книги из ГПНТБ / Каландадзе В.А. Колебания вагонов подвесных канатных дорог
.pdfВ коробке |
ртутных |
контактов |
помещены |
сопротивления |
||||||||
Ri и Ro служащие для |
регулировки тока в цепи управляю |
|||||||||||
щих электродов-тиристоров Т{ 'И |
Т2 . |
|
|
|
осуществ |
|||||||
Соединение |
ртутных |
контактов |
с тиристорами |
|||||||||
ит яетс я |
трехжшлшы.м |
кабелем |
при |
помощи |
штепсельного |
|||||||
разъема |
ШР[. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Бесконтактный переключатель, |
соединяется с |
путевым |
||||||||||
переключателем |
каретки |
при помощи |
шлангового |
гибкого |
||||||||
кабеля |
и штепсельного |
разъема |
ШР2 . |
в |
осуществляется |
од |
||||||
Питание схемы |
напряжением |
12 |
||||||||||
ножильным |
проводом |
от аккумуляторной |
батареи. « + » |
ак |
||||||||
кумулятора подключается к массе вагона. |
|
|
|
|||||||||
Схема |
подключается |
к аккумулятору |
при |
помощи кноп |
ки ВК. установленной справа у выходной двери іваїпона. Там же установлено сигнальное устройство для контроля за на- п ря ж е нием акку мул я тор а.
При напряжении на аккумуляторе больше 10,8 в стаби литрон СТ (Д811) открыт, при чем через .него проходит номи нальный ток (2—3 ма). Триод TIT 1, работающий в ключевом режиме, открывается, напряжение на коллекторе его, а так же на базе триода ПТ2 минимально, поэтому последний за
перт |
и сигнальная лампа Л не горит. |
|
|
|
При уменьшении напряжения на аккумуляторе стабили |
||
трон |
запирается, триод ПТ1 также заперт. |
Напряжение |
на |
базе |
триода ПТ2, определяемое напряжение |
делителя Rz |
и |
ПТ1, достаточно для открывания триода ПТ2 и сигнальная
лампа |
Л загорается. |
|
|
|
|
|||
Весь рабочий цикл может быть представлен в виде пос |
||||||||
ледовательных |
позиций, |
сменяющих |
друг друга |
в течение |
||||
одного |
периода |
колебаний вагона (рис. 44). |
|
|
||||
I |
позиция — начало |
цикла — вагон отклоняется вправо. |
||||||
При |
отклонении |
на 2° каретка включается и начинает |
дви |
|||||
гаться вправо (на |
рис. 44 движение каретки отмечено стрел |
|||||||
ками) . |
|
|
|
|
|
|
|
|
II |
позиция |
— |
вагон |
отклоняется |
вправо; каретка |
дви |
||
жется |
вправо. |
|
|
|
|
|
|
|
I I I |
позиция |
— |
вагон |
достигает крайнего правого |
поло |
|||
жения; |
каретка |
доходит |
до среднего |
положения, |
после |
чего |
ее привод отключается от питания и она по инерции продол
жает |
двигаться |
вправо. |
|
IV позиция —• вагон начинает двигаться влево; каретка |
|||
продолжает по |
инерции |
двигаться вправо. |
|
V позиция — вагон продолжает двигаться влево, а ка |
|||
ретка |
вправо. |
|
|
VI |
позиция |
— вагон |
продолжает двигаться влево; ка |
ретка в своем движении доходит до крайнего правого поло жения и останавливается (в это время вагон не доходит до
80
Затем цикл повторяется до тех пор, пока угол отклоне ния вагона находится в пределах зоны чувствительности ртутных контактов 1^2°).
