بررسی اثر ضرایب سختی و میرایی سیستم تعلیق بر سرعت بحرانی واگن قطار در مسیرهای مستقیم و قوس‌دار

نویسنده

دانشگاه علم و صنعت، دانشکده مهندسی راه آهن

چکیده

یکی از موارد تعیین‌کننده در حرکت قطارهای سریع السیر، مبحث سرعت بحرانی در مسیرهای مستقیم و قوس دار است. اصولاً در مراجع مختلف برای بررسی سرعت بحرانی و طراحی سیستم تعلیق در ناوگان ریلی مجموعه چرخ و محور، بوژی یا واگن مدلسازی و تحلیل شدهاند. در این مقاله یک واگن با دو بوژی دو محوره در نظر گرفته شده و معادلات حرکت مربوط به کل واگن چهار محوره و همچنین یکی از بوژی های آن به تفکیک استخراج شده اند. کد مربوط به آنها در نرم‌افزار MATLAB نوشته شده و با حل معادلات در حوزه زمان سرعت بحرانی از طریق روش تحریک تعیین گردیده است. سرعت بحرانی بدست آمده از آنالیز بوژی تنها و کل واگن با هم مقایسه شده و تاثیر سختی و میرایی سیستم تعلیق اولیه و ثانویه بر آن بررسی شده است. همچنین تاثیر پارامترهایی نظیر جرم واگن، شیب مخروطی چرخ و شعاع چرخ بر سرعت بحرانی نیز در این مطالعه گنجانده شده است. در ادامه تاثیرات قوس با شعاع‌های مختلف بر سرعت بحرانی و مقایسه پایداری آن با یک مسیر مستقیم آورده شده است. پس از تحلیل معادلات و گراف‌های بدست‌آمده از نتایج مشاهده می‌گردد که دامنه تغییرات سرعت بحرانی بر اثر ضرایب میرایی به مراتب بیشتر از گستره تغییرات بوجودآمده بواسطه ضرایب سختی معادل است. افزایش شعاع چرخ تاثیر چندانی بر سرعت بحرانی ندارد. همچنین با کاهش مخروطی معادل چرخ، پایداری افزایش می‌یابد. اما کاهش مخروطی معادل، قوس‌پیمایی را مشکل کرده و موجب افزایش سایش می‌گردد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Consequence of stiffness and damping coefficients of suspension system on critical speed of a rail vehicle running on straight and curved track

چکیده [English]

One of the most important cases in moving of trains especially in high speed trains is critical speed on straight and curved track. Generally for investigation of critical speed in railway vehicles, wheelset, bogie and or car body can be analyzed separately. In this paper a four axle rail vehicle is considered and equations of motion for complete vehicle and its single two axle bogie are derived separately on curved track. A computer program is developed in MATLAB software and these equations are solved in time domain and the critical speed is determined using response method. Effect of stiffness and damping coefficients of primary and secondary suspension system has been investigated on critical speed for the complete vehicle model and comprised with its single bogie model. Also, the effect of car body mass, wheel conicity and radius and also curve radius on critical speed have been studied. After analyzing of equations and obtaining graphs, it has been shown that changing of damping coefficient has more effect on critical speed than changing of stiffness coefficient. Increasing the radius of wheelset doesn’t have significant effect on critical speed. Also, decreasing of wheel conicity, increases stability but also it increases corrosion.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Critical speed
  • Curved track
  • stiffness coefficient
  • damping coefficient
  • Stability