Железнодорожный путь, изыскание и проектирование железных дорог

Задачи АСКУЭ 
АСКУЭ-ЦТ производит /2/: 
-достоверное  и  легитимное  измерение  электрической  энергии;-  формирование  базы 
данных коммерческого учета потребления электроэнергии по каждой точке учета (ФКТУ); 
-  формирования  фактических  балансов  потребления  электрической  энергии  для 
расчетов  со  снабжающими  организациями  по  показаниям  приборов  учета  (ФКТУ), 
установленных  на  электровозах  переменного  тока,  работающих  в  тяговом  режиме, 
потребляющих электроэнергию из контактной сети; 
- сбор и формирование данных по потреблению (расходу) по каждой ФКТУ. 
Структура АСКУЭ-ЦТ 
АСКУЭ  является  многоуровневой,  строится  по  иерархическому  принципу  и 
содержит три уровня:  
-  первый  (локальный)  уровень - коммерческие  измерительно-информационные 
комплексы (КИИК); 
- второй (региональный) уровень-(ПСИ) – пункт сбора информации; 
- третий уровень (центральный) – (ГПСИ). 
Измерительный комплекс  АСКУЭ-ЦТ  
Основным  источником  информации  является  счетчик  электроэнергии,  который 
осуществляет автоматическое измерение активной и реактивной энергии. Состав ККУ 
(подсистема  измерений  электроэнергии)  для  АСКУЭ-ЦТ  будет  состоять  из 
установленных  (существующих)  измерительных  трансформаторов  тока  (ТТ) 
и  устанавливаемых  измерительных  трансформаторов  напряжения(ТН)  и 
счетчиков,  удовлетворяющим  основным  техническим  требованиям  подсистемы 
измерений электроэнергии АСКУЭ. 
Счетчик,  ТТ  и  ТН  должны  быть  установлены,  подключены  и  приняты  в 
эксплуатации  в  соответствие  с  разделом 5 Электросетевых  Правил  РК/4/.  Они 
должны  быть  метрологически  аттестованными  и  разрешенными  к  применению 
соответствующим  органом  и  опломбированы  в  соответствие  с  определенной  и 
согласованной процедурой.  
Сбор  данных  учета  электрической  энергии  со  счетчиков  осуществляется  при  помощи 
устройство сбора данных (УСД). Интервал снятия данных составляет от 15 минут до 12 ча-
сов  в  зависимости  от  особенностей  учета.  Способом  мультиплексирования  счетчиков 
осуществляется автоматизированный сбор контролируемых данных в УСД и подготовка 
информационного пакета для передачи в подсистему телекоммуникаций. 
В  АСКУЭ-ЦТ  УСД  является  мобильным  блоком  с  функцией  носителя 
информации  коммерческого  учета.  Мобильное  УСД  устанавливается  в  щиток  учета 
электроэнергии электровоза (далее щиток). В щитке устанавливается блок питания для 
УСД, устройства сопряжения и счетчик для учета тяги ЭПС. УСД вместе данными счетчиков 
передает в систему АСКУЭ-ЦТ сигналы контроля и самодиагностики. Данные,  полученные 
УСД  при  помощи  опроса,  передаются  в  подсистему  телекоммуникаций  для  дальнейшей 
передачи в пункты сбора информации (ПСИ) АСКУЭ-ЦТ.  
Для  определения  географических  координат  ЭПС  применен GPS приемник NAVY, 
работающий  в  стандарте  «Сообщение RMC», где  содержатся  данные  о  времени, 
местоположении, курсе и скорости, передаваемые навигационным GPS приёмником. 
Подсистема  телекоммуникаций  обеспечивает  надежный  обмен  данными  между 
уровнями иерархии АСКУЭ-ЦТ, между центральным уровнем АСКУЭ, поставщиками 
и при необходимости Системным оператором. 
В  качестве  канала  связи  между  ПСИ    (региональный  уровень)  и  ФТКУ  электровозов 
(локальный уровень) выступает локомотивная бригада: она устанавливает мобильный УСД в 
щиток  перед  началом  выполнения  маршрутного  задания  и  снимает  его  после  выполнения 
маршрута. После доставки мобильного УСД в ПСИ, с него считываются данные в ПСИ депо. 

Для  передачи  данных  между  ПСИ  (региональный  уровень)  и  главным  ПСИ 
(центральный уровень) АСКУЭ-ЦТ используется коммуникационная среда телефонной связи 
общего пользования (ТфОП) АО НК «КТЖ». 
Помимо вышеперечисленного, ГПСИ АСКУЭ-ЦТ оснащен системой обеспечения 
единого  времени  (СОЕВ)  СОЕВ  и  имеет  интегрированный  в  состав  системы 
приемник GPS, периодически  принимающий  сигналы  точного  астрономического 
времени, на основании которых система: 
-  устанавливает  дату  и  время  в  устройствах  и  компонентах  системы  (кроме 
ККУ, в ККУ точное астрономическое время принимается из приемника GPS); 
- обеспечивает фиксирование времени поступления пакетов данных; 
-  по  необходимости,  обеспечивается  запуск  программ  в  зависимости  от  времени 
суток. 
Передача  значения  точного  времени  происходит  по  оригинальному  алгоритму, 
исключающему  ошибку,  превышающую 1 секунду  по  модулю (±1с).  Комплексы 
технических  средств  АСКУЭ-ЦТ  имеют  интегрированные  инструменты 
самодиагностики  и  диагностику  компонентов  нижнего  уровня.  Подсистема 
отображения,  хранения  и  управления  данными  обеспечивает  прием  и  обработку 
данных, формирование базы данных, архивирование и хранение данных, графическое 
и  табличное  отображение  данных,  формирование  нужного  объема  информации  для 
взаимообмена данными с информационными пунктами других уровней.  
В  АСКУЭ-ЦТ  к  подсистеме  отображения,  хранения  и  управления  данными  относят 
пункты  сбора  информации:  на  базе  депо  и  на  базе  головного  предприятия.  В  состав 
входит  каналообразующая  аппаратура  (шкафы  связи),  сервер  БД  АСКУЭ-ЦТ  и 
компьютерная  техника. Формирование  и  хранение  учетной  информации  в  БД  АСКУЭ-
ЦТ соответствует требованиям раздела 5 «Электросетевые правила РК» /4/. Информаци-
онная  единица  (строка)  БД  АСКУЭ-ЦТ  будет  содержать  кроме  данных  (значение 
показания  или  др.)  и  его  признаки:  географические  координаты  местоположения 
измерения,  фиксированное  время  измерения,  идентификатор  точки  учета,  заводской 
номер прибора учета. 
Конструктивно  подсистема  отображения,  хранения  и  управления  данными 
АСКУЭ  представляет  собой  совокупность  сервера  БД  и  приложений  АСКУЭ, 
автоматизированных рабочих мест (АРМ) специалистов и локальной вычислительной 
сети (ЛВС). 
  Программное  решение  подсистемы  реализовано  на  основе  клиент - серверной 
технологии.  
Выводы 
Ожидаемые результаты от внедрения проекта АСКУЭ-ЦТ /2/: 
-  оценка    реального  энергопотребления  на  тягу  поездов  и  электроотопление 
пассажирских вагонов; 
-определение  источника энергоснабжения (ТПС); 
- контроль потребления электрической энергией; 
- получение реальной возможности для расчетов энергосберегающих тарифов; 
-  автоматизированный  взаимообмен  информацией  с  поставщиками  электрической 
энергии  с  предприятиями,  осуществляющими  транзит  передачу  и  при  необходимости, 
Системным оператором (СО)/2/. 
 
ЛИТЕРАТУРА 
 
1.Е.Д.Атамкулов,К.К.Жангаскин.  Железнодорожный  транспорт  Казахстана:  Перевозочный 
процесс. /Под  Б.К. редакцией Алиярова, том 2. Алматы, МТИА, 2004, 466 с. 
2.  Техпроект АСКУЭ-ЦТ, Книга 1, с.7- 9,17. 
3.Сидорова  Н.  Н.Энергоемкость  перевозочного  процесса  в  электрической  тяге  поездов  и 
обоснование путей энергосбережения, М., МИИТ, 2001, 240 с. 
4. Электросетевые  правила  РК. Астана, Министерство энергетики и минеральных ресурсов 
№314 от 24.12.2001 г., раздел 5 «Коммерческий учет электроэнергии». 

