مقاله بررسی عوامل موثردرپایداری و نیروی جانبی بین چرخ وریل

word قابل ویرایش
14 صفحه
دسته : اطلاعیه ها
12700 تومان
127,000 ریال – خرید و دانلود

بررسی عوامل موثردرپایداری و نیروی جانبی بین چرخ وریل

چکیده

نتیجه آزمایشات میدانی و مطالعات و بررسی های به عمل آمده توسط شرکت GM در رابطه با نیروهای وارده بین چرخ و ریل موضوع بحث این مقاله است . مواردی که در این مقاله مورد بررسی قرار گرفته، به سه بخش عمده تقسیم می گردد.ابتـدا پارامترهای مختلف مربوط به لکوموتیو و واگن، همچون سیستم تعلیق، نیروی کشش، قدرت ترمزگیری، وزن و دیگر پارامترهای مورد بررسی قرار گرفته و تاثیر آن بر نیروهای بین چرخ و ریل نشان داده خواهد شد. در بخش دیگر، تاثیر پارامترهای خط که عموماً مربوط به مشخصات ریل، اتصالات مربوطه، پابندها، بالاست و یا زیر سازی خط بوده، مورد بررسـی قـرار گرفتـه اسـت و نهایتا اثر عملکرد قطاربر پایداری بیان شده است. نیروهای بین چرخ و ریل در سه جهت طولی، عمودی و جـانبی اعمـال مـی گردندکه موضوع بحث این مقاله، نیروهای جانبی می باشد. نیروهای جانبی به دو بخش نیروهـای دینـامیکی و نیروهـای شـبه استاتیکی یا دائم تقسیم شده اند و اثر پارامترهای مختلف بر این دو دسته نیرو بررسـی شده انـد. در ایـن مقالـه آثـار ناشـی از عوامل مختلف (همچون فاصله محورهای بوژی- لقی- ضریب اصطکاک، حالت کششی یا ترمزی، پروفیل و(…بر پایداری بررسی شده اند.

کلید واژه ها : لکوموتیو ، پایداری ، نیروی جانبی ، نیروی دینامیکی ، چسبندگی ، بوژی فرمانپذیر

-۱مقدمه

شرکت GM به منظور ارتقاء کیفیت لکوموتیوهای خود مطالعات و آزمایش های زیادی را در زمینه تعامل بین چرخ و ریل انجام داده که این اطلاعات قابل استفاده و تعمیم برای سایر آلات ناقله ریلی می باشد. افزایش بار محوری در لکوموتیوها و نیز در واگنها، مشکلات جـانبی زیـادی را پدیـد مـی آورد کـه بـا بررسی دقیق می توان آنها را رفع نمود. بـدین منظـور انـدازه گیریهـایی توسـط سیسـتمهای دقیـق کـامپیوتری صورت گرفته و به صورت جداگانه، اطلاعـات هر چـرخ از طریـق سنسـورهای مربوطـه جمـع آوری شـده و منحنی نیروهای شبه استاتیکی و نیروهای دینامیکی آن، همانگونه که در متن آمده، ترسیم شـده انـد . در ایـن خصوص لازم به توضیح است که نیروهای شبه استاتیکی یا دائم نیروهایی هستند که در یک پریود زمـانی بـه صورت ثابت اعمال می شوند و نیروهای دینامیکی نیروهائی هستند که به صورت نوسانی اعمال می گردند.

-۲تاثیر تعداد محور بوژی بر نیروی جانبی بین چرخ وریل

همانطور که در شکل (۱) نشان داده شده است، افزایش تعداد محورهـای بـوژی و نیـز افـزایش درجـه انحنا قوس موجب افزایش نیروهای جانبی شبه استاتیکی می گردد. با توجه به درجه انحنا قـوس۱ و بـا در نظـر گرفتن شرایط یکسان در طراحی هر سه بوژی ، مشاهده می گردد که تغییرات حاصله در نیروهای بین چرخ و ریل به خاطر اندازه Wheel base (فاصله بین محور های اول و آخر بوژی) و تعداد محورها می باشد.

شکل:۱ رابطه شعاع قوس و نیروی جانبی در بوژی های مختلف

همانطور که نتایج آزمایش نشان داده است، نیروهای شبه استاتیکی جانبی در بوژی های چهار محـوره

% ۳۰ بیشتر از بوژی های سه محوره بوده و همچنین این نیروها در بوژی های ۲ محـوره % ۳۰ کمتـر از بـوژی های سه محوره هستندو نیز مشاهده می گردد که افزایش تعداد محـور بـوژی موجـب افـزایش نیروهـای بـین چرخ و ریل شده و این پدیده در قوس های تندتر تشدید می یابد.

-۳تاثیر لقی بین قطعات و ادوات بوژی بر نیروهای جانبی بین چرخ و ریل

شکل ۲ تاثیر لقی آزاد بـین چـرخ وریـل (عـرض خـط)را در دو حالـت ۹/۵mm و۲۲/۲ mm رانشـان میدهد. افزایش لقی (عرض خط) در چرخ ومحور راهنما موجب تطابق هر چه بهتر محور با انحنای قوس شده ودر نتیجه از مقدار نیروی وارده به چرخ کاسته می شود.یکی از راه های کاهش نیروی جانبی ، هم راستا نگه داشتن محور طولی بوژی با راستای ریل، توسط بوژی رادیال (فرمان پذیر ) میباشد.

