Zadanie 10.6.9: Rezonans pionowy dwustopniowego zawieszenia wagonu kolejowego
- Punkty
- 3 pkt
- Dział
- Ruch drgający · Drgania tłumione i wymuszone. Rezonans
- Trudność
- Poziom trudności: trudne
Treść zadania
Wagon kolejowy o masie opiera się na czterech dwustopniowych wózkach jezdnych. Każdy wózek jest obciążony w jednakowym stopniu (przypada na niego jedna czwarta całkowitej masy wagonu).
Układ zawieszenia pojedynczego wózka składa się z dwóch stopni połączonych szeregowo:
- pierwszy stopień tworzą cztery identyczne sprężyny połączone równolegle, każda o współczynniku sprężystości ,
- drugi stopień tworzą dwie większe sprężyny połączone równolegle, każda o współczynniku sprężystości .
Pociąg porusza się po torze ułożonym z szyn o długości , pomiędzy którymi pozostawiono szczeliny dylatacyjne. Maksymalna dopuszczalna prędkość pociągu na tym odcinku wynosi . W przypadku awarii pionowych tłumików hydraulicznych okresowe uderzenia kół o złącza szyn mogą wywołać rezonans mechaniczny zawieszenia.
Rozstrzygnij na podstawie odpowiednich obliczeń, czy zjawisko rezonansu pionowego zawieszenia może wystąpić w zakresie dopuszczalnych prędkości jazdy pociągu ().
Wskazówka: Zastępczy współczynnik sprężystości dla układu sprężyn połączonych równolegle wynosi , a dla połączenia szeregowego . Przyjmij przybliżenie .
Odpowiedź
Tak, zjawisko rezonansu może zajść w zakresie dopuszczalnych prędkości.
Częstotliwość drgań własnych zawieszenia wynosi .
Odpowiada to prędkości rezonansowej (ok. ), która mieści się w dopuszczalnym zakresie ().