Оценка качества хода вагона

Автор доцент кафедры "Вагоны и вагонное хозяйство" к.т.н. Кошелев В.А.

Качество хода вагона может быть оценено по нескольким параметрам:

- по коэффициенту динамики кузова вагона,

- по амплитудам ускорения кузова вагона,

- по показателю плавности хода вагона,

- по коэффициенту запаса устойчивости колеса против схода с рельсов.

Для пассажирских вагонов особенно большое значение имеет показатель плавности хода, которым оцениваются динамические качества вагона, исходя из условий физиологического воздействия ускорений и частот колебаний на организм человека.

На основании экспериментальных работ, проведенных рядом исследовательских лабораторий в СССР и за границей, установлено, что организм человека по-разному воспринимает колебания с различными частотами, и реакции на эти колебания проявляются в виде утомления нервной системы и различных болевых ощущений. Особенно неблагоприятны для человека колебания с частотами в пределах 4 – 6 Гц, которые оказываются резонансными для человека как механической системы. Организм человека чувствителен и к ускорениям и к скорости их изменения, так как она характеризует изменение сил инерции во времени, т.е. является показателем меры интенсивности толчка. Известны три метода оценки плавности хода вагона: по частотам и ускорениям колебаний кузова, времени утомляемости пассажиров и преобладающим и максимальным ускорениям.

Согласно закону Вебера – Фехнера об интенсивности раздражителя ощущений органов чувств человека и результатам опытов Шперлинга (Грюнвальдская лаборатория) для оценки плавности хода вагона в ряде стран Европы и, в частности, в странах, входящих в СНГ, принято значение , представляющее собой произведение наибольшего значения показателя меры интенсивности толчка на величину энергии процесса колебаний. Если принять, что кузов вагона совершает вертикальные гармонические колебания, то амплитуда третьей производной перемещения по времени – мера интенсивности толчка составляет

где – амплитуда колебаний кузова, см; w - круговая частота колебаний, рад/с;

n – число колебаний в секунду, Гц.

Энергия колебательного процесса пропорциональна произведению амплитуды на амплитуду ускорения то есть ,

где - наибольшее значение вертикальных ускорений кузова вагона, записанное с помощью ускорениемера.

Связь между интенсивностью раздражителя и силой вызванного им ощущения оценивается величиной параметра W:

(7.3.1)

n – число колебаний в секунду, Гц.

Параметр W, зависящий от частоты и ускорений кузова, называют показателем плавности хода вагона. Человеческий организм различно воспринимает колебания разных частот и направлений, поэтому вычисляют показатель плавности хода в вертикальном и поперечном направлении.

Коэффициент k, учитывающий влияние частоты и направление колебаний на утомляемость пассажиров установлен экспериментально и задается в виде графиков, приведенных на рис. 7.3.1.

Рис. 7.3.1. Графики значений коэффициента kдля оценки вертикальных и

горизонтальных колебаний.

Процесс колебаний кузова вагона во время движения достаточно сложен. Иногда можно выделить отдельные участки осциллограмм ускорений кузова вагона, когда отчетливо просматривается одна преобладающая частота колебаний кузова, но амплитуда ускорений изменяется. В этом случае показатель определяется по формуле

(7.3.2)

где _Wω1, _Wω2, … _Wωn– показатели, вычисленные по формулам (7.3.1) и соответствующие амплитудам ускорений разрядов 1, 2,…, n, имеющим относительные повторяемости p₁, p₂,…, p_n, причем p₁ + p₂ +…+p_n =1.

Научно обоснованных физиологами формул для определения показателя плавности хода в случае сложного процесса колебаний пока нет. Для приближенной оценки, в частности, может быть использована формула:

(7.3.3)

где W₁, W₂, … W_N– показатели плавности хода, вычисленные по формуле (7.3.2) для выделенных из сложного процесса колебаний гармоник с частотами w₁, w₂, …, w_N– и соответствующими амплитудами.

Показатель плавности хода вагона зависит от скорости движения, состояния пути, конкретного места в кузове вагона, в котором он определялся. Поэтому для окончательного заключения о качестве хода вагона следует выбрать наиболее неблагоприятный результат определения показателя плавности хода. Количественно качество хода оценивается величинами показателя плавности хода, коэффициента динамики и ускорения кузова. Величины критериев качества хода приведены ниже.

Нормативные значения динамических показателей элементов вагона (Нормы…1996г)

Оценка качества хода вагона	Коэффициент динамики кузова	Ускорение кузова, м/с^2	Показатель плавности хода в вертикальном и горизонтальном поперечном направлении
Вертикаль-ный	Горизон-тальный попереч-ный	Вертикаль-ное	Горизон-тальное попереч- ное
Отличный	0,10	0,05	0,10	0,05	£1,0
Хороший	0,15	0,10	0,15	0,10	£2,0
Удовлетвори-тельный	0,20	0,15	0,20	0,15	£3,25
Допустимый	0,35	0,25	0,35	0,30	£4,0
Непригодный для регуляр- ного движения	0,70	0,40	0,70	0,50	£5,0

Нормативные значения динамических показателей элементов вагона (изменения и дополнения №2 …с 01.03.2002г)

Оценка хода	Коэффициент динамики (вер­тикальной)	Рамные си­лы в долях осевой на­грузки Ро	Вертикальные Z и горизон­тальные Y ускорения в долях g
не более порожн. груж.	не более порожн. груж.	Z не более порожн. груж.	Y не более порожн. груж.
Кузов грузового вагона
Отличный Хороший Удовлетворит. Допустимый	0,50 0,20 0,60 0,35 0,70 0,40 0,75 0,65	- - - - - - - -	0,50 0,20 0,20 0,10 0,60 0,35 0,25 0,15 0,70 0,45 0,40 0,30 0,75 0,65 0,55 0,45
Необрессоренные элементы тележки грузового вагона
Отличный Хороший Удовлетворит. Допустимый*	0,60 0,50 0,75 0,70 0,85 0,80 0.90 0.85 0,98 0,90	0,25 0,20 0,30 0,25 0,38 0,30 0,40 0,38	0,65 0,55 0,30 0,25 0,80 0,75 0,35 0,30 0,90 0,85 0,50 0,35 0,98 0,90 0,55 0,45

Примечания: 1. Допустимый - показатель, значение которого не может быть превышено при проектных условиях эксплуатации.

2. Значение показателей для кузовов изотермических вагонов на тележках пас­сажирского типа следует принимать на 15% меньше, чем для грузовых вагонов.

3. На малозагруженные и легковесные вагоны с осевой нагрузкой брутто до 125 кН распространяются динамические показатели порожних грузовых вагонов.

4. Для вагонов специального назначения нормативы устанавливаются техниче­ским заданием на проектирование.

5. Показатели для необресоренных элементов рамы тележки грузового вагона -установлены только для колебаний основного тона, т.е. кузова вагона на рессо­рах.

6. Для вагонов с нерегулярным пропуском по путям МПС значения допусти­мых показателей могут быть увеличены на 10%.

7. * В числителе - для случая разгрузки, в знаменателе - нагрузки.

Дата добавления: 2015-05-10