Файл: Каландадзе В.А. Колебания вагонов подвесных канатных дорог.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 38
Скачиваний: 0
|
|
|
|
|
|
/ а = т 2 / | |
|
|
|
(4.26) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
а их суммарное значение при |
тх—тг—т |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
Ігр~Іг+І2=т(11+ІЇ), |
|
|
(4.27) |
|||
где |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ll = a2+(b — Vtf |
J ' |
|
|
|||
Здесь 2а—ширина вагона; |
|
|
|
|
|
||||||
|
Ь—расстояние |
от среднего |
положения |
грузов |
до точки |
||||||
|
подвеса; |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
У—скорость движения грузов (принимается постоянной); |
||||||||||
|
t—время |
движения грузов. |
|
|
|
||||||
|
Согласно |
уравнениям (4.26) и (4.27) |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
Irp=2m(a2+b*+V4*). |
|
|
(4.29) |
|||
Момент инерции |
вагона |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
78 |
= M L 2 , |
|
|
(4.30) |
|
где |
Л! —масса |
вагона; |
|
|
|
|
|
|
|||
|
L—расстояние |
от центра |
тяжести вагона |
до точки |
его под |
||||||
|
веса. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Момент |
инерции |
всей системы |
|
|
|
|||||
откуда |
|
|
|
|
/ = /в + |
/гР , |
|
|
(4.31) |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
— = 4mV-t. |
|
|
(4.32) |
||
|
|
|
|
|
|
dt |
|
|
|
|
|
|
Изменение количества движения системы при колебании |
||||||||||
|
|
|
|
|
d(I T ) = - G L |
sin ydt, |
|
|
(4.33) |
||
где |
G—вес |
вагона; |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
tp—угол |
отклонения |
вагона. |
|
|
|
|
||||
|
Принимая |
sin^«(p |
из (4.33), |
получим |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
/ Ф + — |
y=-GLcp. |
|
(4.34) |
|||
|
|
|
|
|
|
dt |
|
|
|
|
|
|
Согласно |
(4.32) |
и (4.34), |
последнее |
уравнение примет вид |
||||||
|
|
|
|
Ф+ |
— - |
ф + — |
ср=0. |
|
(4.35) |
Коэффициент затухания определялся по формуле
5 = - L In ї» . , |
(4.37> |
где 90 —начальное отклонение вагона; ср,—амплитуда колебаний в момент времени t.
Коэффициент затухания, определенный по кривой 1 равен
5 = 0,022 1/сек.
Полученное значение .коэффициента затухания дает ос нование заключить, что принцип гашения поперечных коле баний вагона при помощи боковых перемещающихся грузов эффективен и успешно может быть применен на пассажир ских и грузовых подвесных канатных дорогах.
§ 3. Схема гашения колебаний вагонов ППКД с помощью поперечного перемещения груза
Другим видом активного гасителя поперечных колеба ний вагона является каретка, установленная на направляю щих под днищем вагона (рис. 33') [20].
По сравнению с предыдущей схемой процесс движения здесь более сложен, т. к. кроме реакции инерции каретки при ее ускорении или замедлении значительное влияние на •степень гашения оказывает изменение центра тяжести сис темы. Когда центр тяжести вагона находится в точке С центр
тяжести |
каретки |
С] перемещается, отклоняясь от оси вагона |
|||||||||
на |
угол |
ф |
(рис. 34). |
|
|
|
|
|
|||
|
Аналогично 'Предыдущему варианту, управление карет |
||||||||||
кой |
происходит |
автоматически |
от датчика угла |
отклонения |
|||||||
вагона. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Предположим, |
что направляющие каретки |
имеют |
кри |
|||||||
визну |
с |
радиусам |
1 равным |
расстоянию |
ОСі от точки |
под |
|||||
веса |
до |
центра |
тяжести. Тогда |
систему |
можно |
представить |
|||||
в виде двух связанных маятников. |
|
|
|
||||||||
|
Составим уравнение равновесия моментов. |
|
|
||||||||
/ ф = — MgL |
sin ср—[iL2 cp—mgl sin ( с р +ф) — т / 2 ( с р +ф), |
(4.38) |
|||||||||
|
М—масса |
|
|
кГ* * сбк^ |
|
|
|
|
|||
где |
вагона, |
; |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
М |
|
|
|
|
|
|
т—масса |
|
|
кГ •сек2 |
|
|
|
|
|||
|
каретки, |
; |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
М |
|
|
|
|
|
|
L—расстояние |
|
от центра |
массы вагона |
до оси подвески, М; |
/—расстояние от центра массы каретки до оси подвески, М;
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(ML-\-ml)g |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I+tnl* |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(4.42) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ml2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I+ml2 |
|
Если |
каретку |
закрепить |
в среднем положении (ф = 0, ф = 0), |
|||||
то (4.40) |
превращается |
в уравнение свободных колебаний прос |
|||||||
того маятника |
с коэффици |
|
|||||||
ентом |
затухания |
о и часто |
|
||||||
той |
свободных |
колебаний |
|
||||||
К,- |
Если |
|
допустить, |
что |
|
||||
|
|
|
|||||||
каретка |
перемешается |
сво |
|
||||||
бодно |
без |
участия |
привода |
|
|||||
и без трения, |
то |
уравнение |
|
||||||
(4.40) полностью |
описывает |
|
|||||||
процесс движения |
системы. |
|
|||||||
Решение |
этого |
уравнения |
|
||||||
возможно |
при |
задании на |
|
||||||
чальных |
условий |
<р, ф и их |
|
||||||
производных. |
|
|
|
|
|
||||
|
Действительный |
|
про |
|
|||||
цесс |
более |
сложен, |
поско |
|
|||||
льку |
|
скорость |
каретки ф |
|
|||||
является |
сложной функцией |
|
|||||||
угла |
|
ср. |
Она |
определяет |
|
||||
ся характеристикой |
датчика |
|
|||||||
угла |
|
отклонения |
вагона, а |
|
|||||
также |
свойствами |
привода |
|
||||||
каретки. |
|
|
|
|
|
|
Рис. 34. Схема к расчету гасителя |
||
|
Полученное |
уравнение |
|||||||
|
с поперечно-перемещающемся грузом |
||||||||
(4.40) |
позволяет рассчитать |
|
процесс гашения колебаний, |
если |
будет задано положение ка |
||
ретки |
относительно вагона. |
Но |
задать |
такую зависимость |
весьма |
трудно. Задача упрощается лишь |
в случае линейного |
5. В. А. Каландадзе |
65 |
регулирования, когда скорость или ускорение каретки могут быть представлены линейной функцией ф.
