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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

 

 

 

 

 

 

/ а = т 2 / |

 

 

 

(4.26)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а их суммарное значение при

тх—тг—т

 

 

 

 

 

 

 

Ігрг2=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 +

Р ,

 

 

(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.