Разложение рабочего цикла на отдельные позиции удоб но для анализа всего процесса гашения колебаний. Дей ствительно, как было показано в главе IV, уравнение (4.40) характеризующее процесс колебания, содержит коэффициен
ты, находящиеся |
в сложной |
зависимости от |
параметров |
||||
процесса. |
|
|
|
|
|
|
|
Зададимся численными значениями параметров, входя |
|||||||
щих в уравнение |
(4.40). |
Рассмотрим |
в качестве примера |
||||
ППКД «пл. Руставели — плато |
Мтацмимда». |
|
|||||
Определение равнодействующих сил трения затрудни |
|||||||
тельно, поэтому найдем коэффициент затухания |
6 из уста |
||||||
новленной |
опытным путем |
скорости |
затухания |
поперечных |
|||
колебаний |
по формуле |
(4.37). |
|
|
|
||
Согласно диаграммы свободных колебаний вагона (рис. |
|||||||
53). |
|
|
|
«р, = 4°, |
|
|
|
ґ=122 сек, |
ср0 =12°, |
5 = 0,0087 |
1/сек. |
Момент инерции вагона, который, вообще говоря, может быть определен по известной формуле, в данном случае удобнее определить по частоте собственных колебаний ва гона.
Согласно рис. 53 период колебаний вагона Т = 3,8 сек. Соответственно круговая частота
|
ш = ^ . = 1,66 1/сек. |
(5.1) |
|
Зная со, можно |
определить |
частоту собственных |
колебаний |
при отсутствии сил |
трения, т. |
е. коэффициент I{v из |
уравнения |
(4.40). Поскольку ш = ]/о)^ — о2 , можно написать, заменяя |
w0 — Kt |
^ f = c o 2 + 6 2 « 2 , 7 5 1/сек2 . |
(5.2) |
Прежде чем использовать найденное значение Kf для опре деления / из уравнения (4.42), зададимся массой каретки пг =
кГ * сєк^
= 12 |
и примем по конструктивным соображениям / = 4,5 м. |
м
Подставляя цифровые значения в выражения Кг из уравне ний (4.42), решим его относительно момента инерции /
/ = J _ [ (ML+ml)g-ml2Kf] |
= |
кГ-м-сек2 . |
Подставляя |
известные величины |
в равенство (4.42) |
найдем |
|
/Т2 =0,39 1/сек2 , |
/Сз=0,18. |
|
Подставляя |
постоянные в уравнение (4.40) получим |
|
|
Ф+0,0174 ср+2,75 с р = —0,39 ф —0,18 ф. |
(5.3) |
В соответствии с постановкой задачи, угол отклонения ка ретки меняется от—ф до+ф. Поскольку ход каретки от среднего положения составляет +0,7 м, а высота / = 4,5 м, то
ф0 = 9°. |
(5.4 |
Чтобы перейти к численному решению уравнения (5.3) сделаем одно допущение, которое согласуется с описанным чередованием позиций рабочего цикла и лабораторными на блюдениями. Для этого прежде всего исключим время, в течение которого каретка неподвижна относительно вагона, а затем условимся, что движение каретки в остальной части цикла происходит по гармоническому закону.
Зная закон движения вагона
ср = ср0 cos mt, |
(5.5) |
и круговую частоту его колебаний о>=Л,66 1/сек, найдем ориен тировочные значения угловой скорости вагона вблизи состояния равновесия.
При средней амплитуде колебаний 7,0° эта скорость выра зится
с о = |
— ср0 'л sin |
wt fa 12°/сек. |
Из рассмотрения |
позиций |
движения каретки можно заклю |
чить, что она остается неподвижной в интервале с р « ± 2 . Сле довательно, путь совместного движения каретки с вагоном соста вит = 4°. Соответственно, интервал времени, в течение которого каретка остается неподвижной
4еп = 0,3 сек. |
(5.6) |
||
Период активного движения |
каретки |
|
|
^ = Г - 2 / „ е „ = 3 , 2 |
сек,- |
(5.7) |
|
поэтому закон ее движения в активной фазе |
будет |
||
ф = ф 0 cos |
1,96/, |
(5.8) |
|
откуда |
|
|
|
ф = - 1 , 9 6 2 ф0 |
cos |
1,96 t. |
(5.9) |
83
|
. Найденные |
значения |
ф и ф используем при |
решении |
урав |
||||||||||||||||||
нения (5.3). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
Поскольку рабочий цикл состоит из чередующихся |
пе |
||||||||||||||||||||
риодов движения |
каретки и ее относительного покоя, |
разобь |
|||||||||||||||||||||
ем |
цикл |
на |
4 |
этана. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
I этап включает |
движение |
|
каретки |
|
от — ф0 |
до + ф„ |
|||||||||||||||
|
(позиции |
I — V I рис. 44). За |
это время |
ватой |
совершает |
||||||||||||||||||
почти |
половину |
полного колебания |
т. е. движется |
вправо от |
|||||||||||||||||||
ф = |
+ 2°, а потом влево |
до некоторого |
небольшого |
угла. |
|||||||||||||||||||
|
|
II |
этап совершается |
с неподвижной |
кареткой |
|
(позиции |
||||||||||||||||
V I — V I I ) . |
При этом |
вагон, |
двигаясь влево, |
проходит |
зону |
||||||||||||||||||
нечувствительности датчика |
угла |
отклонения |
до т|> = —2°. |
||||||||||||||||||||
|
|
I I I |
этап |
соответствует |
движению |
каретки |
в |
обратном |
|||||||||||||||
направлении |
из |
одного |
крайнего |
положения |
|
в |
другое |
||||||||||||||||
(от |
+ ф до — ф , |
позиции |
V I I — X I I ) . |
При этом |
вагон, |
дви |
|||||||||||||||||
гаясь |
|
влево, |
совершает |
противоположную |
|
по |
сравнению с |
||||||||||||||||
I |
этапом |
часть |
колебания |
от |
ф = — 2 , |
доходит |
до |
крайнего |
|||||||||||||||
положения и начинает двигаться вправо |
до небольшого от |
||||||||||||||||||||||
рицательного |
угла. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
IV этап аналогичен второму и совершается с неподвиж |
|||||||||||||||||||||
ной |
кареткой (позиции XII—1). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
Уравнения |
(5.3) решаем для каждого |
этапа |
последова |
||||||||||||||||||
тельно, |
при этом |
результаты |
предыдущего |
|
решения |
будут |
|||||||||||||||||
служить начальными |
условиями |
для последующего |
|
этапа. |
|||||||||||||||||||
|
|
I э т а п . |
Вагон |
отклоняется |
вправо, |
каретка |
начинает |
дви |
|||||||||||||||
жение |
вправо |
от ф = ф0 = — 9°, к концу этапа |
|
занимает |
положе |
||||||||||||||||||
ние |
ф 1 |
= + 9 ° . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
Подставляя |
значения |
ф и ф в уравнение |
(5.3) получим: |
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
Ф+2-0,0087ср+2,75 <р=—2,71 cos 1,96 t, |
|
|
(5.10) |
|||||||||||||||
частное |
решение |
которого |
будет |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
а> = 2,49 cos 1,96 |
t, |
|
|
|
|
|
|
|
(5.11) |
||||||
а |
его общее решение |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
о?=А1-°-0 0 8 7 |
'cos (1,66 t+а) |
+2,49 |
cos 1,96/. |
|
|
(5.12) |
||||||||||||
А и а |
определяем |
из начальных |
условий |
|
и условий |
в конце |
|||||||||||||||||
этапа. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
Окончательно закон колебания вагона на 1 этапе будет |
|
||||||||||||||||||||
|
tp= 12,44 ; - ° ' 0 0 8 7 ' cos (1,66 /+4,673)+2,49 |
cos 1,96/. |
|
(5.13) |
|||||||||||||||||||
|
|
Найдем время, |
в течение |
которого совершается |
1 этап. |
|
|||||||||||||||||
|
|
Конец |
1 этапа |
характеризуется |
условием |
ф = 9°, |
|
поэтому, |
|||||||||||||||
согласно уравнению |
(5.8) /=1,61 сек. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
S4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
По истечении этого времени угол отклонения вагона от вер
тикали |
ср и угловая |
скорость |
ср составят |
соответственно: |
ср = |
= 3,473 , |
ф = -17,8°/сек. |
|
|
|
|
По |
уравнению |
(5.13) построена кривая |
колебаний вагона |
(а) |
|
в течение 1 этапа в интервале |
£ = 0ч-1,61 |
сек (рис. 45). |
|
т
т т ш т .
