5. Колебания надресорного строения.

При своем движении по рельсам пути тепловоз совершает разного рода колебания вызываемые неровностями рельсового пути и силами самого лок. Имея упруго-рессорное подвеш. тепловоз соверш. колебании котор. относится только к надресорному строению. Кроме того тепловоз соверш. колеб. в целом, включающие надресорное строене и подресорное К колебаниям надресорногом строения относятся:-подпрыгивание, когда надрес. Строение совершает вертикальные колебания на одну и туже велечину всеми своими точками; -продольная качка (галотироваение)-это колебание надрес подвешивания отно-но поперечной горизонт оси, проходящей через центр упругости.

-поперечная качка это колеб надрессорного стро-ения относ. Продольной оси,проход через центр упругости. Эти колебания происходят отдельно и совместно. При движении по рельсам пути вследствии неровн.со стороны рельсов возникает возмущаящая сила и надрес строение испытывает вынужденные колеб-я.Круговая частотавынуж. колебан ω она зависит от частоты приложенной возмущающей силы. При определенных (от наличия стыков) зависит от скорости частота возмущающ. силы. При определен. скорости ω=р собственная=вынужденой-резонанс, когда амплитуды складываются, вследствии возрастает динамическая нагрузка увеличив. напряжение в рельсах и при большой разгрузке может наступить неустойчивое движение лок.Амплитуда колебаний зависит от коэф. наростания колебания β, который зависит от ω/р и от коэф. затухания γ Критическая скорость локо-ва часто совпадает с частотой собствен.колебаний.V=3.6Lf₁

L-длина рельса. В отдельных случаях жесткость упругого подвешивания получается значительная это отрицательно влияет на динамическое вписывание .Для уменьшения динамического воздействия локомотива на путь ,чтобы статический прогиб z_ст(мм) был равен конструкционной скорости v_к(км/ч)

6. Дин. Возд к-са на рельс при дв. По неровн пути

а) движение по неровности на жестком основании.

Одной из главных причин, вызывающих дин. нагрузки, действующие от локомотивных колес на рельсы, являются неровности рельсового пути. Неровности встречаются не только на поверхности головок рельсов, но и на поверхности катания бандажей. Однако для современных локомотивов (электровозов и тепловозов) отклонения поверхнос-ти катания бандажей от цилиндрической весьма невелики. Ползуны на бандажах локомотивов встречаются редко. Неровности могут иметь плавные очертания с радиусами кривизны, большими, чем радиус к-са, в этом случае процесс качения к-са будет непрерывным. В противном случае при корот-ких резко очерченных неровностях (рельсовые стыки, ползуны на бандажах) взаимодействие к-са и рельса будет носить ударный характер. Очень часто эффект неровности обусловливается так называемой неравноупругостью рельсового пути, т. е. местными деформациями, возникающими вследствие неодина-ковой подбивки шпал, балластных корыт и других недостатков в содержании пути, а, также из-за нарушения сплошности рельсовой нити в зонах стыков. Упругость рельсового основания может меняться в широких пределах - от очень небольшой (путь на железобетонных шпалах при сильном про-мерзании балластного слоя и верхних слоев земля-ного полотна) до значительной (путь на деревянных шпалах осенью или весной).

П редположим для начала, что жесткость пути настолько велика, что вертикальными деформациями рельса можно пренебречь и рассмотрим движение идеально круглого колеса по неровности, показанной на рис. Очертание такой неровности определяется уравнением

где h - глубина неровности, м; l - ее длина, м.

Т раектория центра тяжести к-са при его качении по жесткому рельсу будет, очевидно, повторением очертания самой неровности. Дин нагрузка от неподрессоренных частей л-ва

где q - вес неподрессоренных частей тележки, отнесенный к одному колесу. Он складывается из части веса колесной пары, веса буксы с подшипниками, части веса деталей рессорного подвешивания и некоторой доли веса тягового электродвигателя (или соответственно веса тягового редуктора в тепловозах с гидропередачей). Величина q для некоторых л-вов имеет следующие значения, кН: ТЭЗ–23,3; ТЭП60–14,5; 2ТЭ116–21; 2ТЭ10Л–21,6;

П одставляя выражение у_н в Р_нч с учетом того, что х=vt, после дифференцирования получим

и для x=l/2 найдем наи-больший дополнительный перегруз рельса

П ри x=l/2, h=1мм, l=2м

б) движение по неровности на упругом основании

У читывая помимо сил инерции упругость рельсо-вого пути запишем ДУ движения к-са по неровности

- круговая частота колебания рельса.

В уравнение (1) подставим значение у_н и с учетом, что х=vt, w_н=2πv/l (угловая частота движения к-са по неровности) получим

Р ешая это полу-чим ур-ние действительной тра-ектории к-са при дв. по неровности

П осле подстановки у в выражение (2) дважды продифференцировав получим дин. воздействие к-са на рельс при дв. по неровности на упругом основании

- к-т динамич-ности, кот. Зависит от времени начала дв. по неровности и от отношения угловых частот w_н/w_p.

Для ТЭ3 при V=100 км/ч, h=1м, ж_р=54500 кН/м, к_дин=0,595 (при перегрузке)

Р_{нч маx}=54500·0,001·0,595=32,5 кН

к_дин=-0,683 (при разгрузке)

Р_{нч мin}=-54500·0,001·0,683=-37,3 кН

Сравнивая получ. числовые значения с первоначальными данными, когда к-со двигалось по неровности на жестком осн. Приходим к выводу, что при упругом основании дин. воздействие к-са на рельс значительно больше (почти в 4 раза). Это нужно учитывать при выборе упругого подвешивания л-ва.

При наличии стыков и ползунов на КП набл-ся ударная нагрузка и дин. воздействие резко увел-ся.

При V=19 км/ч, глубина ползуна h=0,7 мм, l=55 мм Р_нч=179 кН.