УДК 625.282-843.67.019 
 
Өмірзақова Ақсүйрік Жамбылқызы  -ассистент  (Алматы, КазАТКА) 
Кастекбаев Ерік Шораұлы  -ассистент  (Алматы КазАТКА) 
Туркебаева Кұралай Жамбылқызы - ассистент  (Алматы КазАТКА) 
 
ТАҚЫРЫБЫ: ТЕПЛОВОЗДАРДЫҢ ТҮЙІНДЕРІ МЕН БӨЛШЕКТЕРІНІҢ 
ЖӨНДЕУ АРАЛЫҚ МЕРЗІМДЕРІН ОҢТАЙЛАНДЫРУ ПРИНЦИПТЕРІ 
 
 Жоспарлы  жөндеу  аралығында  тепловоздың  тиімді  жол  жүрісін  анықтау  мəселесін 
шешуде бөлшектер мен  түйіндерді пайдалану ұзақтығының оптимальды мəндеріне көңіл 
бөлеміз. Тепловоздың бөлшектері мен түйіндерін пайдаланудың тиімді ұзақтығын табуда 
ең тиімдісін таңдау үшін оларды алдымен екі класқа бөлу керек. Бірінші класқа қозғалыс 
қауіпсіздік  деңгейіне  тепловоздың  бөлшектері  мен  түйіндерінің  істен  шығуы  əсер 
өтпейтіндер  жатады;  екінші  класқа – істен  шыққан  кезде  қауіпсіздікке  əсер  ететін 
бөлшектер мен түйіндер.  
Жоспарлы  жөндеу  арасында  бірінші  клас  бөлшектерін  пайдаланудың  тиімді 
ұзақтығы  деп  осы  бөлшектер  мен  түйіндерді  жоспарлы  жəне  жоспардан  тыс  жөндеудегі 
барлық  шығындар  жолдағы  бұзылулардағы  шығынды  есептеуде  болатын  ұзақтық 
түсіндіріледі.  
Осы  жолмен  бірінші  клас  бөлшектері  үшін  тиімді  жөндеу  аралық  мерзімі 
экономикалық  тиімді  болады.  Екінші  кластағы  бөлшектер  үшін  жөндеу  аралық 
мерзімдерін  анықтауда  экономикалық  қарастыру  тиімді  емес,  сондықтан  жөндеу  аралық 
мерзімін  тиімді  деп  тоқтаусыз  жұмыс  істеудің  берілген  ықтималдылығын  қамтамасыз 
ететінді есептеуге болады.  
Жоспарлы жөндеу арасында тепловоз бөлшектерін пайдаланудың тиімді ұзақтығын 
жəне  олардың  бұзылғанға  дейінгі  жұмыс  ұзақтығының  кездейсоқ  сипатын  анықтай 
отырып  жөндеу  арасындағы  пайдаланудың  тиімді  ұзақтығын  табу  үшін  келесілерді  білу 
керек:  
а)  бөлшектердің  бұзылғанға  дейінгі  жұмыс  істеу  ұзақтығын  бөлу  заңының  сипаты 
жəне оның параметрлері;  
б) бөлшектерді жоспарлы ауыстырудағы шығынның орташа мəні С
п
;  
в)  жолда  бұзылудан  болатын  шығынды  ескеріп  бөлшектерді  жоспардан  тыс 
ауыстыруда шығынның орташа мəні С
м
.  
Көрсетілген  мəндерге  ие  бола  отырып,  бірінші  клас  бөлшектері  мен  түйіндерін 
пайдаланудың тиімді ұзақтығын арнайы көрсетілген əдістеме бойынша анықтауға болады 
[1-3].  Сонымен  бірге  L
o
  мəнін  анықтау  үшін  жоспарлы  жəне  жоспардан  тыс  жөндеудің 
минимальды  суммалы  шығынын  анықтау  қажет.  Жолда  бұзылу  шығынын  есептеу  мына 
формуламен көрсетіледі:  
∫
−
−
=
L
cp
dl
l
P
L
P
L
U
0
)
(
)
(
)
1
(
1
γ
 
                                                      (1) 
 
