Файл: Каландадзе В.А. Колебания вагонов подвесных канатных дорог.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.04.2024

Просмотров: 34

Скачиваний: 0

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

вия, связанные, главным образом, с розой ветрсхв данной местности.

К сожалению, наиболее сильные ветровые нагрузки ха­ рактерны как раз для горной местности, где эти дороги име­

ют наибольшее

распространение.

 

В свете сказанного ясна

необходимость

объективного

научного и конструктивного подхода к этому

актуальному

вопросу.

 

 

 

Имеющиеся

в 'Специальной

литературе материалы носят

отрывочный характер. В основном это отдельные конструк­ тивные предложения ,и патенты, рассмотрению 'которых мы перейдем ниже.

К основньї'М причинам, вызывающим .колебания вагонов

ППКД

можно

отнести:

 

 

 

 

1. Инерционные силы, особо ошютимые в период ускоре­

ния .и

замедления

дороги.

 

 

 

 

2.

Возмущения,

вызываемые

ветром.

Этот вид

возму­

щений

особенно

трудно поддается

'количественной

оценке

151,

62]. Амплитуда

раскачивания

вагона

зависит не

только

от

скорости ветра, но и от целого

ряда сопутствующих фак­

торов: угла между осью дорога и направлением ветра, аэро­ динамических свойств вагона, его загрузки и т. д.

Меры

борьбы

с

возмущающим воздействием ветра

в

настоящее

время

сводятся к

приданию

вагону

обтекаемой

формы и, при возможности,

к выбору

трассы

дороги

в

от­

носительно защищенных от ветра местах 14, 14].

 

 

Действующими правилами [41] запрещается , работа до­

роги при скорости

ветра свыше 15 м/сек для маятниковых и

до 10 м/сек для кольцевых

ППКД.

 

 

 

 

3. Искривление трассы в плане, иногда применяемое в

зарубежной

практике

(напр. на французской дороге

Эгиль

дю Миди искривление трассы в плане ,на одной из опор сос­ тавляет 9°), а также ряда второстепенных причин (переме­ щение пассажиров в вагоне и пр.).

Рассматривая причины, вызывающие колебания, можно сделать заключение о множественности влияющих факторов,

причем, некоторые из них практически

не устранимы. Поэто­

му нам представляется целесообразным обратить

основное

внимание на уменьшение амплитуды колебания вагона.

§ 2. Основные предпосылки к анализу

процесса

колебаний

вагона

 

 

Вагон совместно с подвеской, ходовой тележкой, несу­ щим и тяговым канатами представляет довольно сложную механическую систему.

В этой системе можно выделить две части. К одной из


этих частей относятся несущий и тяговый канаты с натяжны­ ми устройствами и приводом, к другой — вагон, колеблю­ щийся вокруг точки подвеса. В результате взаимодействия этах частей, точка подвеса вагона не является неподвижной и кроме поступательного движения вдоль оси каната, опре­ деляемого программой управления, испытывает еще колеба­ ния в трех плоскостях. Наиболее значительным 'колебаниям подвержена эта точка подвеса в плоскости, перпендикуляр­ кой к оси несущего каната. Провес каната приводит к коле­ баниям точки подвеса и самого вагона вдоль его вертикаль­ ной оси. Однако эти колебания не представляют опасности для движения и ввиду большого периода не ощущаются пас­ сажирами. Поэтому, в дальнейшем они нами не рассматри­ ваются.

Некоторую опасность представляют поперечные 'колеба­ ния несущего и тягового канатов, которые осложняют кар­ тину поперечных колебаний вагона. Вагон колеблется вокруг точки подвеса, .которая в свою очередь совершает колебания с другой частотой и амплитудой, определяющимися, в ос­ новном, величиной стрелы провеса несущего каната.

Анализ подобной системы осложняется тем, что. несущий канат представляет собой элемент сложной кривизны с рас­ пределенной массой н гибкостью, причем, кривизна каната яв­ ляется довольно сложной функцией как веса каната, так и веса и положения вагона на трассе. Даже при статических расчетах канатных дорог приходится делать ряд допущений, значительно упрощающих действительную .картину работы каната.

В первом приближении можно представить систему в виде двойного маятника, в котором роль верхней части ис­ полняет несущий канат, а нижней — подвеска вагона.

В действительности же колебания несущего каната силь­ но демпфируются благодаря тому, что возмущения, прило­ женные вдоль всей поверхности каната юередняются и до некоторой степени взаимно погашаются. При таком допу­ щении можно прийти к выводу об относительной безопас­ ности колебания несущего .каната.

