Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Критерии оценки качества хода вагона и условий безопасного движения
Автор доцент кафедры "Вагоны и вагонное хозяйство" к.т.н. Кошелев В.А.
7.1 Устойчивость колес против схода с рельсов
Колесные пары при движении, как в кривых, так и на прямых участках пути могут набегать гребнями на боковые грани головок рельсов как показано на рис.7.1.1а.
Место (точка) контакта гребня с головкой рельса смещено в направлении движения от вертикального радиуса колеса (см. рис.7.1.1б) на величину
(7.1.1)
где - угол набегания;
– угол между образующей гребня и горизонталью;
– радиус контактной окружности.
а) б)
Рис. 7.1.1. Схема набегания колеса Рис. 7.1.2 Схема действия сил на рельс при сползании колеса в колею
При определенных соотношениях сил Pв (вертикальная) и Pб (боковая) точка контакта k превратится в мгновенный центр вращения, поверхность катания колеса оторвется от рельса с вертикальной скоростью и после подъема на высоту (вертикальная проекция образующей гребня) колесо вкатится на головку рельса – сход. С учетом выражения (7.1.1) и соотношения , вертикальная скорость может быть представлена в виде
(7.1.2)
Величину критического соотношения действующих на колесо вертикальных и боковых сил, можно определить из условия равновесия проекций действующих сил, реакций и силы трения, направленной с учетом сползания колеса в колею: так как , то
и далее
. Разделив полученное выражение на получим откуда
(7.1.3)
Чтобы колесо не вкатилось на рельс, то есть, чтобы гребень скользил вниз, необходимо чтобы в любой момент времени выполнялось соотношение, называемое коэффициентом запаса устойчивости против схода колеса с рельса – . С учетом соотношения (7.1.3) оно примет вид . (7.1.4)
Вкатывание происходит в течение конечного промежутка времени , за которое колесо пройдет путь . Если в течение этого времени коэффициент запаса устойчивости станет > 1, то процесс вползания прервется, колесо сползет в колею и безопасность не нарушится. Если нет, то сход.
Время и путь схода определяются выражениями:
; . (7.1.5)
Силы давления колес на рельсы - и могут быть вычислены через вертикальные силы действующие на шейки осей колесной пары.
Пример, при h=0,013м; r=0,475м; rk=0,485м; v=30м/с; ;
; .
При точном расчете время и путь схода будут несколько больше полученных данным приближенным способом за счет времени дополнительно затрачиваемого на вкатывание колеса на рельс криволинейной частью поверхности гребня.
Таким образом, вкатывание колеса на головку рельса (сход колеса с рельса) зависит от уровня силового взаимодействия колеса с рельсом и от геометрии колеса.
Для вагона со статической нагрузкой на шейку оси =21/2тс, весом колесной пары qкп=1,8тс, r=0,475м, , зависимость от коэффициента динамики и давления рамы дается выражением
где выражения определяющие коэффициенты динамики имеют вид:
динамические вертикальные силы, действующие на шейки;
– рамная сила (сила, действующая от рамы тележки на ось).
7.2. Методы и критерии оценки ходовых качеств и безопасности движения вагонов
В зависимости от конструкции, характеристик подвешивания, состояния пути и скорости движения части вагона подвержены более или менее интенсивным колебаниям и толчкам.
Оценка динамических качеств вагона производится по следующим основным критериям:
Коэффициент динамики – отношение динамических сил, действующих на части вагона в движении, к силам, действующим в статике.
Коэффициенты вертикальной и горизонтальной динамики определяются выражениями:
где , – динамические вертикальные и горизонтальные боковые силы, действующие на части вагона в движении;
– силы, действующие в статике.
Величины динамических сил могут определяться теоретически, непосредственным измерением при опытах и по замеренным в опытах величинам деформаций связей. Рассмотрим вагон, представленный расчетной схемой рис.7.2.1.
Для линейной упругой связи между частями вагона, без трения, имеем:
где – соответственно, динамические
деформации связей по осям X и Y.
Рис. 7.2.1 Расчетная схема
При линейных упругих элементах и сухом трении в подвешивании
в вертикальном направлении коэффициент динамики определяет выражение
,
где – коэффициент относительного трения, равный отношению силы трения , развиваемой рессорным комплектом, к упругой реакции комплекта на его деформацию.
В горизонтальном – .
При линейных упругих элементах и вязком трении в подвешивании.
Вертикальное направление. Если деформация рессорного комплекта определяется выражением , то реакция комплекта на деформацию будет равна–, а на скорость деформации – . Амплитудное значение суммы этих реакций будет выглядеть так
Выражение, определяющее коэффициент динамики примет вид
где
В горизонтальном направлении аналогично предыдущему можно получить
Из полученных результатов следует, что величина коэффициента динамики при отсутствии трения и с сухим трением в подвешивании зависит только от динамических характеристик вагона, а при вязком трении ещё и от частоты возмущающего воздействия.