 
Мұндағы:  L
cp
-  зерттелетін  бөлшектің  істен  шыққанға  дейінгі  тепловоздың  жол 
жүрісінің  математикалық  күтуі; 
м
П
C
C
=
γ
 - бөлшектерді  жоспарлы  жəне  жоспарсыз 
жөндеудегі  шығындардың  қатынасы;  L - бөлшектердің  жоспарлы  жөндеу  арасындағы 
тепловоздың  жол  жүрісі; P(L) - L жол  жүрісінде  бөлшектің  тоқтаусыз  жұмыс  істеуінің 
ықтималдылығы.  
Істен  шыққанға  дейін  жол  жүрісін  бөлудің  түрлі  заңдарына  арналған  тоқтаусыз 
жұмыс  істеу  ықтималдылығы P(L) мəнін (1) өрнекке  қойып,  жөндеу  арасындағы  жүрісі 

функциясында U шығынын  есептеу  жəне  минимумға  сəйкес  келетін  U
o
  тиімді  мəнді  L
o
 
анықтайтын нақты есептеме формуласын алуға болады.  
Қозғалыс  қауіпсіздігіне  əсер  ететін  бөлшектер  үшін  тиімді  жөндеу  аралық  мерзімі 
қауіпсіздіктің берілген деңгейін қамтамасыз ету керек. Тепловоздың жөндеу арасындағы 
L жол жүрісінде і түріндегі бөлшектердің тоқтаусыз жұмысының ықтималдылығы:  
 
                            
∫
−
=
L
dl
l
f
L
P
0
г
)
(
1
)
(
   
 
                           (2) 
                                    
Есептеме формуласын үйлестіру үшін қатысты жол жүрісіне көшу ыңғайлы. Бөлудің 
нормальды заңында тоқтаусыз жұмыс істеу ықтималдылығы:  
 
                              
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛ −
−
=
2
1
1
2
1
)
(
г
v
v
Ф
v
P
   
 
                     (3) 
 
Вейбулла Гнеденконың бөлу заңы жағдайында;  
 
                            
a
e
v
e
e
v
P
−
=
)
(
г
                                                    (4) 
   
 
 
                                                                        
 
 (3) жəне (4) теңдеуінде Р
г
(v) жəне Р
г
(v
e
)  мəндері берілген, тек v немесе v
e
 мəндері 
анықталады:  
(3) теңдеуі былай өзгереді:  
                                       
)
(
2
1
2
1
г
v
P
v
v
Ф
−
=
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛ −
                                                    (5) 
       
Осыған дəлелді 1-ші  суреттен көруге болады. 1-ші суретте v=0,2 болғанда графикті 
таңдаймыз, Р
г
=0,95 нүктесінен осы графикке дейін түзу жүргіземіз, v
г
=0,67 мəнін табамыз. 
Зерттелетін  түйіннің  жоспарлы  жөндеу  арасындағы  қажетті  жүрісі  келесі  формуламен 
анықталады:  
200
300
67
,
0
г
г
=
⋅
=
=
cp
L
v
L
мың км.  
 
 

 
Сурет 1 - Тəулелділік сызбасы, 1-ші  топ  салыстрымалы жүріспен  Р
г
(
ν ) істен 
шығусыз жұмысының тəуелділігі 
 
(5)  формуласы  кестенің  көмегімен  анықталатын  теңдеуді  көрсетеді [4]. Р
г
(
ν ) 
берілген 
шамасы 
бойынша 
теңдеудің 
оң 
жағын 
шығару 
қажет 
жəне 
)
(
2
1
)
(
г
v
P
х
Ф
−
=
болғанда  х  мəнін  көрсетілген  кестеден  табылсын  жəне  келесі 
формуламен қатысты жол жүрісін анықтау қажет.  
 