Рис. 45. Кривые колебания вагона. 1-е включенным гасителем, II—с выключенным гасителем
II э т а п . |
Вагон |
продолжает отклоняться |
влево, |
каретка |
|||
не движется до ср = |
• 2° |
движения |
вагона |
(конец |
1 этапа) |
||
Начальными |
условиями |
||||||
будут: |
|
|
|
|
|
|
|
ср = 3,47°, |
(р = —17,8°/сек, |
ф = 9*. |
|
||||
Для удобства решения отсчет времени на каждом этапе ве |
|||||||
дем заново, т. е. вначале этапа t=0. |
|
|
|
||||
Подставляя |
ф=9° |
в уравнение (5.3), получим |
|
||||
? + 2• 0,0087 tp-f-2,75 ср = - 0 , 3 9 - 9 = |
- 3 , 5 1 . |
(5.14) |
|||||
Общее решение |
этого |
уравнения будет |
|
|
|||
9 |
= .4е-°'0 0 8 7 ' cos(l,66f+a) - l,28 . |
(5.15) |
Аи а определим из начальных условий.
Иокончательно закон колебания вагона на II этапе будет
Ф== 11,75 e-o>oos7/c o s (1,661,155)—1,28. |
(5.16) |
Найдем время, в течение которого совершается II этап. Конец I I этапа, характеризуется условием <р= —2°, поэтому,
согласно (5.16) находим |
£ = 0,29 |
сек. |
|
||
По |
истечении этого |
времени |
угловая скорость вагона |
||
|
|
<Р/-о.2о=-1 9 .4 7сек. |
|
||
По |
уравнению |
(5.16) построена кривая |
колебания вагона (б) |
||
в течение II этапа |
в интервале £=0ч-0,29 |
сек (рис. 45). |
|
III |
э т а п . |
Вагон |
продолжает двигаться |
влево, каретка начи |
|||||||||
нает движение |
влево до ф = —9°. |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
Подставляя |
из (5.8) |
и (5.9) |
значения |
ф и ф |
в |
уравнение |
|||||||
(5.3), получим |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
ср+ 2-0,0087 <р + 2,75<р = 2,71 |
cos 1,96Л |
|
|
(5.17) |
||||||||
|
Частное решение этого уравнения аналогично (5.11)с обрат |
|||||||||||||
ным знаком |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
<р = - 2 , 4 9 |
cos 1,961, |
|
|
|
|
(5.18) |
||||
а |
общее решение |
аналогично (5.12) |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
Ф==Ле-°'0 0 8 7 'cos (1,66 * + а ) - 2 , 4 9 |
cos |
1,96*. |
|
(5.19) |
||||||||
|
Окончательно |
закон |
колебания |
вагона на I I I этапе |
будет |
|||||||||
|
с? = 1Г,69е-0 -0 0 8 7 ' cos (1,66*+1,529) —2,49 cos 1,96*. |
(5.20) |
||||||||||||
|
Время, в течение |
которого |
совершается |
III этан |
аналогично |
|||||||||
I |
этапу |
^ =1,61 |
сек. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
По |
истечении |
этого |
времени |
угол |
отклонения |
|
вагона от |
||||||
вертикали <р и угловая |
скорость |
<р составят: |
ф=—3,16°, |
ср = |
||||||||||
= |
16,65 |
°/сек. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
По |
уравнению |
(5.20) |
построена |
кривая колебания вагона (Ь) |
|||||||||
в |
течение II I этапа в интервале |
* = 0-f-l,61 |
сек (рис. 45). |
|
||||||||||
|
IV |
э т а п . |
Вагон |
продолжает |
отклоняться |
вправо, каретка |
||||||||
не движется до ср = + 2 ° . |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
Начальными условиями движения вагона (конец |
II I этапа) |
||||||||||||
будут: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ср=—3,16°, |
