Помощь в учёбе, очень быстро...
Работаем вместе до победы

Совершенствование расчета динамического взаимодействия контактной сети и токоприемников на основе метода конечных элементов

Диссертация: Совершенствование расчета динамического взаимодействия контактной сети и токоприемников на основе метода конечных элементов
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Для надежной работы контактной подвески в условиях проектирования и строительства скоростных и высокоскоростных магистралей и выполнения ей своей основной задачи — обеспечение токосъема, необходимо высокое качество выбора ее параметров на стадии проектирования. Для этого необходимо проводить не только статический, но и динамический расчет контактной подвески при взаимодействии… Читать ещё >

Содержание

  • 1. ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДИК РАСЧЕТА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ТОКОПРИЕМНИКОВ С КОНТАКТНОЙ СЕТЬЮ
    • 1. 1. Аналитические модели взаимодействия
      • 1. 1. 1. Модели взаимодействия с сосредоточенными параметрами
      • 1. 1. 2. Модели взаимодействия с распределенными параметрами
    • 1. 2. Имитационные модели взаимодействия
      • 1. 2. 1. Модель взаимодействия фирмы Siemens
      • 1. 2. 2. Модель взаимодействия ST3+OP
      • 1. 2. 3. Модель взаимодействия Миланского технического университета
  • 2. РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ТОКОПРИЕМНИКОВ С КОНТАКТНОЙ СЕТЬЮ
    • 2. 1. Математический аппарат модели
    • 2. 2. Модель взаимодействия простой подвески
    • 2. 3. Модель взаимодействия цепной подвески
    • 2. 4. Модель взаимодействия рессорного узла
    • 2. 5. Модель взаимодействия фиксаторного узла
    • 2. 6. Составление комплексной модели взаимодействия
    • 2. 7. Идентификация модели по скорости распространения волн в подвеске
    • 2. 8. Идентификация модели по частоте собственных колебаний свободно подвешенного провода
  • 3. ПРОВЕДЕНИЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
    • 3. 1. Оценка влияния изменения натяжения проводов подвески и скорости движения токоприемников
    • 3. 2. Расчет пропуска многих сцепок локомотивов В Л
    • 3. 3. Использование модели для подготовки и проведения испытаний подвески КС-200 на Октябрьской железной дороге
    • 3. 4. Определение отжатая несущего троса под ИССО
  • 4. ПРОВЕДЕНИЕ НАТУРНЫХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
    • 4. 1. Измерение отжатий контактной подвески
    • 4. 2. Измерение контактного нажатия
  • 5. ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ МЕТОДИКИ И МОДЕЛИ РАСЧЕТА ДИНАМИЧЕСКОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ

Совершенствование расчета динамического взаимодействия контактной сети и токоприемников на основе метода конечных элементов (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Для надежной работы контактной подвески в условиях проектирования и строительства скоростных и высокоскоростных магистралей и выполнения ей своей основной задачи — обеспечение токосъема, необходимо высокое качество выбора ее параметров на стадии проектирования. Для этого необходимо проводить не только статический, но и динамический расчет контактной подвески при взаимодействии ее с токоприемниками. Это обусловлено тем, что взаимодействие контактной подвески с токоприемниками представляет собой сложный колебательный процесс, в котором участвуют разнородные колебательные системы — две из них с распределенными параметрами (железнодорожный путь и контактная подвеска) и несколько систем с условно сосредоточенными параметрами (локомотивы с токоприемниками). То есть, интересующие нас точки контакта полозов токоприемников с контактным проводом совершают колебания, обусловленные параметрическим возбуждением со стороны контактной подвески вследствие периодического изменения ее параметров, а со стороны локомотива — взаимодействием колеблющихся токоприемников, на основания которых передаются колебания пути и электроподвижного состава. Кроме того, вдоль контактной подвески в обе стороны от точки приложения контактного нажатия каждого из токоприемников распространяются волны колебаний, влияющие на взаимодействие подвески с другими токоприемниками. На колебательную систему так же влияют случайные факторы, такие как воздействие ветровых нагрузок, разрегулировки контактной подвески и др.

Актуальность данной работы обусловлена тем, что существующие до настоящего времени российские методики расчета обладают большим количеством допущений и не могут применяться для практических целей. Существующие же иностранные методики созданы для условий зарубежных дорог и не учитывают специфику российских железных дорог. Стоимость приобретения таких моделей расчета очень высока.

