Введение
В связи с потребностью улучшения качества железнодорожных перевозок необходимо обеспечить совершенствование подвижного состава. Для решения этой задачи нужно, в частности, повысить требования и к амортизаторам удара (поглощающим аппаратам), основным назначением которых является снижение сил ударов, передающихся на подвижной состав.
Правилами технической эксплуатации при маневровых операциях допускаются скорости соударения, не превышающие 5км/ч, однако фактические скорости значительно выше. Тенденция к увеличению скоростей маневровых соударений характерна и для зарубежных дорог [1]. Так, если в начале 60-х годов они в среднем не превышали 5 км/ч, то в 1970 г. средняя скорость соударения составляла 6,6, а к 80-м - 7-8 км/ч. В настоящее время наибольшие скорости составляют 15-16 км/ч, при этом на механизированных горках со скоростями более 7,5 км/ч происходит уже до 60-70% соударений вагонов. Вероятность соударений с повышенными скоростями последнее время постоянно повышается [2]. Опасны также аварийные ситуации в поезде, возникающие вследствие значительных продольных нагрузок (разрывы автосцепок и рам вагонов).
В настоящее время значительно повышены проектные значения энергоемкости вновь создаваемых амортизирующих устройств вагонов. Удовлетворить эти требования можно лишь при использовании высокотехнологичных конструкций, включающих эластомерные и гидравлические узлы.
С 1986 года выпускается и устанавливается на всех грузовых вагонах общего назначения фрикционный амортизатор удара ПМК – 110А, разработанный специалистами БГТУ и ОАО «БМЗ». Он оснащен износоустойчивыми металлокерамическими элементами, что в сочетании с пластинчатой схемой позволило значительно улучшить его эксплутационные характеристики, снизив соответственно в несколько раз ущерб от продольных перегрузок вагонов.
Однако опыт производства и эксплуатации показывает, что конструкция нуждается в усилении подпорно-возвратного комплекта.
Работы по созданию новых и совершенствованию существующих амортизаторов удара подвижного состава развиваются в следующих направлениях: совершенствование конструкции фрикционных амортизаторов удара, применение в них перспективных металлокерамических материалов, термоэластопластов; создание новых гидравлических и эластомерных поглощающих аппаратов, а также комбинированных: гидрофрикционных, гидрополимерных, фрикционно-эластомерных и т. п.
Устанавливаемый на подвижном составе амортизатор удара предназначен снизить продольные усилия в поезде и при маневровых операциях на сортировочных горках путем преобразования кинетической энергии соударяющихся масс в другие виды энергии, главным образом в тепловую. От исправного действия амортизатора зависит сохранность подвижного состава, перевозимого груза, а также комфортабельность пассажирского вагона.
С целью определения оптимальных значений параметров поглощающих аппаратов обычно проводят многочисленные эксперименты. Их проведение, как правило, связано с высокими расходами и требует больших затрат времени на планирование, подготовку персонала и подвижного состава.
Программа испытаний обязательно должна включать экстремальные режимы, возможные в эксплуатации. Прежде всего, речь идет о маневровых работах. Практика показала, что именно в этих режимах силы особенно велики.
Данное исследование с учетом всего комплекса эксплуатационных ситуаций значительно упрощается, если для этой цели использовать математическое моделирование на базе специальных программ. Преимущества компьютерного моделирования заключаются в том, что здесь возможно быстрое изменение исходных ситуаций и предельных условий. Это дает возможность изучения нескольких сценариев с несоизмеримо меньшими затратами средств и времени, чем при эксперименте. Могут быть также исследованы критические ситуации, реализовать которые в условиях экспериментов было бы опасно.
