СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 2001 года по МПК B61F5/08 

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к железнодорожному транспорту для соединения рамы тележки с надрессорным брусом.

В настоящее время разработаны (см., например, патент РФ N 2120873, В 61 F 5/08 от 27.10.98 г. или патент РФ N 2151077, В 61 F 5/08) поводковые устройства, имеющие нелинейное изменение жесткости в процессе их работы.

Однако в них не рассмотрен вопрос по исключению возможности возникновения резонанса при действии на поводок переменной нагрузки.

Возникновение явления резонанса при совпадении частоты собственных колебаний системы элементов транспортного средства, в которой поводок выполняет функцию упругой связи, с частотой изменения внешних периодических сил сопровождается резким возрастанием амплитуды колебаний, что приводит к снижению долговечности элементов транспортного средства, т.е. к снижению его эксплуатационных характеристик.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение заключается в устранении возможности возникновения явления резонанса.

Указанный результат достигается тем, что в способе повышения эксплуатационных характеристик транспортного средства, заключающемся в том, что для соединения элементов транспортного средства используют поводок с изменяемой нелинейной жесткостью, изменяют частоту собственных колебаний системы элементов транспортного средства, в которой поводок выполняет функцию упругой связи, в соответствии со следующей зависимостью:
P = [a+b[(Δ+δ/2)^с+(Δ-δ/2)^с]/m]^0,5, (1)
где m - приведенная к поводку масса элементов центрального подвешивания и кузова вагона;
a, b, с - коэффициенты, определяющие характер нелинейности жесткости поводка (вид упругой характеристики поводка).

Указанные коэффициенты в каждом конкретном случае могут иметь свои значения, обусловленные особенностями конструкции самого поводка, формой и материалом используемых в нем упругодемпфирующих элементов.

Определяются коэффициенты по известным методикам для расчета коэффициентов функции, описывающей какую-либо закономерность изменения параметра.

Для конкретного поводка, используемого в железнодорожных тележках, коэффициенты имеют следующие значения:
а = 218;
b = 1,69 · 10^-5;
c = 7,45;
δ - перемещение элемента (надрессорного бруса), связанного с поводком, вдоль транспортного средства (железнодорожной тележки);
Δ - преднатяг упругодемпфирующего элемента поводка.

Сущность предлагаемого способа повышения эксплуатационных характеристик транспортного средства заключается в следующем.

В технике известно явление резонанса, которое заключается в том, что при совпадении частоты собственных колебаний конструкции с частотой изменения внешних периодических сил происходит резкое возрастание амплитуд колебаний, которое может привести к полному разрушению конструкции.

Для того чтобы исключить возможность возникновения резонанса при действии внешних периодических возмущающих сил, конструкция поводка, выполняющего роль упругой связи в колеблющейся системе, выполнена таким образом, что частота собственных колебаний системы является переменной величиной и определяется из выражения:
P = [C(δ)/m]^1/2, (2)
где m - приведенная масса колеблющейся системы;
C( δ ) - жесткость поводка, нелинейно изменяющаяся под действием приложенной нагрузки и определяемая из выражения:

где Δ - преднатяг упругодемпфирующих элементов поводка;
δ деформация поводка (упругодемпфирующих элементов поводка) под действием внешней периодической возмущающей силы (перемещение элемента связанного с поводком).

После подстановки выражения (3) в (2) получаем:

Способ предотвращения возникновения резонанса от воздействия внешней периодической возмущающей силы заключается в следующем.

При совпадении в какой-либо момент времени частоты воздействия внешней силы и собственной частоты, амплитуда колебаний системы (в данном случае - деформация поводка (δ) начнет возрастать.

Одновременно с этим, в соответствии с выражением (4), собственная частота колебаний системы увеличится и станет отличаться от частоты воздействия внешней возмущающей силы, тем самым устраняя саму причину возникновения резонанса.

Использование: транспортное машиностроение, железнодорожный транспорт. Сущность изобретения: для соединения элементов транспортного средства используют поводок с измеряемой нелинейно жесткостью и измеряют частоту собственных колебаний системы элементов транспортного средства, в которой поводок выполняет функцию упругой связи в соответствии с выражением P = [a+b[Δ+δ/2)^с+(Δ-δ/2)^с]/m]^0,5, где m - приведенная к поводку масса элементов центрального подвешивания и кузова вагона; a, b, c - коэффициенты, определяющие характер нелинейности жесткости поводка; δ - перемещение элемента, связанного с поводком, вдоль транспортного средства; Δ - преднатяг упругодемпфирующего элемента поводка. Изобретение устраняет возможность возникновения явления резонанса. 1 з.п.ф-лы.

1. Способ повышения эксплуатационных характеристик транспортного средства, заключающийся в том, что для соединения элементов транспортного средства используют поводок с изменяемой нелинейно жесткостью, отличающийся тем, что изменяют частоту собственных колебаний системы элементов транспортного средства, в которой поводок выполняет функцию упругой связи в соответствии со следующей зависимостью:
P = [a+b[Δ+δ/2)^с+(Δ-δ/2)^с]/m]^0,5,
где m - приведенная к поводку масса элементов центрального подвешивания и кузова вагона;
a, b, с - коэффициенты, определяющие характер нелинейности жесткости поводка,
δ - перемещение элемента, связанного с поводком, вдоль транспортного средства;
Δ - преднатяг упругодемпфирующего элемента поводка. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что а = 218; в = 1,69·10^-5; с = 7,45.