Провес каната практически всегда намного больше дли­ ны подвески вагона. Величина провеса обычно бывает по­ рядка десятков метров, длина же подвески вагона состав­ ляет 2—3 м. Поэтому период •колебания каната всегда в несколько раз больше, чем период собственных колебаний вагона. Такие сравнительно медленные колебания оказыва­ ют меньшее физиологическое воздействие на пассажиров. Кроме того, эти колебания мопут проявляться, главным об­ разом, только в пролете, а на опорах полностью прекра­ щаются.


В 'Связи с "изложенным, представляется целесообразным ограничиться рассмотрением продольных и поперечных ко­ лебаний ваїтона и в первой приближении пренебречь коле­ баниями точки его подвеса.

Принципиальной особенностью рассматриваемого объек­ та является относительно небольшая величина равнодейст­ вующей сил трения, приведенной к центру тяжести вагона. Она складывается из аэродинамического сопротивления ва­ гона и трения в цапфах три продольном колебании, или тре­

ки я на

контакте между ходовыми роликами и несущим

кана­

том —

при поперечном

колебании.

 

 

Обтекаемая форма

вагонов, применяемая с целью умень­

шения

лобового сопротивления и уменьшения ветровых

на­

грузок

здесь приводит

к нежелательному снижению

коэф­

фициента затухания

свободных

колебаний.

 

 

Искусственное

увеличение

коэффициента

затухания

сравнительно просто может быть достигнуто лишь для одной составляющей колебательного процесса, именно для про­ дольных колебаний. В этом случае ходовая тележка, удер­ живаемая весом вагона в фиксированном положении отно­ сительно оои несущего каната может воспринять реакцию демпферного устройства. В случае же поперечных колеба­ ний реакция демпферного устройства не может быть переда­ на канату.

Из изложенного уже ясно, что в первом случае вполне эффективным решением может быть применение механичес­ кого демпфера, связывающего вагон с ходовой тележкой или с тяговым канатом, который также способен восприни­

мать реакцию демпфера.

 

В случае же поперечных колебаний требуется

изыска­

ние особых методов и конструктивных решений.

 

Из-за принципиальной разницы в возможностях

и путях

•подхода к вопросу демпфирования продольных и поперечных колебаний в дальнейшем эти колебания рассматриваются раздельно.

§ 3. Пути уменьшения продольных колебаний вагонов

ППКД. Состояние вопроса

В разных отраслях техники широко применяются гаси­ тели колебаний, действие которых.основано на поглощении энергии колебаний резиспигаными устройствами: фрикцион­ ными, пневматическими, гидравлическими, электромагнит­ ными и др. Теория этих устройств детально разработана [8, 11, 13, 17, 40, 44, 45, 501.

Чаще других применяются механические фрикционы с трущимися поверхностями и .гйідравл'ичеакие депферы. И те

12


и другие получили применение на подвесных канатных до­ рогах для гашения продольных колебаний [61, 651.

Так, например, на пассажирской подвесной канатной дороге Унтербергбан под Зальцбургом (Автрия), на оси, соединяющей подвеску вагона с ходовой тележкой, уста­ новлен дисковый фрикционный гаситель [7]. Фрикцион состо­

ит из нескольких подвижных и "неподвижных дисков, поме­

щенных

в

закрытый корпус .и

прижимаемых

друг

•к другу

пружиной

и регулировочной гайкой.

 

і

 

 

 

 

Наибольшее распространение

получили

 

 

гидравлические гасители демпферы.

 

 

 

Для

 

гашения

продольных

колебаний

 

 

подвесных

сидений кресельных

одноканат-

 

 

ных дорог Т. Соудер [67] применил гидра­

 

 

влический демпфер, шток с поршнем кото-

,

 

рого жестко закреплен

с тяговым

(он же

 

 

несущий)

 

канатом,

а цилиндр с

подвеской

 

 

кресла.

 

 

 

 

 

2

 

При

отклонении

кресла от

положения

 

равновесия

изменяется

расстояние

между

 

 

 

дном цилиндра н поршнем, что и приводит к эффекту гашения колебаний, зависящим от степени демпфирования гидравлической системы.

На тбилисской ППКД «пл. Руставели

— плато Мтацминда» проектной организацией первоначально был установлен гидра­ влический демпфер двойного действия, прин­ цип работы которого заключался в следую­ щем (рис. 1). Цилиндр демпфера 1 шарнирно закреплен с крышей вагона, а шток 2— с ходовой тележкой вагона. В процессе колебания вагона, рабочая жидкость (масло) перетекает поочередно в нижнюю или верх­ нюю полость цилиндра. При этом в случае

k.

<5

3

у/

Рис.1. Гидравлический демпфер двойного действия

движения поршня вниз, жидкость из нижней полости через пат­ рубок 4 и вентиль 5 перетекает в верхнюю полость, а при дви­ жении поршня вверх—в нижнюю.

Основным недостатком фрикционных демпферов, при­ менительно к вагонам ППКД является нелинейная завиеи-