                                                       
1
2
г
+
= xv
v
 
             
 
 
         (6) 
 
Табылған v мəні  бойынша  жөндеу  арсындағы  жол  жүрісі  километрде  келесі 
формуламен анықталады: 
                                                   
cp
L
v
L
г
г
=
                           
 
 
         (7) 
 
(5) теңдеуді v қатысты шешу графиктің көмегімен жүргізуге болады (1 сурет).  
Вейбулла-Гнеденконың  бөлу  заңы  жағдайында  жөндеу  аралық  v
eг
  жол  жүрісінің 
қатысты шамасы мына формуламен анықталады:  
                                                   
[
]
a
e
v
P
v
1
г
eг
)
(
ln
−
=
                                       
         (8) 
 
Жөндеу аралық кепілдеме жол жүрісінің абсолюттік шамасы:  
 
                                                                 
e
L
v
L
eг
г
=
   
                                     
         
(9) 
 
Р
г
(v
e
) берілген шамасы бойынша v
г
 анықтау графиктің көмегімен жүргізілуі мүмкін 
(2  сурет).  Егер,  тоқтаусыз  жұмыс  істеудің  қажетті  деңгейі  Р
г
=0,95  тең  болса,  ал  істен 
шыққанға дейінгі жүріс келесі параметрге ие бөлудің қалыпты заңымен сипатталады: L
cp
 
=300 мың км, v=60 мың км.     
 

0
4,
=
α
5
3,
=
α
0
3,
=
α
5
2,
=
α
0
2,
=
α
5
,
1
=
α
0
1,
=
α
5
0,
=
α
 
 
Сурет 2- Тəулелділік сызбасы, 2-ші  топ  салыстрымалы жүріспен  Р
г
(
ν ) істен 
шығусыз жұмысының тəуелділігі 
 
Екінші  клас  бөлшектері  үшін  жөндеу  аралық  мерзімін  анықтаудың  ұсынылатын 
əдістемесін келесі мысалмен көрсетуге болады.  
 
                                                          
2
,
0
300
60 =
=
=
cp
L
v
σ
              
(10) 
 
Егер  істен  шыққанға  дейінгі Lcp=300 мың  км  жəне  Р
г
=0,95  орташа  жүрісте  орташа 
квадраттық ауытқудың өсуіне 90 мың км 
)
3
,
0
300
90
(
=
=
υ
дейін жол жерсек, онда жоспарлы 
жөндеу арасындағы жүріс мына шамаға дейін төмендейді: 
150
300
5
,
0
г
=
⋅
=
L
 мың км. 
Осы  мысал  бұзылғнға  дейін  жүрісті  орта  мəннен  алудың  маңыздылығын  көрсетеді. 
Орта бөлшектерді жасаудағы жіберілетіндерге жəне олардың жұмыс істеу жағдайы түрлі 
болуына тəуелді.  
Қортынды 
Көрсетілген  мəндерге  ие  бола  отырып,  бірінші  клас  бөлшектері  мен  түйіндерін 
пайдаланудың тиімді ұзақтығын арнайы көрсетілген əдістеме бойынша анықтауға болады. 
 
ƏДДЕБИЕТТЕР 
 
1. Павлович Е.С., Четвергов В.А. Теоретические предпосылки к определению оптимальных 
межремонтных пробегов тепловозов /Сб. науч.трудов,  Омск, ОМИИТА, 1967, с. 234-239.  
2.  Павлович  Е.С.,  Серегин  А.А.,  Четвергов  В.А.  Определение  оптимальных  пробегов 
тепловозов между ремонтами /Сб. науч.трудов, ОМИИТА, Омск, 1968, с. 162-166. 
3.  Павлович  Е.С.  Основы  расчета  надежности  и  технико-экономической  эфективности 
тепловозных деталей /Сб. науч.трудов, Омск, ОМИИТА, 1968, с. 365-371.  
 4. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. М., Физматгиз, 1962, 118 с. 

УДК 625.015 
 
Макишева Гулнур Бауыржановна - магистрант (Алматы, КазАТК) 
 
ДИНАМИКА НАЛИВНОГО ПОЕЗДА С УЧЕТОМ ИНЕРЦИИ ГРУЗА      
ПРИ БОКОВЫХ И ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЯХ 
 
Одной из основных причин возникновения колебаний цистерн является воздействие 
на  неё  различных  возмущений  от  неровностей  пути.  Кроме  того  возможны  чрезмерные 
нагрузки  наружного  рельса  при  прохождении  кривых  участков  пути  вследствие 
гидравлического  удара  в  наружную  стенку  котла  цистерны  с  перегрузкой  и 
заклиниванием рессорного комплекта наружной стороны цистерны. 
Цистерна,  заполненная  жидкостью,  представляет  собой  динамическую  систему, 
движение  которой  можно  полностью  охарактеризовать  некоторым  конечным  числом 
переменных.  Исследование  динамики  такой  цистерны  можно  проводить  по  расчётным 
схемам,  разработанным  для  исследования  динамики  сыпучих  грузов,  а  инерционные 
характеристики определять по формулам Н.Е. Жуковского /1/. 
Рассмотрим  устойчивость  движения  цистерны  с  жидкостью  при  продольных 
колебаниях, аналогично поперечным колебаниям. Для этого введём инерционную систему 
координат  связанную  с  котлом  OXZ  и  находящуюся  в  плоскости  невозмущённой 
поверхности  O
1
X
1
Z
1
  (рисунок 1). Движение  жидкости  относительно  подвижной  системы 
O
1
X
1
Z
1
  будет  определяться  функциями 
)
(t
q
n
,  а  продольное  движение  системы  «котёл-
жидкость» координатой x(t). 
 
 
Рисунок 1 - Расчётная схема цистерны 
 
Потенциал скоростей абсолютного движения можно записать в виде 
 
(
)
∑
∞
=
−
−
−
⎥
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
+
+
−
+
+
−
−
−
=
1
1
1
2
1
1
2
1
1
)
1
2
(
sin
)
(
)
1
2
(
)
(
1
2
)
(
)
1
2
(
2
)
,
,
(
n
n
n
а
x
d
n
X
a
h
R
d
n
ch
h
R
z
d
n
ch
t
q
n
d
t
z
x
π
π
π
π
ϕ
&
&
, (1) 
где  функция 
)
(t
q
n
  и  X(t)  находятся  в  результате  решения  динамической  задачи,  то  есть 
путём интегрирования дифференциальных уравнений жидкости и цистерны. 
 
 

 
Рисунок 2 – Зависимость продольного усилия
скорости соударения 
 
где, 1,2,3 - восьмиосная цистерна; 
4,5,6 - четырёхосная цистерна; 
1,4 - недолив жидкости 0,3 м; 2,5-0,6 м;   
3,6-0,9 м. 
 
Рисунок 3 – Зависимость гидродинамическог
давления от скорости соударения 
 
где, 1,2,3 - восьмиосная цистерна; 
4,5,6 - четырёхосная цистерна; 
1,4 -недолив жидкости 0,3 м; 2,5-0,6 м;  
3,6-0,9м. 
 
 
На рисунках 2 - 4 представлены зависимости продольного усилия, давления и силы 
давления  жидкости  на  днище  цистерны  от  скорости  соударения,  величины  недолива 
котлов цистерн различной осности. 
Из анализа графиков видно, что продольное усилие и сила давления жидкости на 
днище  котла  с  увеличением  скорости  соударения  увеличиваются  при  одном  и  том  же 
уровне  заполнения  жидкостью.  При  увеличении  недолива  при  одной  и  той  же  скорости 
соударения  давление  жидкости  несколько  увеличивается.  Из  графиков  можно  сделать 
вывод,  что  влияние  колеблющейся  жидкости  на  максимальные  величины  продольного 
усилия  и  ускорения  котла  цистерны  сказываются  в  меньшей  степени,  чем  на  силу 
давления  жидкости  на  днище,  на  продольное  усилие,  силу  давления  на  продольное 
ускорение  котла  цистерны  основное  влияние  оказывает  первая  форма  колебаний 
жидкости.  Таким  образом,  в  продольном  колебании  участвует  не  вся  масса  жидкости,  а 
только её часть – приведённая масса первой формы колебаний жидкости. 
 
                                 
),
~
(
1
1
X
m
x
m
X
ж
Г
&&
&& +
−
=
 
 
                                    (2) 
 
где 
1
~
m
 - приведённая масса первой формы колебаний жидкости; 
ж
m  - масса жидкости. 
 
Рисунок 4 - Зависимость гидродинамической силы от скорости соударения 
 
где, 4,5,6 - четырёхосная цистерна; 1,4 - недолив жидкости 0,3 м; 2,5-0,6 м;  3,6- 0,9 м. 
 

