مقاله تحلیل عملکرد بوژی های فرمان پذیر

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

عنوان مقاله :

تحلیل عملکرد بوژی های فرمان پذیر

-۱ چکیده :

یکی از مهمترین اجزاء واگن که در سرعت و راحتی آن تأثیر گذار است ، بوژی می باشد . واگنهایی که فاصله بـین دو محور آنها از ۹ متر تجاوز نماید باید به بوژی (Bogie) مجهز شـوند . بـوژی وظـایف متعـددی دارد از جملـه تـسهیل گردش واگن در قوسها ، حفظ بدنه واگن ، افزایش بار محوری (به علت افزایش تعداد محورها) و … قطارهـای مـسافری برای اینکه بتوانند با سایر وسایل حمل و نقل مانند هواپیما ، خودرو و … رقابت کنند باید هم از سـرعت بـالا برخـوردار باشند و هم راحتی ( ( Ride comfort مسافرین را فراهم کنند . به همین دلیل امروزه تحقیقات زیادی در این مـورد در حال انجام است . امروزه به منظور دستیابی به سرعتهای بالا بدون کاهش راحتـی سـفر ، از بـوژی هـای جدیـدی مانند بوژی های نوسان گر ( ( Tilting bogie یا بوژی های فرمان پذیر ( ( Steered bogie استفاده می گردد . در این مقاله ، هدف معرفی خصوصیات بوژیهای فرمان پذیر و مقایسه آنها با بوژی های معمولی از طریـق بررسـی نتـایج حاصله از تحلیل دینامیکی بوژی فرمان پذیر است .

شکل -۱ مدلی از یک بوژی معمولی ( conventional) شکل – ۲ مدلی از یک بوژی فرمان پذیر ( ( steered

۱

-۲ مقدمه :

با توجه به تصمیمات کلان اتخاذ شده در خصوص ناوگان مسافری کشور که در آن افزایش سرعت از جمله فاکتورهـای مهـم مـی باشد لزوم استفاده از بوژی های فرمان پذیر به منظور کاهش نیروهای بازدارنده و افزایش سرعت در قوس ، افزایش راحتی سـفر ، کاهش سرو صدا ، کاهش زاویه حمله و بالتبع کاهش سایش چرخ و ریل در قوس ، پیش از پیش نمایان می شود این مقاله نتـایج تحلیل دینامیکی یک نمونه بوژی فرمان پذیر و یک بوژی معمولی را مورد بررسی قرار می دهد .

-۳ وظایف بوژی :

بوژی واگنهای مسافری معمولاً توسط مسافران این واگنها دیده نمی شوند ولی نقـش مهمـی در ایمنـی (Safety) واگـن دارنـد .

بعضی وظایف بوژی عبارت است از :

◄ نگه داشتن بدنه واگن
◄ حرکت پیوسته در قوسها و مسیرهای خمیده
◄ جذب ارتعاشات ایجاد شده در اثر خرابی های موجود در مسیر و کاهش ضربات ناشـی از نیـرو هـای گریـز از مرکـز در حـین حرکت در قوسها با سرعت بالا و در نتیجه فراهم کردن راحتی در حین سفر

◄ کاهش تولید مشکل برای خط و کاهش سایش ریل و …
-۴ پیکر بندی بوژی ( : ( Bogie configuration

بوژی ها در دسته بندی های مختلفی قرار می گیرند که این دسته بندی می تواند بر اساس تعـداد محورهـا (Axle) ، طراحـی و ساختار سیستم تعلیق (Suspension) و … صورت گیرد . به عنوان مثال در مورد تعداد محورها ، از آنجایی که بوژی بـر روی دو ریل فولادی حرکت می کند ، حداقل ساختار مورد نیاز آن یک محور و دو چرخ چسبیده به آن است . ( شکل ( ۱۳ بنابراین بوژی ها از لحاظ تعداد محورها به تک محوره ، دو محوره ، سه محوره و … دسته بندی می گردند . امروزه بوژی های دو محوره بیشتر از سایر بوژی ها مورد استفاده قرار می گیرند به این علت که بوژی های تک محوره ضربات را مستقیماً به بدنه منتقل مـی کننـد در حالیکه بوژی های دو محوره ضربات ناشی از خرابی های مسیر را در نقطه تعلیق کاهش می دهند و در مقایسه با بوژی سه محوره ساختار نسبتاً ساده تری دارند . (شکل . (۳ بوژی های سه محوره سـاختار پیچیـده ای دارنـد و همـین سـاختار پیچیـده بـر روی عملکرد حرکتی آنها تأثیر می گذارد و تعمیر و نگهداری آنها را مشکل تر می سازد اما در عین حال قابلیت تحمل نیروی بیـشتری را دارند به همین دلیل امروزه از این نوع بوژی بیشتر در دیزل ها استفاده می شود .

شکل -۳ انتقال اثرات ناشی از خرابی های خط به بدنه واگن در بوژی های تک و دو محوره

بوژی ها بر اساس طراحی یا نوع سیستم تعلیق به بوژی های مفصل دار (Articulated)و غیر مفـصل دار (Non-articulated) ، با با لشتک (bolster) و بدون بالشتک (Bolsterless) ، با اسکلت لولادار (Swing hanger) ، بالـشتک دار مجهـز بـه فنـر هوایی با سختی جانبی کم (Small lateral stiffness bolster spring bogie) و … تقسیم بندی مـی گردنـد . بـا افـزایش سرعت در قطارهای مسافری، انواع بوژی های سرعت بالا برای کاربری های مختلف توسعه یافته اند . از این نوع بوژی ها می تـوان به بوژی های نوسان گر ( ( Tilting bogie و بوژی های فرمان پذیر ( ( Steered bogie اشاره نمود . بوژی هـای نوسـان گـر بیشتر برای کاهش نیروهای وارده به مسافران در حین حرکت با سرعت بالا در قوسها و بوژی های فرمان پذیر برای کاهش اثـرات مخرب تعامل بین چرخ و ریل در سرعت های بالا هنگام حرکت در قوسها طراحی شده اند .

۲

-۵ بوژی های فرمان پذیر ( : ( Steered bogies

به طور کلی هر بوژی ای که دارای سختی کمی باشد و در حین حرکت در قوس ، محورهای آن راحت تر با قـوس گـردش کننـد بوژی فرمان پذیر است (شکل(۲ بوژی در مسیر قوس دار تمایل به لـوزی شـدن دارد در نتیجـه مجموعـه چـرخ و محـور جلـو در وضعیت منحرف نسبت به ریل قرار گرفته و چرخها برای حرکت به جلو اجباراً نیاز بـه لغـزش جـانبی خواهنـد داشـت . در بـوژی معمولی این لغزش موجب تماس شدید بین فلنج چرخها و کناره ریل شده و اصطکاک ناشـی از آن ، مقاومـت غلتـشی چرخهـا را افزایش داده و نیز سایش شدیدی در چرخ وریل ایجاد می کند ، ولی در بوژی های فرمان پذیر به علت انعطـاف پـذیری مجموعـه چرخ و محور ، خط مرکزی محور با شعاع قوس هم راستا می شود ( شکل ( ۴ و بنابراین نیروهای وارده به فلـنج در قـوس کمتـر شده و سایش چرخ و ریل نیز کمترخواهد بود علاوه بر این به دلیل کاهش نیروهای بازدارنده به وسیله این بوژی ها مـی تـوان بـه سرعت های بالاتری در قوسها دست یافت .