Если параметры регулятора и исполнительного привода подобрать таким образом, чтобы за каждый период качания
вагона каретка совершала бы 1 рабочий цикл |
гармоничес |
кого движения, отклоняясь на каждую сторону |
на величину |
Чго, то процесс гашения колебании поддается численному ре шению.
В соответствии с таким условием, координаты |
положения |
|||||
каретки можно |
выразить |
через |
угловую скорость |
колебания |
||
вагона |
|
ф = фо со5(со/ + 0), |
(4.43) |
|||
|
|
|||||
где 0 —разность |
фаз колебания |
вагона и каретки, которая может |
||||
быть |
принята |
постоянной. |
|
|||
Угловая |
скорость |
относительного движения каретки |
||||
|
|
ф = — ф0ш sin (О)І*+Є), |
(4.44) |
|||
а угловое ускорение |
|
|
|
|
||
|
|
|
ф = - ф 0 ш 2 |
cos (ш^+0). |
(4.45) |
|
Подставляя |
в уравнение |
(4.40) эти значения, получим |
|
|||
?+28ф+/Сї <р = -ф0 (/С2 -Ь/С3 со2 ) cos (ш*+Є). |
(4.46) |
Таким образом, взаимодействие вагона и каретки определя ется действием гармонической внешней силы.
Степень затухания колебаний зависит от члена 25<р уравне ния (4.40), а также от величины его правой части. Поскольку величина естественного демпфирования о практически не может быть увеличена, основной интерес для нас представляет правая часть уравнения (4.40), характеризующая действие гасителя.
Основным требованиям, определяющим изменение отно сительной координаты каретки во времени является необхо димость выполнения рабочего цикла в соответствии с усло вием (4.43). Максимальное отклонение каретки определяется поперечными габаритами вагона, а скорость и ускорение ли митируются указанным условием. Кинетическая энергия, приобретенная кареткой за четверть периода с включенным приводом, должна быть полностью погашена силами трепня в..следующей четверти периода, т. с. мощность привода и ве личина трения относительного движения должны быть сог ласованы. Таким образом, усиление.эффекта гашения возможн'6"за счет одновременного увеличения мощности приво-
да н сил трения. Кроме того, повышение эффекта гашения колебаний очевидно может быть достигнуто увеличением коэффициентов К 2 « КзИз равенства (4.42) видно, что это достигается при больших массе каретки и расстояния от центра тяжести каретки до несущего каната. Отсюда сле дует, что целесообразно размещать каретку по возможности ниже.
Г Л А В А V
КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ ГАСИТЕЛЕЙ ПОПЕРЕЧНЫХ КОЛЕБАНИИ ВАГОНОВ ППКД
§ 1. Лабораторное исследование схемы гашения поперечных колебаний вагонов ППКД с помощью боковых грузов
Для исследования принципа гашения колебаний с по мощью боковых грузов была изготовлена лабораторная ус тановка, схема которой представлена на рис. 35.
Роль «вагона» выполняет металлическая рама — маят
ник, жестко соединенная |
с подвеской и с осью, качающейся |
в подшипниках. Боковые |
грузы 1—Iі перемещаются в на |
правляющих 2—21 при помощи троса 3, перекинутого через направляющие ролики 4—41 и приводной шкив 5. Послед ний вращается от однофазного реверсивного двигателя РД—09. Включение и выключение двигателя, а также изме нение направления его движения осуществлялись ртутными кантактами 6, закрепленными на качающейся оси установки.
Изменение веса модели |
вагона достигалось |
добавлени |
|
ем грузов. В зависимости от |
величины груза вес |
модели ме |
|
нялся от 3 до 12 кГ. Опыты |
проводились |
при |
постоянном |
весе боковых грузов — по 0,43 кГ каждый. |
Для |
наблюдения |
|
п регистрации отклонения модели опытная |
установка была |
||
оборудована визирным устройством 7 (рис. |
35) с |
делениями |
в градусах и регистратором 8, в качестве которого был. ис пользован лентопротяжный механизм самопишущего, вольт метра. Перо было закреплено на поперечно перемещающемся стержне 9, который с одной стороны был связан при помощи гибкой нити с моделью, а с другой — также с помощью ни ти с натяжным грузиком.
В начале опыта модель отклонялась на 20°, после чего производилась запись затухающих колебаний до уменьшения амплитуды до 4°.
Кроме |
изменения отношения ,• веса |
модели к |
весу боко-., |
вых грузов |
при опытах варьировались |
' условия |
движения |
грузов. |
|
|
|