Đồ Án Tính toán động lực học đầu máy D14E

LỜI MỞ ĐẦU

Với mong muốn nâng cao sức kéo và rút ngắn thời gian chạy tàu để chuyên chở hàng hoá và hành khách ngày càng tốt hơn, ngành Đường Sắt đã không ngừng đầu tư cơ sở vật chất, nâng cao chất lượng cầu đường, giảm tối thiểu những đoạn đường cong có bán kính nhỏ hơn 100m. Đổi mới thiết bị thông tin tín hiệu thay bằng thông tin tự động, nâng cấp bến bãi, xây và nâng cấp các nhà ga. Đầu tư đóng mới sức chở, các toa xe khách đẳng cấp cao được trang bị nhiều tiện nghi rất hiện đại và lịch sự. Đóng mới đoàn tàu kéo đẩy trong đó các toa xe đã sử dụng giá chuyển hướng lò xo không khí nhằm cải thiện tính năng động lực của đoàn tàu. Đầu tư sức kéo mới, thay các đầu máy có công suất nhỏ, tốc độ thấp bằng các đầu máy hiện đại công suất lớn có tốc độ cấu tạo cao. Một trong những sức kéo mới được đầu tư gần đây nhất là đầu máy D13E (của Ấn Độ), đầu máy Đổi mới D19E (của Trung Quốc), đầu máy D20E của Đức. Cùng với đầu máy Trung Quốc D14E sẽ tạo nên sức kéo mạnh mẽ trong diện mạo mới của đường sắt Việt Nam. Đầu máy D14E được nhập vào nước ta từ năm 2002, do công ty cổ phần đầu máy xe lửa Quảng Châu sản xuất. Hiện nay, đầu máy D14E có 5 chiếc, do xí nghiệp đầu máy Hà Lào quản lý, và để kéo tàu khách, tàu hàng đi một số tỉnh phía bắc.
Khi tốc độ chạy tàu được nâng lên, tuy cơ sở vật chất đã từng bước được đầu tư nhưng vẫn còn một số bất cập như: chất lượng cầu đường vẫn còn kém, tồn tại nhiều cầu cống phải hạn chế tốc độ chạy tàu, còn nhiều chỗ chất lượng nền đường kém, tà vẹt cũ, ray lâu ngày không được thay nên đã hình thành nhiều vùng lồi lõm, ray của chúng ta là loại ray ngắn (chiều dài 12,5m), cho nên có rất nhiều mối nối đầu ray đó chính là nguồn kích thích dao động của đoàn tàu, mặt khác đầu máy – toa xe của chúng ta tính năng động lực kém, do đó ảnh hưởng không nhỏ đến chất lượng phục vụ hành khách, làm cho hành khách đi tàu nhanh bị mệt mỏi, ảnh hưởng đến sức khoẻ của tài xế cũng như của công nhân phục vụ trên tàu. Ở những đoạn có bán kính cong nhỏ hoặc ở những đoạn đường xấu làm ảnh hưởng tốc độ đoàn tầu, dễ gây trật bánh đổ tàu đe doạ không nhỏ đến an toàn chạy tàu.
Tính toán động lực học của Đầu máy Toa xe không phải là điều mới mẻ, song trước đây chỉ mới quan tâm đến các loại đầu máy 4 trục, công suất nhỏ có cấu tạo đơn giản, hệ thống treo lò xo giảm chấn một cấp, số vật thể cần xét trong hệ dao động ít cho nên số phương trình cần thành lập để khảo sát các dao động cũng ít. Đầu máy Trung Quốc D14E là đầu máy có kết cấu tương đối hiện đại, giá chuyển hướng 3 trục không có cối chuyển, hệ thống lò xo và giảm chấn hai cấp, khi tính toán động lực học của đầu máy này, đòi hỏi phải thành lập những mô hình phức tạp hơn, số vật thể cần xét trong dao động sẽ nhiều hơn vì vậy số phương trình cần thành lập để khảo sát các dao động cũng nhiều hơn.
Tuy là đầu máy có công suất lớn và kết cấu tương đối hiện đại. Song cùng với những đầu máy mới nhập những năm gần đây. Đầu máy D14E cũng bộc lộ không ít những nhược điểm, đồng thời với những bức xúc trong thực tế sản xuất của xí nghiệp. Vì vậy đề tài: “Tính toán động lực học đầu máy D14E” sẽ đi vào tính toán kiểm nghiệm về mặt lý thuyết tính năng động lực của đầu máy D14E, qua đó có những ý kiến về giải pháp hạn chế những dao động bất lợi, kéo dài tuổi thọ vận dụng đầu máy và sức khoẻ của công nhân lái tàu, là tài liệu hữu ích trong công tác bảo dưỡng, sửa chữa đầu máy D14E.
MỤC LỤC
Trang
LỜI MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1 1
GIỚI THIỆU TÍNH NĂNG KỸ THUẬT CỦA ĐẦU MÁY D14E 3
1.1. Tổng quan về đầu máy Trung Quốc D14E 3
1.2. Kết cấu tổng thể đầu máy D14E 4
1.3. Giá chuyển hướng đầu máy D14E 6
1.3.1. Khung giá chuyển hướng 8
1.3.2. Bộ trục bánh xe 10
1.3.3. Hệ thống lò xo trung ương 11
1.3.4. Hệ thống lò xo bầu dầu 12
1.3.5. Hệ thống bầu dầu 12
1.3.6. Hệ thống hãm giá chuyển hướng 14
1.3.7. Hệ thống giảm chấn thuỷ lực 16
1.4. Động cơ DIEZEL 17
1.5. Máy phát điện chính 18
1.6. Động cơ điện kéo 18
CHƯƠNG 2 19
TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC CỦA ĐẦU MÁY D14E 19
2.1. Các nguyên tắc tính toán 19
2.2. Các số liệu dùng trong tính toán 20
2.3. Tính toán dao động thẳng đứng của đầu máy 22
2.3.1. Mô hình dao động 22
2.3.2. Hệ phương trình dao động 23
2.4. Thành lập phương trình dao động ngang của đầu máy D14E 28
2.4.1. Mô hình dao động của đầu máy trên mặt phẳng ngang 28
2.4.2. Hệ phương trình dao động 29
2.4.3. Hệ phương trình dao động ngang của đầu máy 31
2.5. Giải hệ phương trình dao động thẳng đứng và nằm ngang
của đầu máy D14E 35
2.5.1. Nghiệm biểu diễn dao động tự do 36
2.5.2. Xét ổn định của hệ dao động tự do 38
2.5.3. Nghiệm biểu diễn dao động cưỡng bức 39
2.6. Hàm mục tiêu của bài toán dao động 39
2.7. Kết quả khảo sát bài toán dao động 40
2.7.1. Kết quả khảo sát bài toán dao động thẳng đứng 40
2.7.2. Kết quả khảo sát dao động ngang 47
2.8. Tính toán thông qua đường cong đầu máy D14E 57
2.8.1. Mô hình và phương pháp thông qua đường cong của HUEMANN 57
2.8.2. Tính toán lực dẫn hướng 58
2.8.3. Khảo sát đi qua đường cong 62
2.8.4. Tốc độ cho phép qua đường cong của đầu máy D14E 68
KẾT LUẬN 69
TÀI LIỆU THAM KHẢO 70