W pracy sformułowano i zbadano model dynamiczny układu sprzęgieł 4-cięgłowych stanowiącego mechanizm przestrzenny o strukturze równoległej. Dokonano analizy parametrycznej i optymalizacji układu napędowego wózka tramwaju zawierającego te sprzęgła. Umożliwia to poprawę właściwości kinematycznych, elasto–kinematycznych i dynamicznych rozważanego układu. Ważnym efektem było określenie obszarów, które w konstrukcji sprzęgieł 4-cięgłowych mogą ulec zmianie ukierunkowanej na poprawę tych właściwości.
Omówiono budowę i zasadę działania układu napędowego stosowanego w niektórych tramwajach niskopodłogowych na przykładzie wagonów eksploatowanych w Krakowie. Układ składa się z silników elektrycznych, przekładni zębatych a także z wałów drążonych i sprzęgieł czterocięgłowych przekazujących napęd na koła jezdne tramwaju.
Zbudowano model dynamiczny oraz wyznaczono parametry potrzebne do symulacji. Jako przykładowe dane wykorzystano masy, wymiary i inne parametry wagonów tramwajowych niskopodłogowych NGT6 eksploatowanych w MPK SA w Krakowie. Ze względu na brak niektórych danych część pracy poświęcona została na wyznaczenie masowych momentów bezwładności elementów układu napędowego doświadczalną metodą drgań skrętnych struny.
Jako cel optymalizacji przyjęto minimalizację drgań kątowych wału silnika i tulei pośredniej podczas toczenia się zestawu kołowego ze stałą prędkością. Zdefiniowano 6 zmiennych decyzyjnych opisujących parametry geometryczne, masowe, sztywnościowe i tłumienne układu. Otrzymane wyniki optymalizacji wykazują możliwość polepszenia obu kryteriów o: 32% i 60%.
In the paper there was formulated and examined a dynamic model of a 4-links coupling system constituting a spatial mechanism with a parallel structure. Parametric analysis and optimization of the drive system of the tram bogie containing these couplings were carried out. This makes possible to improve kinematic, elasto-kinematic and dynamic properties of the considered system. An important effect was to identify areas that in the design of 4-links couplings may change aimed at improving these properties.
The construction and principle of operation of the drive system used in some low-floor trams were discussed on the example of wagons operated in Krakow. The system consists of electric motors, gear transmissions as well as hollow shafts and four-links couplings transmitting drive to the wheels of the tram.
A dynamic model was built and the parameters needed for the simulation were determined. As an example of data, the masses, dimensions and other parameters of low-floor tram cars NGT6 operated at MPK SA in Krakow were used. Due to the lack of some data, part of the work was devoted to determining the mass moments of inertia of the drive system components by the experimental method of torsional vibrations of the string.
The optimization goal is to minimize the angular vibrations of the engine shaft and the intermediate bushing when the wheelset is rolling at a constant speed. Six decision variables describing the geometrical, mass, stiffness and damping parameters of the system were defined. The obtained optimization results show the possibility of improving both criteria by up to: 32% and 60%.