ср=16,65°/сек, |
ф = —9°. |
|
|
|
|||||||
|
Подставляя |
ф = —9 в уравнение (5.3), получим |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
ср' +2-0,0087(^+2,75 9 = 3,51 |
|
|
(5.21) |
||||||||
и аналогично I I этапу, |
общее решение этого |
уравнении |
будет |
|||||||||||
|
|
ф = Л е - ° - 0 0 8 7 г cos (1,66* + « ) + 1 , 2 8 , |
|
|
(5.22) |
|||||||||
а |
закон |
колебания |
вагона |
на IV этапе будет |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
ср=10,95е 0 ' 0 0 8 7 'cos(l,66*+4,294)+l,28 . |
|
(5.23) |
||||||||||
|
Время, в течение которого совершается |
IV этап |
аналогично |
|||||||||||
II |
этапу—*=0,29 сек. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
По |
истечении |
этого времени |
угловая |
скорость |
вагона |
<р = |
|||||||
= |
18,1°/сек. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
86
По уравнению (5.23) построена кривая колебания вагона (г) в течение IV этапа в интервале ^=0ч-0,29 сек (рис. 45).
Аналогично расчитывались последующие периоды коле баний до тех пор, пока их амплитуда не уменьшилась до 4°.
На рис. 45 показана диаграмма затухающих колебаний вагона при действующем гасителе (кривая I ) . Кривая I I изображает затухающие колебания в случае выключенного
гасителя. |
|
|
|
Коэффициент затухания, |
определенный |
по кривой I , |
|
согласно (5.1) составляет б = |
0,0414, т. е. увеличился |
при |
|
мерно в 4,5 раза по сравнению |
с затуханием, |
вызванным |
|
аэродинамическим сопротивлением вагона и другими |
ес |
||
тествен ными ф актор а ми. |
|
|
|
Сравнительно большой эффект, полученный в этом ана лизе по сравнению с данными лабораторных экспериментов, по-видимому, объясняется некоторой идеализацией рабочего
цикла .каретки. В частности, не |
были учтены инерционные |
|
силы, |
вызывающие запаздывание |
начала движения каретки |
после |
включения ртутных контактов, незначительное измене |
|
ние периода колебаний и др. |
|
|
|
Г Л А В А |
V I |
ИСПЫТАНИЯ ГАСИТЕЛЯ П О П Е Р Е Ч Н Ы Х К О Л Е Б А Н И И ВАГОНОВ П П К Д С САМОХОДНОЙ КАРЕТКОЙ
§ 1. Промышленный образец гасителя поперечных колебаний вагона ППКД с самоходной кареткой
Кинематическая и принципиальная электрическая схема промышленного образца ігасителя аналогичны описанным выше схемам опытного образца. При изготовлении промыш ленных образцов основное внимание уделялось компоновке и приспособлению к существующей конструкции вагонов, а также надежности работы всех частей гасителя.
На рис. 46 представлен общий вид каретки гасителя и направляющих из дюралюминиевых угольников, смонтиро ванных на несущей конструкции, облицованной тонким листовым дюралюминием. Эта конструкция .с помощью вось ми болтов крепится ко дну вагона (рис. 47).
На рис. 46 видны некоторые узлы электрической схемы гасителя. На внешней поверхности неподенежного кожуха закреплена коробка с тиристорами и другими элементами электрической схемы. От коробки отходит трехжильный ка бель со штепсельным разъемом для электрического соедине ния цепи питания и управления кареткой. Для предохране-