Необходимость проведения вычислительных экспериментов на стадии проектирования новых контактных подвесок и для модернизации старых обусловлена ростом скоростей движения, а также проектированием и строительством высокоскоростных магистралей (ВСМ).

Методика актуальна не только для высокоскоростных железных дорог при скоростях движения 200.300 км/ч, но и для обычных скоростей движения. Так, для увеличения пропускной способности железных дорог, скорости движения по магистральным участкам планируется увеличить до 140. 160 км/ч. Как показали вычислительные эксперименты и теоретические расчеты, в этом диапазоне скоростей наблюдается резонансные явления, которые ухудшают токосъем. Данная методика может быть использована для исследования резонансных явлений и выработке мероприятий по их уменьшению.

Даже при, существующих скоростях движения происходит значительный износ контактного провода, что приводит к большим экономическим затратам. Эта проблема обостряется повышающимися на цветные металлы ценами. С помощью предложенной методики можно рассчитать точные, прицельные регулировки контактной сети для улучшения качества токосъема и уменьшения износа контактных проводов.

Цель работы — создание модели и методики расчета динамического взаимодействия, отвечающей современным требованиям расчетов и повышение точности расчетов за счет уменьшения числа допущений и использования новых информационных технологий (НИТ). К основным задачам исследований относятся:

1. Обзор и анализ существующих методик и моделей расчета. 6.

2. Разработка математической модели расчета динамического взаимодействия контактной сети с токоприемниками и программы для ЭВМ.

3. Анализ параметров модели.

4. Применение модели для практических расчетов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Исследования, проводимые при выполнении диссертационной работы позволяют сформулировать следующие основные выводы и рекомендации:

1. В настоящее время модели взаимодействия с сосредоточенными параметрами не удовлетворяют возросшую потребность в точности расчета динамического взаимодействия токоприемников и контактной подвески. Применение зарубежных моделей затруднено, т.к. связано с необходимостью их адаптации к условиям российских железных дорог и большой стоимостью расчетов.

2. Для моделирования процесса взаимодействия токоприемников с контактной сетью применим математический аппарат метода конечных элементов. Выбор модели конечного элемента необходимо производить в зависимости от соотношения моделируемой скорости движения и скорости распространения продольных волн в контактной подвеске.

3. Для конечных элементов (элементарная массой, связанная с соседними массами невесомыми, абсолютно жесткими, шарнирно соединенными стержнями) размером 0.5. 1 м расхождение с теоретической скоростью распространения поперечных волн составило -3.+5%.

4. Существующие контактные подвески при скоростях движения ЭПС 140. 160 км/ч имеют склонность к резонансу. Гистограмма распределения нажатий для резонансных скоростей двухмодальна, дисперсия нажатия увеличена по сравнению с нерезонансными скоростями.

5. Кривая контактного нажатия имеет периодичность изменений, кратную длине пролета и длине межструнового пролета.

6. Применение шахматного расположения струн приводит к неодинаковости мгновенных значений нажатия на двойные контактные провода, что может привести к увеличению их электрического износа.

7. При движении многих сцепок локомотивов ВЛ11 число токоприемников при расстояниях между ними 49 и более метров незначительно влияет на величину отжатия контактных проводов.

8. Целесообразно применение рассмотренной методики совместно с ВИКС для расширения результатов поездок на весь диапазон скоростей и температур с целью проведения аналитического мониторинга контактной сети. Существующая в настоящее время аппаратура ВИКС НИИЭФА, регистрирующая нажатия контактного провода, требует доработки.

9. Рекомендуется проведение аналитического мониторинга контактной сети совместно с ВИКС. Предлагается следующая периодичность расчетов: главный ход" - 1 раз в год, при подготовке к осенне-зимнему периоду. прочие главные пути станций и перегонов — 1 раз в 2 года. боковые пути станций — 1 раз в 5 лет. критические места (мосты, туннели, путепроводы с ограниченной высотой, участки подвески подверженные интенсивным ветровым воздействиям) — 2 раза в год.

