Расчет параметров гидравлического гасителя колебаний

Ходовые качества электровоза зависят не только от конструкции рессорного подвешивания, но и, в значительной степени, от правильного выбора гасителей колебаний и стабильности их параметров.

В тележечном и кузовном подвешивании современных электровозов в качестве упругих элементов часто применяются только цилиндрические пружины, обладающие целым рядом преимуществ перед листовыми рессорами.

В то же время они имеют существенный недостаток - почти полное отсутствие сил сопротивления, необходимых для уменьшения или ограничения величины амплитуд колебаний кузова и тележек электровоза. В таком подвешивании обязательно устанавливаются специальные гасители колебаний (демпферы), способные превращать механическую энергию колебательного процесса в тепловую с последующим рассеиванием ее в окружающую среду. Как правило, в конструкции подвешивания современных электровозов используются гидравлические гасители колебаний.

Принцип работы гидравлического гасителя колебаний заключается в последовательном перемещении вязкой жидкости поршнем через узкие каналы (дроссельные отверстия). При прохождении жидкости через эти каналы возникает вязкое трение.

Вынужденные колебания электровоза обусловлены удельным действием стыков и действием различных неровностей рельсового пути и колеса.

Для подбора гидравлических гасителей с оптимальным коэффициентом демпфирования необходимы следующие данные: величина колеблющейся массы, жесткость рессорного подвешивания, длина неровности, критическая скорость движения по заданной неровности.

Частота собственных колебаний тележки без учета демпфирования определяется по формуле

где

- эквивалентная жесткость комплекта рессор и пружин одной колесной пары;

,

Нс² /м - масса обрессоренных частей кузова и тележки, приходящаяся на одну колесную пару.

При равенстве частоты внешнего возмущения щ и частоты собственных колебаний определяется критическая скорость

Оптимальному значению коэффициента демпфирования соответствует минимальное значение функционала J, учитывающего отклонения и ускорения системы за длительное время. После умножения функционала J на жесткость рессорного подвешивания легко уяснить его физический смысл: это энергия, сообщаемая системе и расходуемая на колебания. Для практического применения на основании выше приведенной формулы получено следующее выражение для расчета функционала:

z₀ - статический прогиб первой ступени подвешивания.

Для пяти - шести значений коэффициента демпфирования от 0 до 1 определяются соответствующие значения функционала

По кривой J (D) определяется оптимальное значение коэффициента демпфирования D_опт, соответствующее минимальному значению функционала J_min. Для найденного оптимального значения коэффициента демпфирования D_опт рассчитывается соответствующий ему параметр гасителя колебаний

и частота колебаний узла демпфирования

С учетом демпфирования определяется частота собственных колебаний

Период колебаний

Отношение двух последовательных амплитуд затухающих колебаний называется декрементом затухания d

Натуральный логарифм этого отношения называется логарифмическим декрементом затухания