ПРИНЦИПИ ПОБУДОВИ УЗАГАЛЬНЕНОЇ МАТЕМАТИЧНОЇ МОДЕЛІ ГІДРАВЛІЧНОГО ГАСИТЕЛЯ КОЛИВАНЬ ПАСАЖИРСЬКОГО ВАГОНА

Ключові слова: гідравлічний гаситель коливань, математична модель, гідромеханічні процеси, параметри робочого тіла.

Анотація

Основою сучасної методології дослідження рейкових транспортних засобів є математичне моделювання. Математична модель повинна враховувати такі властивості як просторовий характер руху окремих рухомих частин досліджуваного об’єкту, нелінійні характеристики пружно-дисипативних елементів системи, випадковий характер збурень, які передаються на гідравлічний апарат, властивості рідини, як робочого тіла. Гідравлічний гаситель коливань являє собою гідравлічний циліндр з штоком та системою калібрувальних отворів і клапанів, які спрацьовують в залежності від режиму роботи. Для опису характеристики роботи гідравлічного амортизатора, як правило, використовується класичний закон течії рідини через дросельний отвір, заснований на законах Бернуллі і рівнянні витрати рідини [1]. Використання такої закономірності для сучасних конструкцій пристроїв гасіння коливань вагонів не відповідає опису дійних процесів, які відбуваються за типовими умовами експлуатації. До особливостей робочих процесів пасивних гасителів коливань слід віднести взаємодію робочої рідини з рухомими деталями та її течію по каналах і через калібровані отвори з місцевим штучним опором. Окрім того, внаслідок постійних перепадів тиску через зміну напрямків руху рідини виникають пульсації, які слід враховувати при проектуванні конструкції для більш ефективної роботи пристрою. У статті представлена розроблена узагальнена математична модель гідравлічного гасителя коливань пасажирського вагона типу НЦ-1100, яка враховує нестаціонарні гідромеханічні процеси, що дозволяє
провести дослідження впливу робочих параметрів на характеристики роботи апарату.

Посилання

ЛІТЕРАТУРА

Скворчевский Е. А., Усатый А. П. Гасители колебаний давления в гидравлических системах // Вестник машиностроения. 1980. № 4. С. 14-15.

Ушкалов В. Ф., Резников Л. М., Иккол В. С. Математическое моделирование колебаний рельсовых транспортных средств. Киев: Наук. думка, 1989. 240 с.

Андренко П. М., Дмитрієнко О. В. Математичні моделі і розрахункові дослідження гідравлічних гасителів і підсилювачів пульсацій тиску // Східно - Європейський журнал передових технологій. 2004. №5(11). С. 88-93.

Іщенко В.М., Шатаєв В.М., Щербина Ю.В. Підходи з конструктивного удосконалення гідравлічного амортизатора типу НЦ-1100 візків пасажирських вагонів. // Вагонний парк. 2017. №11-12 (128-129). С.38-42.

Попов Д. Н. Нестационарные гидромеханические процессы. Москва: Машиностроение, 1982. 240 с.

Кузнецов В. В., Ананьев К. А. Гидромеханика и основы гидравлики. (Теоретический курс с примерами практических расчетов): учеб. пособие. Кемерово, 2013. 264 с.

Головин А. Н. Гасители гидравлических систем. // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2019. №5. С.136-143.

Молочников В. М., Мазо А. Б., Малюков А. В., Калинин Е. И., Михеев Н. И., Душина О. А., Паерелий А. А. Особенности формирования вихревых структур в отрывном течении за выступом в канале при переходе к турбулентности // Теплофизика и аэромеханика. 2014. No 3. С. 325-334.

Жданов А. В. Математическая модель позиционного гидропривода. // Вестник СибАДИ, 2016. выпуск 3 (49), С.87-93.

Yu Rao, Feng Bo Li, Bernhard Weigand. Experimental and Numerical Study of Heat Transfer and Flow Friction in Channels With Dimples of Different Shapes. J. Heat Transfer. 2015. Vol. 137, pp. 1-10.

Popov I. A., Shchelchkov A. V., Zubkov N. N., Lei R. A., Gortyshov Y. F. Boiling heat transfer of different liquids on microstructured surfaces. Russian Aeronautics. 2014. Vol. 57. No. 4, pp. 395-401.

Ramashanakar Paswan, J. Das, N. Kumar, Ajit Kumar, Santosh Kr.Mishra, Sujit Kumar. Hydraulic circuit in damper :an overview. Applied Mechanics and Materials. 2014 Vol. 592-594(2014), pp. 2056-2060.

Piotr Czop, Damian Gąsiorek, Jacek Gniłka, Damian Sławik, Grzegorz Wszołek. Fluid-structure simulation of a valve system used in hydraulic dampers. Modelowanie inżynierskie. 2012. nr 45. t.14, pp. 197-205.

Y. Guo, C. P. Liu, B. W. Luo. Thermal-hydraulic modelling and analysis of hydraulic damper for impact cylinder with large flow. Journal of vibroengineering. 2013. Vol. 15. Issue 3, pp. 1208-1220.

Hongxing Gao, Maoru Chi, Liangcheng Dai, Jungang Yang, and Xiaozhi Zhou. Mathematical Modelling and Computational Simulation of the Hydraulic Damper during the Orifice-Working Stage for Railway Vehicles. Mathematical Problems in Engineering. 2020. Vol. 2020. Article ID 1830150, pp. 1-23.

W. Teng, H. Shi, R. Luo, J. Zeng, and C. Huang. Improved nonlinear model of a yaw damper for simulating the dynamics of a high-speed train. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part F: Journal of Rail and Rapid Transit. 2018. Vol. 233, no. 7, pp. 651–665.

X. Z. Zhou, M. R. Chi, H. X. Gao et al. Research on calculation method of hydraulic damper dynamic characteristics. Electric Drive for Locomotives, 2018. Vol. 4, pp. 88–91.

REFERENCES

Skvorchevskiy, Ye.A., & Usatyy A.P. (1980). Gasiteli kolebaniy davleniya v gidravlicheskikh sistemakh [Dampers of

pressure fluctuations in hydraulic systems]. Vestnik mashinostroyeniyа – Mechanical Engineering Bulletin, 4, 14-15 [in

Russian].

Ushkalov, V.F., Reznikov, L.M., & Ikkol, V.S. (1989). Matematicheskoye modelirovaniye kolebaniy rel'sovykh transportnykh sredstv [Mathematical modeling of oscillations of rail vehicles]. Kyiv: Nauk. dumka [in Ukrainian].

Andrenko, P.M., & Dmytriyenko, O.V. (2004). Matematychni modeli i rozrakhunkovi doslidzhennya hidravlichnykh hasyteliv i pidsylyuvachiv pulʹsatsiy tysku [Mathematical models and computational studies of hydraulic dampers and pressure pulsation amplifiers]. Skhidno – Yevropeysʹkyy zhurnal peredovykh tekhnolohiy – Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5(11), 88-93 [in Ukrainian].

Ishchenko, V.M., Shataev, V.M., & Shcherbyna, Y.V. (2017). Pidkhodi z konstruktyvnoho udoskonalennya

hidravlichnoho amortyzatora typu NTS-1100 vizkiv pasazhyrsʹkykh vahoniv [Approaches to constructive improvement of hydraulic shock absorber type НЦ-1100 carriages of passenger cars]. Wagon park №11-12 (128-129), 38-42. [In Ukrainian].

Popov, D.N. (1982). Nestatsionarnyye gidromekhanicheskiye protsessy [Non-stationary hydromechanical processes].

Moscow: Mashinostroyeniye [in Russian].

Kuznetsov V.V., Anan'yev K.A. (2013) Gidromekhanika i osnovy gidravliki. (Teoreticheskiy kurs s primerami prakticheskikh raschetov): ucheb. posobiye. [Hydromechanics and the basics of hydraulics. (Theoretical course with examples of practical calculations): textbook]. Kemerovo [in Russian].

Golovin, A.N. (2019). Gasiteli gidravlicheskikh system [Dampers for hydraulic systems]. Izvestiya Samarskogo nauchnogo tsentra Rossiyskoy akademii nauk №5, 136-143. [in Russian].

Molochnikov, V.M., Mazo, A.B., Malyukov, A.V., Kalinin, Ye.I., Mikheyev, N.I., Dushina, O.A., & Payereliy, A.A.

(2014). Osobennosti formirovaniya vikhrevykh struktur v otryvnom techenii za vystupom v kanale pri perekhode k turbulentnosti [Features of the formation of vortex structures in a separated flow behind a rib in a channel during the transition to turbulence]. Teplofizika i aeromekhanika, No 3, 325-334. [in Russian].

Zhdanov A.V. (2016). Matematicheskaya model' pozitsionnogo gidroprivoda [Mathematical model of a positional hydraulic drive]. Vestnik SibADI, vypusk 3 (49), 87-93. [in Russian].

Yu Rao, Feng Bo Li, & Bernhard Weigand. (2015). Experimental and Numerical Study of Heat Transfer and Flow Friction in Channels With Dimples of Different Shapes. J. Heat Transfer Vol. 137. 1-10. [in English].

Popov, I.A., Shchelchkov, A.V., Zubkov, N.N., Lei, R.A., & Gortyshov, Y.F. (2014). Boiling heat transfer of different liquids on microstructured surfaces. Russian Aeronautics. Vol. 57. No. 4. 395‒401. [in English].

Ramashanakar, Paswan, J., Das, N., Kumar, Ajit, Kumar, Santosh, Kr.Mishra, & Sujit, Kumar. (2014). Hydraulic circuit in damper :an overview. Applied Mechanics and Materials Vol. 592-594(2014). 2056-2060. [in English].

Piotr, Czop, Damian, Gąsiorek, Jacek, Gniłka, Damian, Sławik, & Grzegorz, Wszołek. (2012). Fluid-structure simulation of a valve system used in hydraulic dampers. Modelowanie inżynierskie nr 45. t.14. 197-205. [in English].

Y., Guo, C.P., Liu, & B.W., Luo. (2013). Thermal-hydraulic modelling and analysis of hydraulic damper for impact cylinder with large flow. Journal of vibroengineering. Vol. 15. Issue 3. 1208-1220. [in English].

Hongxing, Gao, Maoru, Chi, Liangcheng, Dai, Jungang, Yang, & Xiaozhi, Zhou. (2020). Mathematical Modelling and Computational Simulation of the Hydraulic Damper during the Orifice-Working Stage for Railway Vehicles. Mathematical Problems in Engineering. Vol. 2020. Article ID 1830150. 1-23. [in English].

W., Teng, H., Shi, R., Luo, J., Zeng, & C., Huang. (2018). Improved nonlinear model of a yaw damper for simulating the dynamics of a high-speed train. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part F: Journal of Rail and Rapid Transit. Vol. 233, no. 7. 651–665. [in English].

X. Z., Zhou, M.R., Chi, & H.X., Gao et al. (2018). Research on calculation method of hydraulic damper dynamic characteristics. Electric Drive for Locomotives. Vol. 4. 88–91. [in English].

Опубліковано
2021-12-17
Розділ
Математичне моделювання