Показать весь текст

Список литературы

  1. A.B. Проектирование контактной сети. 2-е изд. перераб. и доп. -М.: Транспорт, 1991. -327 с.
  2. Справочник по математике для научных работников и инженеров. Г. Корн, Т. Корн. -М.: Издательство «Наука», 1977. -832 с.
  3. Токосъем и токоприемники электроподвижного состава. И. А. Беляев, В. П. Михеев, В. А. Шиян. Изд. 2-е, переработ. И доп. -М.: Транспорт, 1976. 184 с.
  4. И.А. Взаимодействие токоприемника и контактной сети при высоких скоростях движения. -М.: Транспорт, 1968. 160 с.
  5. К.Г. Контактная сеть. 4-е изд. перераб. и доп. Учеб. для вузов ж.-д. трансп. -М.: Транспорт, 1994. -335 с.
  6. Ю.И., Бондарев H.A. Контактная сеть. -М.: Транспорт, 1973.384 с.
  7. Информационный дайджест фирмы Siemens
  8. Roman Konieczny. Symulacja uspotracy dynamiczney kilku adbierakow pradu z siecia trakcyjna. / Trakcja i Wagony, 1984, № 3. p. 84−87
  9. Contrallo attivo nei pantografi per treni ad alta velocita / Diana G., Cheli F., Resta F., Miotto F. // Ing. Ferrov. -1996. -51, № 4. -с. 197−217, 241.
  10. M. Метод конечных элементов / Пер. с серб. Ю.Н. Зуева- Под ред. В. Ш. Барбакадзе. М.: Стройиздат, 1993. — 664.: ил. — Перевод изд. Metod konachnih elemenata / Miodrag Sekulovic, 1988. — ISBN 5−274−1 755-X.
  11. A.B. Ефимов. Изгибная жесткость гибких стержней. Сборник научных трудов УрГАПС, выпуск 5 (87), 1997 г. 226 с.
  12. Контактная сеть на высокоскоростных линиях. / Железные дороги мира, 1997, № 5. с. 41−44
  13. A.B. Разработка методики расчета взаимодействия токоприемников с контактной сетью. / Вестник. Академия Транспорта. Уральское межрегиональное отделение. -Курган: Издательство Курганского государственного университета, 1998. с. 47−49
  14. A.B., Галкин А. Г., Веселов В. В. Расчет взаимодействия токоприемника и контактной подвески с шахматным расположением струн. Межвуз. сборник науч. тр. СаМИИТ, вып. 14. Самара, 1998. с. 6064
  15. В.Г. Система инженерных и научных расчетов MATLAB 5.x: В 2-х т. Том 1.-М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 1999 -366 с.
  16. Справочник по электроснабжению железных дорог. Том 2./ Под ред. К. Г. Марквардта. -М.: Транспорт, 1981. -392 с.
  17. Теоретическая механика в примерах и задачах, т. III. Бать М. И., Джанелидзе Г. Ю., Кельзон A.C. -М.: Издательство «Наука», 1973. 488 с.
  18. A.B. Уравнение состояния рессорного троса. / Вестник. Академия Транспорта. Уральское межрегиональное отделение. -Курган: Издательство Курганского государственного университета, № 2, 1999. с.
  19. В.В. Учет конечных размеров фиксатора при взаимодействии в опорном узле цепной подвески. /Молодые ученые транспорту. Тезисы докладов научно-технической конференции. -Екатеринбург. УрГАПС, 1998. с. 45,46
  20. С.Г. Михлин. Курс математической физики. -М.: Издательство «Наука», 1968.-575 с.
  21. В.А. Светлицккий, И. В. Стасенко. Сборник задач по теории колебаний. -М.: Высшая школа. 1979. с. 308.
  22. Ю.И., Виноградов С. А. Панкратова И.Г. Эластичность контактных подвесок с простыми смещенными опорными струнами. //Вестн. ВНИИЖТ 1998, № 4. с. 38−33
  23. Правила устройства и технической эксплуатации контактной сети электрифицированных железных дорог. ЦЭ-197. -М: Транспорт, 1994. -121 с.
  24. A.B., Галкин А. Г., Веселов В. В. Динамический расчет отжатая проводов цепной подвески. Межвуз. темат. сборник науч. тр. ОмГУПС, вып. 14. Омск, 1998. с. 60−63
  25. A.B., Галкин А. Г., Веселов В. В. Расчет взаимодействия токоприемников ЧС-200 с контактной сетью КС-200. Деп. в ЦНИИ ТЭИ МПС № 6214-ж.д.99 104
  26. Заключение по научно-исследовательской работе «Испытания скоростной контактной подвески КС-200 на Октябрьской ж.д.». -М.: 1998. 29 с.
  27. Sokolov S.M. Vision system for inspection of railroad electric power supply equipment. Proceedings of 11th International Conference on CAD CAM, Robotics & Factories Future, august 1995, Colombia, pg. 381−386.
Заполнить форму текущей работой

Пора сдавать?