شکل – ۴ هم راستایی خط مرکزی محور بوژی با قوس در بوژی فرمان پذیر

-۱-۵ رفتار دینامیکی بوژیهای فرمان پذیر ( ( Dynamic behaviour of steered bogies

رفتار واقعی بوژیهای فرمان پذیر را فقط می توان با استفاده از مدلهای ریاضی شبیه سازی کرد که اثرات متقابل دینامیکی اجـزای تشکیل دهنده آنها را شامل می شود . حتی پیچیده ترین این مدلها نیز زیاد دقیق نیست ولی بـرای نـشان دادن ماهیـت موضـوع کفایت می کند . برای ساده کردن شبیه سازی ، هر جزء به عنوان یک سیستم جرم و فنر یکنواخت مدل می شـود . در صـورتیکه درحقیقت هر کدام از این اجزاء ، یک سیستم گسترده با درجات آزادی بالا است . برای آسانتر شدن روند محاسبات ، بایـد بعـضی از درجات آزادی بوژی و اجزای آن نادیده گرفته شود یا بعضی اجزاء به صورت بدون جرم مدل شود . برای حل مشکلات گـسترده موجود ، با خطی درنظرگرفتن مشخصه های آیتمهایی مانند فنرها، دمپرها و غیره ، ساده سازی بیشتری انجام میشود .گذشـته از تمام محدودیتهای موجود و ساده سازی های مذکور، با مدلسازی دینامیکی خطی می توان به طور مناسبی رفتار واگنهـا را نـشان داد . رفتار بوژی در قوس با استفاده از همان مدل دینامیکی جرم و فنر یکنواخت شبیه سازی می گردد .

-۱-۱-۵ مدل جرم و فنر بوژی فرمان پذیر

مدل جرم و فنر بوژی یک بوژی فرمان پذیر آزمایشی در شکل ۵ نشان داده شده است . در این مدل ، بـرای تـشخیص راحـت تـر مشخصه های اصلی ، تا حدودی نسبت به حالت واقعی ساده سازی انجام گرفته است .

-۲-۵ رفتار بوژی های فرمان پذیر در قوس :

با توجه به بهبود رفتار دینامیکی بوژی های فرمان پذیر نسبت به بوژی های معمولی بـه خـصوص در هنگـام حرکـت در قوسـها ، استفاده از بوژی های فرمان پذیر در مناسب تر است . به همین دلیل تحقیقاتی در زمینه بهبود تعادل نیرو در این بوژی ها انجـام گرفته و با استفاده از پارامترهای طراحی بوژی های فرمان پذیر و معمولی ، پارامترهایی نظیر زوایای حمله (Angle of attack) ، شاخص های سایش (Wear indices) و … برای این بوژی ها محاسبه شده است . در این محاسبات لقی مجاز فلنج : ۱۰ و ۱۵

میلیمتر و شعاع قوس ۳۰ تا ۱۰۰۰ متر فرض شده است . نتایج تحلیل به شرح ذیل می باشد :

۳

شکل – ۶ زاویه حمله – شعاع قوس شکل – ۵ مدل جرم و فنر – بوژی فرمان پذیر

-۱-۲-۵ نتایج حاصله از تحلیل قوسی :

از تحلیل قوسی ، نتایج بسیار خوبی در مورد تأثیر لقی فلنج حاصل می شود . شکل ۶ نشان دهنده نمودار زاویه حملـه بـر اسـاس شعاع قوس برای محور جلویی بوژی جلو می باشد . در این نمودار مقیاس محور عمودی لگاریتمی و مقیـاس محـور افقـی خطـی است . این شکل بیانگر این مطلب است که در قوسهای با شعاع کم ( زیر ۲۰۰ متر ) زاویه حملـه در بـوژی هـای معمـولی بـسیار بالاتر از بوژی های فرمان پذیر است همچنین در بوژی های فرمان پذیر در قوسهایی با شعاع زیر ۱۰۰ بهتر است از لقی فلـنج ۱۵

میلیمتر استفاده گردد .
شکل ۷ نمایانگر شاخص سایش محل تماس چرخ و ریل ( (TWI بر اساس شعاع قوس می باشد . این شکل نشان می دهد کـه در بوژیهای معمولی مقدار TWI مستقل از لقی فلنج است . همچنین مقدار TWI در بوژی های فرمان پـذیر همـواره بـه طـور قابل توجهی کمتر از بوژی های معمولی می باشد . نکته دیگری که از این شکل قابل استنباط است این است که حتـی در شـعاع قوس کم ، یعنی جایی که منحنی ها به هم نزدیک می شوند ، بازهم اختلاف TWI در دو بـوژی بالاسـت و تقریبـاً TWI بـوژی فرمان پذیر سه برابر بهتر از بوژی معمولی است .

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
word قابل ویرایش - قیمت 12700 تومان در 8 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