Также необходимо учесть,  
.
/
arcsin
2
2
2
2
2
ж
m
h
R
h
R
h
R
R
d
dS
=
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−
+
+
=
π
ρ
ρ
 
Наибольшая величина силы давления жидкости на днище будет равна 
 
                                       
,
)
(
1
j
т
т
X
ж
Г
−
−
=
 
                      
            (3) 
 
где j – максимальное значение продольного ускорения  X&& . 
Затем начинает колебаться, жидкость и сила давления жидкости на днище равна 
 
                                                      
1
1
x
m
X
Г
&&
=
, 
 
 
              
 
(4) 
 
Таким  образом,  слагаемое  в  равенстве (4) действуют  в  разное  время,  когда 
начинаются колебания жидкости, продольные колебания котла с частотой, обусловленной 
жидкостью  поглощающего  аппарата,  уже  закончены  и  все  остальное  время  происходят 
колебания жидкости с низкой частотой 
π
ω
2
/
1
1
=
f
, то есть сила давления жидкости 
Г
X
 
состоит из высокочастотного пика и низкочастотных колебаний. С увеличением недолива 
увеличивается  масса  m
1
  первой  формы  колебаний  жидкости  и,  следовательно, 
уменьшается  разность 
1
т
m
ж
−
,  что  объясняет  уменьшение  силы  давления  жидкости  на 
днище котла при увеличении высоты недолива. Зависимость силы от величины недолива 
представлена на рисунке  5. 
При составлении продольных колебаний жидкости и котла с учётом галопирования 
цистерны, необходимо учитывать, что потенциал скоростей абсолютного движения 
жидкости имеет вид 
(
)
,
1
2
1
x
l
X
а
ψ
ψ
ψ
ϕ
ϕ
&
&
&
+
+
+
=
 
 
где,   
ψ
 - угол галопирования котла цистерны (см. рисунок 1). 
 
 
 
1,2,3 - восьмиосная цистерна; 4,5,6 - четырёхосная цистерна; 1,4 - недолив жидкости 0,3 м; 
2,5-0,6 м;  3,6- 0,9 м 
 
Рисунок 5 - Зависимость гидродинамической силы от волнового движения жидкости, 
действующей на днище котла и скорости соударения 
 
2
1
ψ
 - потенциал Жуковского 

(
)
(
)
,
/
)
1
2
sin(
2
/
/
)
1
2
(
2
/
/
)
1
2
(
)
1
2
(
1
/
)
1
(
1
1
1
3
3
2
1
0
1
1
1
0
1
1
1
)
2
(
1
dx
n
h
R
d
n
ch
h
R
z
d
n
sh
n
gd
z
x
z
x
z
x
n
n
−
+
−
+
+
−
×
×
−
−
−
−
+
=
∑
∞
=
+
π
π
π
π
π
ϕ
               
(5) 
 
где, 
0
1
0
1
, z
x
 - координаты центра тяжести жидкости. 
На  рисунках 6 - 8 показаны  расчётные  зависимости  коэффициента  динамики, 
гидродинамической силы, действующей на днище котла и гидродинамического давления 
жидкости на днище котла от скорости соударения при различных уровнях его заполнения. 
 
1,2,3 – восьмиосная цистерна; 
4,5,6 – четырёхосная цистерна; 
1,4 – недолив жидкости 0,3 м; 
2,5-0,6 м;  3,6-0,9 м 
 
Рисунок 6 - Зависимость 
коэффициента динамики от скорости 
соударения 
1,2,3 - восьмиосная цистерна; 
4,5,6 - четырёхосная цистерна; 
1,4 - недолив жидкости 0,3 м;  
2,5-0,6 м;  3,6-0,9 м 
 
Рисунок 7 –  Зависимость 
гидродинамической силы, действующей   на
днище котла, от  скорости соударения 
 
 
1,2,3 - восьмиосная цистерна; 4,5,6 - четырёхосная цистерна; 
1,4 - недолив жидкости 0,3 м; 2,5-0,6 м;  3,6- 0,9 м 
 
Рисунок 8 - Зависимость гидродинамического давления жидкости от 
скорости соударения 
 
Как  видно  из  графиков,  все  закономерности,  характерные  для  продольной 
динамики котла и жидкости без учёта галопирования, сохраняется и в том случае, когда 
угол галопирования котла цистерны учитывается. 

жүктеу/скачать 5,71 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: