Ruch ustalony na łuku

Rozważone zostaną dwa przypadki ruchu na łuku. Wariantowane zostaną promienie łuków toru, na których przeprowadzona została symulacja oraz prędkości modelu pojazdu.

Trasa, na której przeprowadzono symulację składa się z odcinka toru prostego o długości 30 m, łuku regularnego w lewą stronę o długości 0.5R (ćwiartka okręgu) i następnie toru prostego.

Przemieszczenia poprzeczne środka masy pierwszego zestawu kołowego, a w przypadku wózka o niezależnych kołach środków ich mas są pokazane są na rysunku 4.16.

Rys. 4.16. Przemieszczenia poprzeczne środka masy zestawu/kół rozważanych typów modeli pojazdów; Y1_KONW – zestaw konwencjonalny, Y1_IRW – zestaw z niezależnie obracającymi się kołami,

Y1L_FIW,Y1P_FIW – koła wózka typu FIW

Z uzyskanych rezultatów obliczeń wynika, że zarówno koła wózka typu IRW jak i FIW

„wolniej” reaguje na zmianę krzywizny toru. Przemieszczenia poprzeczne zestawu konwencjonalnego i zestawu wózka typu IRW są w zasadzie takie same. Znacznie większe przemieszczenia względem środka toru można zaobserwować dla prawego koła wózka z kołami FIW (Y1P_FIW). Zmiana położenia koła lewego jest porównywalna ze zmianami położenia środka masy zestawu konwencjonalnego i zestawu typu IRW. Znaczne różnice

0 100 200 300 400 500

[m]

0 0,003 0,006

-0,003

-0,006

-0,009

-0,012

[m]

PRZEMIESZCZENIE POPRZECZNE ZESTAWU R = 100 m, V = 30 KM/H

Y1_KONW Y1_IRW Y1P_FIW Y1L_FIW

75

można zaobserwować w zachowaniu się kół po wyjściu z łuku. Zestaw typu IRW wraca do położenia bliskiego centralnemu znacznie wolniej niż zestaw konwencjonalny, a najwolniej to położenie osiągają koła wózka typu FIW. Należy zauważyć, że w zasadzie dla całej długości trasy symulowanej po przejeździe przez łuk dokładne położenie centralne dla IRW i FIW nie zostało osiągnięte.

Na rysunku 4.17 przedstawiono siły poprzeczne działające na zewnętrzne prawe koło badanego układu.

Rys. 4.17. Porównanie sił poprzecznych działających na prawe – zewnętrzne koło układu YR1_KONW – zestaw konwencjonalny, YR1_IRW – zestaw z niezależnie obracającymi się kołami,

YR1_FIW –wózek typu FIW

W trakcie ruchu na łuku na zewnętrznym kole zestawu konwencjonalnego występują największe siły. Są one o ok. 3 kN większe niż siły dla zestawu z kołami IRW i o około 1.5 kN większe niż siły dla typu FIW. Wartości tych sił maleją prędzej do wartości odpowiadających położeniu centralnemu zestawu niż przemieszczenia. Wartości te osiągane są na trasie w punkcie odpowiadającym ok. 200 m podczas gdy położenie zestawu w przypadku kół IRW i FIW osiąga położenie bliskie centralnemu dla ok. 400 m.

Warte analizy jest zachowanie się siły poprzecznej działającej na wewnętrzne lewe koło (rys. 4.18) dla IRW i FIW.

Rys. 4.18. Porównanie sił poprzecznych działających na lewe – wewnętrzne koło układu YL1_KONW – zestaw konwencjonalny, YL1_IRW – zestaw z niezależnie obracającymi się kołami,

YL1_FIW –wózek typu FIW

0 100 200 300 400 500

SILA POPRZECZNA DZIALAJACA NA PRAWE KOLO R = 100 m, V = 30 KM/H

SILA POPRZECZNA DZIALAJACA NA LEWE KOLO R = 100 m, V = 30 KM/H

YL1_KONW YL1_IRW YL1_FIW

76

Analizując otrzymane wyniki należy zauważyć, że w przypadku IRW i FIW na początkowym odcinku (0-10 m) jazdy na łuku siły te zmieniają zwrot. Można to tłumaczyć wolniejszą reakcję przemieszczeń tych zestawów (rys. 4.16) na zmianę krzywizny toru.

Zachowanie się siły poprzecznej działającej na koło lewe FIW, podczas ustalenia się ruchu na łuku, jest zdecydowanie różne od zachowanie się sił dla zestawu konwencjonalnego i IRW.

Wartość tej siły rośnie, podczas gdy pozostałych sił maleje. Daje to w efekcie mniejszą siłę wypadkową oddziaływania na wózek typu FIW.

Omówione zostaną teraz wyniki uzyskane w symulacjach dla drugiego wariantu trasy.

Łuk, po którym odbywa się symulacja ma promień 200 m, a prędkość modelu pojazdu wynosi 50 km/h. Trasa składa się z odcinka prostego o długości 30 m, po którym znajduje się łuk o długości 0.5R, następnie kończy się odcinkiem prostym. Rysunek 4.19 przedstawia przemieszczenia poprzeczne środka masy zestawu kołowego dla trzech typów badanych modeli pojazdów.

Rys. 4.19. Przemieszczenia poprzeczne środka masy zestawu/kół rozważanych typów modeli pojazdów

Y1_KONW – zestaw konwencjonalny, Y1_IRW – zestaw z niezależnie obracającymi się kołami, Y1L_FIW,Y1P_FIW – koła wózka typu FIW

W porównaniu z rezultatami przedstawionymi na rysunku 4.16, nie można wskazać znacznych różnic jakościowych otrzymanych wyników.

Rysunki 4.20 i 4.21 zawierają wykresy sił poprzecznych działających na koła zestawów.

0 100 200 300 400 500

[m]

0 0,004 0,008

-0,004

-0,008

-0,012

[m]

PRZEMIESZCZENIE POPRRZECZNE ZESTAWU R = 200 m, V = 50 KM/H

Y1_KONW Y1_IRW Y1L_FIW Y1P_FIW

77

Rys. 4.20. Porównanie sił poprzecznych działających na prawe – zewnętrzne koło układu YR1_KONW – zestaw konwencjonalny, YR1_IRW – zestaw z niezależnie obracającymi się kołami,

YR1_FIW –wózek typu FIW

Podobnie jak w przypadku łuku o mniejszym promieniu mamy znaczną różnicę między wartościami sił działających na koło zestawu konwencjonalnego a koła pozostałych zestawów. Należy zwrócić uwagę na to, że w tym przypadku siły działające na koła wózka IRW są większe niż siły działające na koła wózka FIW.

Rys. 4.21. Porównanie sił poprzecznych działających na lewe – wewnętrzne koło układu YL1_KONW – zestaw konwencjonalny, YL1_IRW – zestaw z niezależnie obracającymi się kołami,

YL1_FIW –wózek typu FIW

Porównując uzyskane teraz wyniki z przedstawionymi na rys. 4.18 możemy stwierdzić jakościową ich zgodność w obszarze wejścia w łuk (zmiana znaku sił dla wózków IRW i FIW). Dalszy ciąg wykresu uzyskanego dla sił działających na koło wózka FIW jest jednak diametralnie różny. Znak siły wskazuje, że jest ona skierowana w prawo (w kierunku do linii środkowej toru), ale nie ma gwałtownego wzrostu jej wartości. Wartość siły jest też znacznie mniejsze niż w przypadku pokazanych na rys. 4.18 wyników.