Modelowanie ruchu zestawu kołowego.

1. CEL I ZAKRES BADAŃ.

Ćwiczenie ma na celu prezentację uproszczonego modelu ruchu zestawu kołowego po torze prostym.. Części toczne obręczy kół zestawu przyjęto w postaci stożków ściętych, natomiast powierzchnie toczne szyn w postaci walców kołowych. Zakres badań obejmuje wpływ stożkowatości zestawu kołowego na długość fali trajektorii ruchu środka zestawu, oraz zapoznanie z programem opracowanym do analizy dynamiki pojazdu szynowego podczas ruchu.

Rys. 1. Przybliżenie powierzchni tocznych kół stożkami.

2. PRZEBIEG ĆWICZENIA.

Pomiary wielkości charakterystycznych przy różnych warunkach początkowych y₀ i obliczanie długości fal trajektorii ruchu.

Rys. 2. Model ruchu zestawu stożkowego po torze.

Wzory do obliczeń:

gdzie:  - długość fali trajektorii środka zestawu kołowego,

r - promień toczny kół w położeniu środkowym zestawu kołowego,

s - szerokość nominalna toru,

γ - ekwiwalentna stożkowatość.

gdzie: r₁ - r₂ - różnica promieni tocznych koła prawego i lewego, odpowiadająca

przemieszczeniu y zestawu kołowego,

y₀ - amplituda poprzeczna środka zestawu.

Rys. 3. Różnica promieni tocznych (r₁ - r₂) w funkcji przemieszczenia poprzecznego zestawu.

Tab. 1. Tabela zestawieniowa.

	r1 [mm]	r2 [mm]	r [mm]	s [mm]	2y0 [mm]	pom [mm]	obl [mm]
1	21,5	18,5	20	100	58	870	873,48
2	13	7	10	100	65	450	426,34
3	11,5	8	10	100	40	460	474,87
4	21,6	20,1	20,5	77	30	790	789,26
5	12,5	10	11	77	35	480	483,71

r [mm] 2 y₀ [mm] r₁ [mm] r₂ [mm] s [mm] _pom [mm] _obl [mm]

Wyk. 1. Wykres trajektorii dla małej wartości amplitudy y₀.

Wyk. 2. Wykres trajektorii dla dużej wartości amplitudy y₀.

Wyk. 3. Wykres trajektorii dla małej szerokości toru s.

Wyk. 4. Wykres trajektorii dla dużej szerokości toru s.

3. WNIOSKI.

Długość fali trajektorii środka zestawu kołowego uzależniona jest (interpretując wzór) od stosunku szerokości toru do współczynnika ekwiwalentnej stożkowatości, który z kolei wyraża sobą relację między różnicą promieni tocznych koła lewego i prawego a amplitudą y₀.

Ten sam zestaw kołowy ustawiony na różnych szerokościach toru opisują różne wartości promieni tocznych kół (przy czym relacja jest przeciwna, tzn. gdy r₁ rośnie to r₂ maleje) zatem trudno wyrokować z góry o zmianie długości fali trajektorii.

Dla jednego z powyższych dwustożków długość fali  wzrosła wraz ze zwiększeniem się szerokości toru dla drugiego zmalała. Wynika z tego że kąt nachylenia tworzącej stożka do podstawy jest wielkością decydującą o długości fali trajektorii środka zestawu kołowego, gdyż ma bezpośredni wpływ na wartość promieni tocznych kół dla wychylenia poprzecznego y₀.

Zaburzenia ruchu takie jak na przykład wychylenie boczne mają zatem zasadniczy wpływ na bezpieczeństwo poruszania się zestawu kołowego po torze i jako takie powinny stanowić przedmiot badań laboratoryjnych.

---