Шкала показателей для оценки плавности хода по методу Шперлинга

Показатель плавности хода	Качественная оценка плавности хода
1	отличная
2	хорошая
3	удовлетворительная
4	приемлемая для эксплуатации
4,5	не приемлемая для эксплуатации
5	опасная

 

Показатель плавности хода по ОСТ

24.050.16.85 [3]

Существенные недостатки метода Шпер­линга привели к разработке алгоритмов 44

оценки плавности хода вагонов, позволяю­щих показатель плавности хода однознач­но выразить через статистические харак­теристики случайных колебаний кузова вагона. Такими характеристиками случай­ных колебаний вагонов является диспер­сия ускорений, характеризующая мощ­ность процесса колебаний, и спектральная плотность ускорений, характеризующая распределение этой мощности по частоте.

В соответствии с ОСТ 24.050.16-85 вычис­ление показателя плавности хода w-для реализации длительностью Tjпроизводит­ся по формуле

W. = 00^3 .

где а. — среднее квадратичное значение виб­роускорений для реализации /, а = 4,346 для вибрации в вертикальном направлении; а = = 4,676 для вибрации в горизонтальном попе­речном направлении.

Полученные для отдельных реализаций длительностью Т значения показателей плавности хода предлагается усреднять по формуле где Ту — продолжительность jреализации; Г — суммарное время определения показате­ля плавности хода для данной скорости.

Таблица 13.3

Оценка плавности хода на железных дорогах

России

Показатель плавности хода	Качественная оценка плавности хода
<1	отличный
<2	хороший
<3,25	удовлетворительный
>3,25	не пригодный

 

Средний показатель плавности хода w_cp должен быть не более 3,25 для пассажир­ских вагонов поездов с локомотивной тя­гой, вагонов электро- и дизель-поездов, ав­томотрис, груженых вагонов метрополи­тена (табл. 13.3).

Оценка уровня вибрации в подвижном со­ставе по международному стандарту ISO

2631 [54] и ГОСТ 311 91 [9] проводится по измерениям среднеквадратичного вибро­ускорения. Воздействие вибрации на чело­века рассматривается в отношении:

— его здоровья и степени комфорта;

— чувствительности к воздействию виб­рации;

— подверженности болезни движения.

Под комфортом понимают субъективное ощущение хорошего самочувствия в усло­виях воздействия внешних факторов. Под чувствительностью к вибрации понимают субъективное восприятие человеком на­личия воздействия на него вибрации. Под болезнью движения понимают рвотный рефлекс, тошноту и недомогания, прово­цируемые движением (болезнь движения, обусловленную морской качкой, называ­ют морской болезнью). На базе ISO 2631 для оценки влияния вибрации на пасса­жиров и поездные бригады рельсовых эки­пажей разработан специальный межгосу­дарственный стандарт ГОСТ 311 91-4.2006 (ISO 2631-4:2001) [10] для оценки вибра­ций как на кузове, так и на поверхностях контакта сидений или спальных мест с те­лом человека.

Воздействие вибраций ориентируют по базицентрической системе координат для тела человека (рис. 13.7) и системе коор­динат рельсового экипажа (см. рис. 13.1). С учетом того, что человек по-разному вос­принимает воздействие вибрации на раз­личных частотах в разных направлени­ях, вводятся основные и дополнительные функции частотной коррекции (рис. 13.8). Основные функции коррекции учитывают особенности восприятия человеком виб­рации (рис. 13.8, о):

Рис. 13.7. Базицентрическая система координат для тела человека в положении: а — сидя; б — стоя; в — лежа

ш_к — для направления z,а также для вер­тикального направления для лежачего че­ловека (кроме головы);

Частота, Гц

wk

Частота, Гц

Рис. 13.8. Функции частотной коррекции: а — основные; б — дополнительные

w_d— для направлений хну, а также для горизонтального направления для лежаче­го человека (кроме головы);

Wf— для направления zи вращений при оценке болезни движения.

Из рис. 13.8, а, видно, что наиболее не­благоприятное воздействие оказывает виб­рация в вертикальном направлении с час­тотой 4—8 Гц, в горизонтальном направле­нии с частотой 1—2 Гц, для болезни движе­ния с частотой 0,125—0,25 Гц.

Дополнительные функции коррекции учи­тывают влияние поверхности сидений и спинок, а также особенности передачи виб­рации на голову лежащего человека (рис. 13.8, б):

— ш_с — для направления х для спинки сидения;

- w_e— для вращений относительно осей г_х, г, г₇ для поверхности сидения;

— Wj — для вертикального направления лежачего человека (голова).

Из рис. 13.8, б, видно, что наиболее небла­гоприятное воздействие на сидящего чело­века оказывали вибрации в направлении движения с частотой 0,6—8 Гц, вращения с частотой 0,5—1 Гц, а для головы лежачего человека — вибрации с частотой 8—100 Гц.

В большинстве стран при оценке подвиж­ного состава используются не функция час­тотной коррекции ы_к, а функция частотной коррекции w_h,которая на частотах от 4 до 8 Гц меньше в 1,25 раза [рис. 13.9).

В стандартах ISO 2631 и ГОСТ 311 91- 1.2004 не устанавливаются требования к допустимой вибрации. Приближенное пред­ставление о возможной реакции человека дают следующие значения:

— менее 0,315 м/с² — дискомфорт не ощущается;

- от 0,315 до 0,63 м/с² — легкое ощу­щение дискомфорта;

— т 0,5 до 1 м/с² — приемлемое ощуще­ние дискомфорта;

— от 0,8 до 1,6 м/с² — отчетливое ощу­щение дискомфорта;

- от 1,25 до 2,5 м/с² — ощущение силь­ного дискомфорта;

- свыше 2,5 м/с² — крайняя степень дискомфорта.

Количественные соотношения между ха­рактеристиками вибрации и риском нару­шения здоровья данным стандартом так­же не установлены. В то же время вводит­ся понятие зоны предупреждения, в кото­рой считается, что имеется потенциаль­ный риск здоровью человека, если он на­ходится в пределах данной зоны в течение определенного промежутка времени. Для времени воздействия 4 ч зоной предупреж­дения является уровень ускорений, превы­шающий 0,63 м/с², для времени воздейст­вия 8 ч — 0,5 м/с², для времени воздейст­вия 24 ч — 0,315 м/с².

Стандарт ISO 2631 также дает возможность оценить влияние низкочастотных колеба­ний, связанных с прохождением кривых и наклонами кузова на появление укачивания (болезнь движения) через дозу укачивания, которую определяют следующим образом:

_i

MSDV= \^T_Qa_w(t)dt ²

где a_lv(t) — корректированное виброускорение в направлении оси z, м/с²; Г — общий пери­од времени, в течении которого наблюдаются низкочастотные колебания.

Функция частотной коррекции, дБ

Рис. 13.9. Отличия функции частотной коррекции whи wk

На железных дорогах разных стран ми­ра используются и другие методы оцен­ки плавности хода. Так сложилось, что они носят одинаковое название — показатель плавности хода (от англ. — ride-index), од­нако при общей схожести методики их оп­ределения, они отличаются частотными диапазонами и функциями, выражающи­ми чувствительность человека к вибраци­ям, что ведет к количественным отличиям при анализе одного и того же процесса. По­этому все более широкое распространение получает метод оценки ISO 2631.

На плавность хода влияют различные на­грузки и силы: динамические, от ускорения (замедления при торможении), работа об- рессоренных частей и др.

Коэффициенты динамики — величины динамических сил, которые удобно опре­делять через статическую нагрузку (или статические напряжения). Коэффициентом вертикальной динамики называют отно­шение динамической силы Р к статичес­кой Р-. к =Р /Р . Поэтому величина динамической силы получается умножени­ем силы тяжести брутто (или напряжений от этой силы) на коэффициент вертикаль­ной динамики /с_дв.

При проведении испытаний подвижного состава обычно регистрируют статические и динамические прогибы рессорного под­вешивания, статические и динамические напряжения в характерных местах конст­рукции.

По отношению измеренных показателей в динамике к их значениям в статике вы­числяют коэффициент /с_дв. В дальнейшем эти значения используют при оценке дол­говечности конструкции, но в некоторых нормах им придается значение самостоя­тельных критериев.

Рамная сила — это поперечная горизон­тальная сила, действующая на колесную пару со стороны тележки, обычно опреде­ляется по напряжениям, возникающим в раме под действием поперечных сил (по­этому получила название рамной). Между рамной силой и боковой силой от действу­ющей от колеса на рельс существует опре­деленное соответствие, и это широко ис­пользуется для экспресс-оценки воздейст­вия экипажа на ж.-д. путь. Допустимые зна­чения рамных сил в долях от вертикальных сил приведены в табл. 13.4.

Ускорения обрессоренных и необрессорен- ных частей. С точки зрения теории, коэф­фициенты динамики и ускорения, в долях от ускорения д, должны быть близки между собой. С другой стороны результаты изме­рений существенно зависят от частотного диапазона, в котором производятся изме­рения. Поэтому в нормативных документах дополнительно ограничиваются ускорения кузова и обрессоренных частей тележек.

Для оценки основных показателей ходо­вых качеств, как правило, рассматривается диапазон частот колебаний до 20 Гц. При теоретическом определении этих показа­телей вероятность непревышения норма­тивных значений принимается >0,97, а при экспериментальных исследованиях не ме­нее 0,999.

Оценка устойчивости от опрокидыва­ния производится при движении экипажа по кривым участкам пути для двух случаев: опрокидывание наружу или внутрь кривой. В первом случае рассматривается движе­ние вагона в составе поезда с максимально допустимой скоростью для кривой данно­го радиуса и возвышения наружного рельса. При этом центробежные и ветровые нагруз­ки, поперечные составляющие продольных сжимающих сил считаются направленными наружу кривой. Во втором случае рассмат­ривают движение вагона в режиме тяги с малой скоростью. При этом ветровые на­грузки, поперечные составляющие от силы веса и силы тяги, считаются направленны­ми внутрь кривой. В обоих случаях учиты­вают «обезгрузку» тележек от вертикаль­ных составляющих продольных сил из-за возможной разности высот автосцепок со­седних вагонов.

Коэффициент запаса устойчивости от оп­рокидывания определяется по формуле

К =—1
ус рL y°J
доп

где Р_ст — вертикальная квазистатическая на­грузка от колеса на рельс с учетом обезгруз- ки при действии вертикальных составляющих продольных сил; Р_доп — вертикальная квази­статическая нагрузка от колеса на рельс с уче­том обезгрузки от действия поперечных состав­ляющих продольных и вертикальных сил.

Допустимые значения коэффициента за­паса см. в табл. 13.4.

Аэродинамика подвижного состава изу­чает взаимодействие воздушной среды и высокоскоростного поезда. Особенностью аэродинамики поезда в отличие от аэроди­намики самолетов является то, что движе-

---

Дата добавления: 2019-11-16; просмотров: 1265; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!