-۱ درجه انحنا عبارتست از زاویه مقابل به کمانی که طول آن ۳۰/۵ متر باشد.

شکل: ۲ رابطه نیروی جانبی و لقی آزاد (عرض خط)در قوس های مختلف

در حالـت تئــوری در یک بـوژی فرمانپذیرایده آل، کلیه نیروهای جانبی شـبه اسـتاتیکی بـین چـرخ و ریل محو می گردد. ولی در حالت حقیقی به لحاظ ایجاد پایداری بیشتر در سیستم (در مقابـل گـردش مکـرر بوژی در جهت (yaw، می بایست چرخ و محــور تـا انـدازه ای صـلبیت لازم را داشـته باشـند و همیــن امـر موجب می شود تا راستای شـعاعی محـور و شـعاع قـوس بـر هـم منطبـق نگردنـد. بـه عنـوان مثـال در هنگـام ترمزگیری و یا شتاب گیری یک لکوموتیو، نیروی ترمزی و یا کششی بوجود آمـده، سـعی مـی نماینـد تـا بـر نیروهای فرمانپذیری بوژی غلبه کرده و مانع فرمانپذیری بوژی به هنگام عبـور از قـوس شـود. بـه همـین دلیـل فرمانپذیری بوژی به صورت مطلوب صورت نمی پذیرد. و اینگونه است که طراحی بوژی هـای فرمانپـذیر بـا مشکلات بیشتری مواجه است و دارای پیچیدگی خاص خود هستند. درشکل۳ دونوع بوژی معمولی ورادیـال مقایسه شده است.

شکل: ۳ بوژی رادیال(فرمان پذیر)و معمولی در هنگام عبور از قوس

-۴تأثیر خط بر نیروهای جانبی

هنگامیکه انحنای قوس بیشتر باشد، خزش چرخ بر روی ریل افزایش می یابد و موجب بالا رفتن میزان اصطکاک بین چرخ و ریل شده و در نتیجه نیروهای جانبی چرخ و ریل افزایش مـی یابـد. (نمـودار شـکل (۲
ایجاد عرض خط از جمله کارهایی است که انجام آن در قوسها ضروری است و موجـب افـزایش نیروهـــای

جانبـی بین چرخ و ریل در بسیاری از بوژی ها می شود. امروزه در هنگام طراحی یک بوژی، لقی های کـافی و مناسبی را در سیستم تعلیق اولیه ایجاد می کنند و بدین طریق، تعریض خط (عـرض خـط) بـه جـز در قـوس های خیلی شدید ،چندان مؤثر و مفید نمی باشد.اگر به عرض خط، تعریضی بی رویه داده شود ، موجب مـی شود که بوژی در بین دو ریل در جهت yaw گردش زیادتری نموده و در نتیجه خزش های جـانبی افـزایش یابد و در نهایت نیروی جانبی افزایش یابد .افزایش و عرض خـط بـه میـزان ۱۲/۷ mm موجـب مـی شـود تـا نیروهای جانبی شبه استاتیکی بیش از % ۱۰ افزایش یابد.
-۵تأثیر مقدار خزش بر نیروهای جانبی شبه استاتیکی

بر طبق نتایج آزمایشهای به عمل آمده در لکوموتیوها، استفاده از شن بر روی ریل خشک موجب مـی شود تا نیروهای جانبی شبه استاتیکی بین چرخ و ریل به میزان % ۴۰ افزایش یابد.
-۶تأثیر ترمز و کشش بر نیروهای جانبی شبه استاتیکی

اگر یک لکوموتیو در حال کشش یا در حال ترمزگیری را در نظر بگیریم، در ایـن حالـت خـزش بـین چرخ و ریل در راستای حرکتی زیاد است. در هنگام عبور از قوس، این خزش با خزش بوجود آمده ناشـی از عبور از قوس جمع برداری خواهند شد. از آنجا که حداکثر ضریب اصطکاک بین چرخ و ریل محدود است، لذا خزش کلی به دست آمده از برآیند این خزش ها نیز محدود بوده و از نیروی اصطکاک بین چـرخ و ریـل می کاهد. این پدیده موجب می شود تا در هنگام عبور از قوس، به دلیل افزایش خـزش جـانبی و محـدودیت در مقدار خزش کل، از میزان چسبندگی بین چرخ و ریل کاسته شـده و لکوموتیـو در هنگـام عبـور از قـوس ضریب چسبندگی کمتری نسبت به خط مستقیم داشته باشد .لـذا، در قـوس هـای ملایـم تـأثیر ترمـز و شـتاب گیری به خاطر اندک بودن میزان خزش، بسیار کم است

.

-۷تأثیر لقی در نیروهای جانبی شبه استاتیکی

شکل (۴) گرایش واگنها به کج شدن و قیچی کردن را در حالت فشار بـین واگنهـا نمایـان مـی سـازد.

میزان لقی های جانبی بین بدنه و ریل بر افزایش نیروی جانبی درکاسه بوژی بسیار مؤثر است . افزایش نیـروی فشاری Buff، علاوه بر انتقال نقطه شروع به سطح بالاتر، موجب تندتر شدن زاویه شیب شده است.پس بـرای کاستن نیروی وارده به کاسه بوژی می بایست تا حد ممکن از لقی جانبی کاسته شود.

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
word قابل ویرایش - قیمت 12700 تومان در 14 صفحه
127,000 ریال – خرید و دانلود
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد