Poprzeczna dynamika wagonu towarowego z uwzględnieniem tłumienia drgań tarciem suchym

• Autorzy: Piotrowski J.

Warianty tytułu

EN

Lateral dynamics of freight wagon with dry friction damping of vibrations

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Model wagonu towarowego składa się z ieodkształcalnych brył, liniowych elamentów spręzystych i tłumików ciernych tarcia dwuwymiarowego. Model opisuje drgania poprzeczne i pionowe wagonu towarowego. Oddziaływanie między kołami i szynami opisno na gruncie współczenej mechaniki kontaktu tocznego przy użyciu techniki wielowymiarowej tablicy kontaktowej, a w zakresie generowania sił stycznych użyto tablicę Kalker'a. Opis tarcia suchego na gruncie mechaniki niegładkiej [5], [14] umożliwił zaproponowanie w niniejszej pracy modelu dwuwymiarowego tarcia suchego. Tarcie nazywane jest dwuwymiarowym, gdy ciała będące w kontakcie poruszają się względem siebie translacyjnym ruchem płaskim i trajektoria ruchu względnego jest inna niż prostoliniowa. Model ma postać elementu ciała będące w kontakcie poruszająsie względem siebie translacyjnym ruchem płaskim i trajektoria ruchu względnego jest inna niż prostoliniowa. Model ma postać elementu ciała Prandtl'a złożonego ze sprężyny i szeregowego suwaka tarcia suchego, zwanego elementem de Saint Venant'a. Os elementu podatnego nalezy do wspólnej płaszczyzny stykających się powierzchni ciał. Kazdy koniec modelu jest połączony z innym ciałem. Model należy wyobrażać sobie jako zmieniający orientację w taki sposób, że jego oś leży na kierunku prędkości ślizgania. Charakterystyką suwaka tarcia suchego nazywana jest zależność siły tarcia od prędkości ślizgania . Charakterystyką suwaka tarcia suchego nazywana jest zależność siły tarcia od prędkości ślizgania. Charakterystyka jest opisana za pomocą niegładkiej, wielowartościowej funkcji nieróżniczkowalnej. Model nie ucieka się do regularyzacji charakterystyk tarcia. Przedstawiono przykładowe wyniki symulacji cyfrowychbiego pojazdu w zakresie prędkości podkrytychnych i drgańprzy prędkości nadkrytycznej. Przedstawione przyykładowe wyniki odsłaniają tylko mały fragment możliwości badawczych dynamiki pojazdu, dostępnych dzięki efektywnemu modelowi tarcia dwuwymiarowego.

EN

The model of a freight wagon s composed of rigid bodies, linear springs and friction dampers of two-dimensional dry friction. The model describes lateral and vertical vibrations of the vehicle . Interaction beetween wheels and rails has been described on the basis of the contact mechanics using yhe technique of multi-dimensional contact table and the Kalker table as the tangential (creep) force generator. The description of friction on the basis of the non-smooth mechanics has made it possible to propose in this paper a model of two-dimensional dry friction. When two contacting bodies translate over each other in a planar motion and the relative trajectory is not a straight line thenfriction occurring in the interface is called the two-dimensional one. As the model of the two-dimensional friction the element of the Prandtl body is proposed. The elementis composed of the dryfriction slider, known as de Saint Venant element and a spring in series with the slider. Each end of the model is connected with a different body in contact. The non-smooth, multi-valued, non-differentiable dependence between the force of friction and the velocity of sliding is called the characteristic of the dry friction slider. The axis of the element belongs to the common plane of contacting bodies. The model should be imagined as one changing its orientation on the plane in such a manner that its axis coincides with the direction of the sliding velocity. The model does not resort to regularisation of the friction characteristic. Some results of numerical simulations have been presented, which refer to under-critical and over-critical speed on straight track. Presented results reveal only a small portion of possible investigation targets available due to the effective model of the two-dimensional dry friction.

Słowa kluczowe

PL

wagon towarowy; dynamika wagonu; tłumienie drgań; tarcie suche

EN

freight wagon; wagon dynamics; damping of vibrations; dry friction

• Wydawca: Instytut Pojazdów Politechniki Warszawskiej
• Czasopismo: Zeszyty Instytutu Pojazdów / Politechnika Warszawska
• Rocznik: 2005
• Tom: z. 1/56
• Strony: 25--39
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Piotrowski J.

• Instytut Pojazdów Politechniki Warszawskiej, Zakład Pojazdów Szynowych

Bibliografia

• [1] Xia, Fujie: Modelling of wedge dampers in the presence of two-dimensional dry friction. Vehicle System Dynamics v.35, Supplement, 2003, p 565-578
• [2] Xia, Fujie: Modelling two-dimensional Coulomb friction oscillator. Journal of Sound and Vibration 265(2003), 1Q63-1074
• [3] Sanliturk, K. Y.: Modelling two-dimensional friction contact and its application using harmonic balance method. Journal of Sound and Vibration, vol. 193. Nr 2, Jun 1996, p. 511-523
• [4] Xia, Fujie, True H.: On the dynamics of the three-piece-freight truck. Proc. of IEEE/ASME Joint Railroad Conference, 2003, p. 149-159
• [5] Piotrowski, J.: Model of the VIC link suspension for freight wagons. Archive of Applied Mechanics. 73(2003) 517-532
• [6] Diomin, Y. V.: Stabilization of high-speed railway vehicles. Vehicle System Dynamics v.23, March 1994, p. 107-114
• [7] Harder, R.F.: Dynamic modelling and simulation of three-piece freight vehicle suspension with non-linear behaviour using ADAMS/Rail. Proc. of IEEE/ASME Joint Railroad Conference, 2002, p. 185-191
• [8] Kaiser, A.B., Cusumano, J.P., Gardner, J.F.: Modelling and dynamics of friction wedge dampers in railroad trucks. Vehicle System Dynamics v. 38, No 1, July 2002, p. 55-82
• [9] Piotrowski, J.: A description of contact between railway wheelset and track using precalculated data. Zeszyty lnstytutu Pojazd6w 1(23) 1997. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej
• [10] Cierny tłumik drgań pojazdu, zwłaszcza w wagonach towarowych o usprężynowaniu przyosiowym. Patent Nr 146471. Autorzy: Grzesikiewicz, W., Piotrowski, J.
• [11] Krettek, O.: About the influence of the wheel profile of self-steering wheel-sets on the amount of wear. 2nd Mini Conference on Contact Mechanics and Wear of Rail/Wheel Systems. Proceedings, Technical University of Budapest, 1996. pp. 224-234
• [12] Grzelak, A., Piotrowski, J.: Studium konstrukcyjne modernizacji wózka pociągu bimodalnego z zastosowaniem ramienia Scheffel'a. Zesz. Inst. Pojazdów 4(39) 2000 str. 79-90
• [13] Hebeger, H., Weber. V.: Radsatzrollenlager mit kleinen Abmessungen ermoglichen "Rollende Autobahn". FAG Kugelfischer Georg Schaafer & Co. Schweinfurt, Publ. - Nr 07 136, 1981
• [14] Grzesikiewicz, W., Wakulicz, A.: Matematyczny opis sił tarcia suchego w układach mechanicznych. Polska mechanika u progu XXI wieku. pp. 219-230. Oficyna. Wyd. Pol. Warszawskiej 2001., Ed. W. Szcześniak