IХ Российская конференция пользователей систем MSC «Форум MSC 2006 »

IХ Российская конференция пользователей систем MSC«Форум MSC 2006»

25-26 октября 2006

ЗАО «ВКМ-Инжиниринг»

И.В. Бирюков, Е.К. Рыбников, А.В. Луканцов

«ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ВАГОННЫХ ТЕЛЕЖЕК

С ПОМОЩЬЮ MSC.ADAMS/Rail»

Докладчик: А.В. Луканцов

IХ Российская конференция пользователей систем MSC «Форум MSC 2006»


ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

ЦЕЛЬ: исследовать динамические свойства грузовых груженых вагонов, оборудованных серийными трехэлементными тележками 18-100 и новыми тележками ДП-3, используя программный комплекс MSC.ADAMS/Rail.

ЗАДАЧИ:

1. Разработать компьютерные модели тележек (вагонов): 18-100 и ДП-3.

2. Выполнить расчет динамических качеств исследуемых вариантов экипажей в прямых участках пути.

3. Провести сравнительный анализ динамических свойств вагонов.



ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Серийная грузовая трехэлементная

тележка

Опытная модель тележки ДП-3.

Совместная разработка ЗАО «ВКМ-

Инжиниринг» и «НТЦ-СПС» при

МИИТе, Москва 2006

1

2



ОСНОВНЫЕ ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Тележка 18-100 Тележка ДП-3

7,8

1,85 2,0

База кузова вагона, м

База тележки, м

7,8

Нагрузка на ось, тс

Диаметр колеса, м

Масса груженого кузова, т

Масса колесной пары в сборе, т

23,5 23,5

0,95

84,4

1,32

0,95

83,4

1,5

Масса необрессоренной части тележки, т

3,1 4,2

Масса тележки, т 5,3 4,8

Масса обрессоренной части тележки, т

2,2 0,6



ВИРТУАЛЬНЫЕ МОДЕЛИ ТЕЛЕЖЕК Тележка 1 состоит из:

12-ти недеформируемых тел;

15 3d-контактов (с сухим

трением);

9 соединений (типа joints);

линейные характеристики упругих

элементов.

И имеет:

58 степеней свободы.

Тележка 2 состоит из:

14-ти недеформируемых тел;

12 3d-контактов (с сухим

трением);

20 соединений (типа joints);

нелинейные характеристики

упругих элементов.

И имеет:

38 степеней свободы.

1

2



НЕКОТОРЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СИСТЕМЫ ВАГОН-ПУТЬ

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 20 40 60 80f, мм

Сz, кН/мм

Профиль колеса

Характеристика вертикальной связи

буксового узла

Нелинейные характеристики

опоры

Динамическое изменение

коэффициента трения

Профиль рельса

Р65 ГОСТ 8161-75



ВЫБОР УПРУГО-ДИССИПАТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПУТИ

Для выбора упруго-

диссипативных

параметров пути было

принято решение

произвести виртуальное

моделирование 2-х схем

пути, используя

MSC.ADAMS/View

f = 36Гц f = 27Гц

Частота колебания подпрыгивания одиночной колесной пары



ВИРТУАЛЬНАЯ ИМИТАЦИЯ «СБРОСА С КЛИНЬЕВ»

Сила трения

Свободные колебания рамы

(НОВАЯ ТЕЛЕЖКА ДП-3)



СВОБОДНЫЕ КОЛЕБАНИЯ КУЗОВА(СЕРИЙНАЯ ТЕЛЕЖКА 18-100)



Вертикальные неровности пути

Горизонтальные неровности пути

Левый рельс

Правый рельс

РЕАЛИЗАЦИИ НЕРОВНОСТЕЙ РЕЛЬСОВОГО ПУТИ

Правый рельс

Левый рельс

Галопирование кузова

1,8Гц



ОСНОВНЫЕ ФОРМЫ КОЛЕБАНИЙ КУЗОВА(ВАГОН НА ТЕЛЕЖКАХ ДП-3)

Боковая качка

кузова

0,54Гц

Подпрыгивание кузова

1,24Гц

Виляние кузова

1,82Гц



ВЕРТИКАЛЬНЫЕ УСКОРЕНИЯ ГРУЖЕНОГО ВАГОНА (НА СЕРИЙНЫХ ТЕЛЕЖКАХ 18-100)

0,734

3,864

2,606

2,6

0,76

1,738

2,74

3,68

3,3

2,7

2,32

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

20 40 60 80 100

V, км/ч

м/с2 Над передней шкворневой балкой

Над задней шкворневой балкой

Экспериментальные данные

,ВZ

Достоверность результатов исследования



В кузове вагона над передней по ходу шкворневой балкой

В кузове вагона над задней по ходу шкворневой балкой

0

1

2

3

4

5

м/с2

V, км/ч

18-100 0,734 2,606 2,6 3,864

ДП-3 0,716 1,494 2,6 4,044

40 60 80 100

,ВZ

ВЕРТИКАЛЬНЫЕ УСКОРЕНИЯ ГРУЖЕНОГО ВАГОНА (СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ)

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

м/с2

V, км/ч

18-100 0,8 1,738 2,74 3,68

ДП-3 0,688 1,65 2 3,268

40 60 80 100

,ВZ

0,553

3,2

1,536

2,107

0,655

1,659

2,103

3,4

2,5

2,05

1,8

1,5

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

20 40 60 80 100

V, км/ч

м/с2 Над передней шкворневой балкой

Над задней шкворневой балкой

Экспериментальные данные

,ГZ



ГОРИЗОНТАЛЬНЫЕ УСКОРЕНИЯ ГРУЖЕНОГО ВАГОНА(НА СЕРИЙНЫХ ТЕЛЕЖКАХ 18-100)

Достоверность результатов исследования



ГОРИЗОНТАЛЬНЫЕ УСКОРЕНИЯ ГРУЖЕНОГО ВАГОНА(СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ)

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

м/с2

V, км/ч

18-100 0,655 1,659 2,103 3,4

ДП-3 0,226 0,57 1,3 2,4

40 60 80 100

,ГZ

В кузове вагона над передней по ходу шкворневой балкой

В кузове вагона над задней по ходу шкворневой балкой

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

м/с2

V, км/ч

18-100 0,553 1,659 2,107 3,2

ДП-3 0,27 0,671 1,5 2,2

40 60 80 100

,ГZ



РАМНЫЕ СИЛЫ

ДП-3

18-100

Реа

ли

зац

ия

рам

ной

сил

ы.

Ско

рост

ь д

виж

ени

я 10

0км

/ч

18-100ДП-3

ФС

П р

амно

й с

ил

ы.

Ско

рост

ь д

виж

ени

я 10

0км

/ч

0

10

20

30

40

Yр,кН

V, км/ч

Рамные силы на 1-ой колесной паре

18-100 7.4 17.16 27.8 37.6

ДП-3 4.45 7.78 8 17.6

40 60 80 100



РАМНЫЕ СИЛЫ (СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ)



УГЛЫ НАБЕГАНИЯ КОЛЕСНЫХ ПАР (ВИЛЯНИЕ)

СКОРОСТЬ 100 км/ч

ДП-3

18-100



ДВИЖЕНИЕ ВАГОНОВ



ВЫВОДЫ:

1. Применение программного комплекса MSC.ADAMS/Rail позволяет на стадии проектирования оценить динамические свойства прототипа новой тележки, выполнить сравнительный анализ с существующей серийной тележкой, а также сократить время по доводке проекта.

2. Виртуальное моделирование прототипов экипажей позволит в будущем сократить объём дорогостоящих натурных экспериментов.

IХ Российская конференция пользователей систем MSC«Форум MSC 2006»

25-26 октября 2006


И.В. Бирюков, Е.К. Рыбников, А.В. Луканцов

«ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ВАГОННЫХ ТЕЛЕЖЕК С ПОМОЩЬЮ

MSC.ADAMS/Rail»

Докладчик: А.В. Луканцов

СПАСИБО ЗА

ВНИМАНИЕ!

Documents

IХ Российская конференция пользователей систем MSC «Форум MSC 2006 »