

[

arc ctg —

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D--B

 

 

где

М—масса

груженого

вагона:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S

 

 

 

(2.51)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/т а х —максимальное замедление дороги;

 

 

 

 

L—расстояние

от точки подвеса

вагона

до его центра

тя­

 

жести

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

^ 0 Л + < У з 4 Gal3+GJ4

 

/2

52)

Здесь Gx-—вес подвески вагона;

 

 

 

 

 

 

—расстояние от точки подвеса вагона до центра тяже-

 

 

 

сти

подвески;

 

 

 

 

 

 

 

 

—вес

кузова вагона;

 

 

 

 

 

 

 

—расстояние от точки подвеса вагона до центра тяже-

 

 

 

сти

кузова;

 

 

 

 

 

 

 

 

—вес

пассажиров;

 

 

 

 

 

 

 

—расстояние от точки подвеса вагона до центра тяже-

 

 

 

сти

пассажиров;

 

 

 

 

 

 

<V—вес каретки гасителя поперечных

колебаний

вагона

 

 

 

(гл.

IV, § 3);

 

 

 

 

 

 

 

 

—расстояние от

точки подвеса вагона до центра тяже-

 

4

сти

каретки гасителя.

 

 

 

 

 

 

Критическое значение осевой сжимающей силы для пря­

молинейного

стержня

определяется

по обобщенной

форму­

ле

Эйлера

 

 

 

 

 

 

 

 

 

'

 

 

 

 

ТЕ2 FI •

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р к р

= Л Д У " " "

,

 

 

(2.53)

 

 

 

 

 

Р

(p./)2

 

 

 

V

 

где

Е—модуль

упругости материала штока;

 

 

 

/т і п —наименьший осевой момент инерции поперечного сечения относительно центральной главной оси;

/—длина штока;

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