Савоськин А. Н., Акишин А. А. Выбор параметров горизонтальных связей рессорного подвешивания моторного вагона на четырех одноосных тележках в высокоскоростном электропоезде: текстовая версия

В России планируется дальнейшее развитие высокоскоростного движения, которое невозможно без подвижного состава с улучшенными характеристиками. На кафедре «Электропоезда и локомотивы» Московского государственного университета путей сообщения (МИИТ) спроектирован рельсовый экипаж, который может успешно эксплуатироваться при скорости до 432 км/ч.

Разработка специалистов МИИТ – двухосная тележка, состоящая из двух сочлененных одноосных тележек с радиальной установкой колесных пар в кривой (рис. 1). В схеме предусмотрено непосредственное опирание кузова тележки на буксы, что создает третью ступень рессорного подвешивания. При этом соответствующим подбором упругих и диссипативных характеристик связей кузова с буксой, кузова с рамой тележки, а также рамы тележки с буксой можно обеспечить работу рамы тележки в режиме динамического гасителя колебаний, что значительно улучшает показатели динамических качеств (ПДК) рельсовых экипажей. В разработанной конструкции связь кузова с колесными парами выполнена с помощью двух пневморессор 1 диафрагменного типа. Рессоры установлены так, что их юбки расположены соосно и встречно направлены. При использовании указанной схемы рессорного подвешивания кузов может совершать поперечные перемещения относительно колесных пар более 200 мм. Горизонтальная связь кузова с тележкой осуществляется при помощи возвращающего устройства на основе рессорных листов 4 из композитного материала, прилегающих к продольной тяге 3. Эта тяга передает продольные силы, действующие между кузовом и тележками и играет роль упругого элемента, подвешивающего наружный конец тележки к кузову.

В возвращающем устройстве имеется зазор между концами листовых рессор и ограничителем, расположенным на раме тележки 5, поэтому при небольших перемещениях кузова возвращающая сила не возникает. После выборки этого зазора листовая рессора начинает деформироваться, плечо приложения поперечной силы уменьшается и жесткость между кузовом и тележкой увеличивается по кубической параболе в зависимости от перемещений кузова относительно рамы тележки. Тем самым ограничиваются боковая качка кузова и его поперечные перемещения.

Внутренние концы одноосных тележек соединены между собой диагональными тягами 7 для синхронизации радиальной установки колесных пар в кривых участках пути и повышения критической скорости движения в прямых участках.

На раме установлен электродвигатель 10 с тяговой передачей III класса 8 и 9. Первая ступень рессорного подвешивания состоит из двух однолистовых композитных рессор 6 для передачи вертикальных, продольных и поперечных сил от колесной пары к раме тележки. С одной стороны рессоры шарнирно прикреплены к корпусам букс в разных точках, а с другой соединены между собой хомутом, установленным в гнезде поперечной балки рамы тележки. Демпфирование горизонтальных колебаний виляния выполнено отдельными гасителями 2 на каждой тележке.

На первом этапе решалась задача выбора параметров рессорного подвешивания, обеспечивающих выполнение требований к боковым колебаниям, и исследовался этот вид колебаний. Для выбора параметров рессорного подвешивания применялся метод оптимизации с использованием в качестве целевой функции суммарной интенсивности выбросов случайных процессов ПДК ui(t) за допустимую область качества, образованную значениями [ui]:

При определении оптимальных параметров рессорного подвешивания исследуемого вагона было принято четыре показателя качества m = 4 и рассматривалась интенсивность выбросов в четырехмерном пространстве, образованными такими ПДК, как ускорение кузова в точке крепления тележек ÿΣк1 и коэффициентов динамики в связях тележки с буксой kт-кп, кузова с тележкой kк-т и кузова с буксой kк-кп. Коэффициент плавности хода С определялся на основе результатов исследования колебаний экипажа с оптимальными параметрами рессорного подвешивания. Эта задача решалась при скорости движения 110 м/с (396 км/ч).

На рис. 2 показано некоторое множество промежуточных значений целевой функции и ПДК на различных этапах процедуры оптимизации в пятимерном пространстве. В этом пространстве каждый кружок соответствует совокупности нормированных значений ПДК U1, U2и U4, диаметр кружка – величине U3, а цвет – значению целевой функции Ц для каждого из выбранных номеров расчета. Нормированным значениям ПДК, равным единице, соответствуют
Авторы:  Савоськин А. Н., Акишин А. А.
Источник:  Транспорт РФ. 2015. № 3 (58). С. 10–13.
Ключевые слова:  рельсовый экипаж, рессорное подвешивание, высокоскоростной электропоезд
Контакты:  elmechtrans@mail.ru