1.4.Расчет ширины колеи в кривой.

Железнодорожный путь в кривых участках имеет следующие

особенности: уширение колеи при R>350 м, возвышение наружного рельса над внутренним, переходные кривые, укороченные рельсы на внутренних

рельсовых нитях, увеличенные междупутные расстояния при наличии двух и более путей.

На ж.д. России ПТЭ установлена следующая ширина рельсовой колеи на кривых участках пути:

при R 350м S = 1520 мм;

при R =349-300м S = 1530 мм;

при R 299м S = 1535 мм.

Уширение или ширина колеи в кривой определяется расчетом вписывания железнодорожных экипажей в кривую исходя из следующих двух условий:

ширина колеи должна быть оптимальной, т.е. обеспечивать наименьшее сопротивление движению поездов, наименьшие износы рельсов и колес, предохранять рельсы и колеса от повреждаемости и путь от искажения в плане, не допускать провала колес между рельсовыми нитями;

ширина колеи не должна быть меньше минимально допускаемой, т.е. должна исключать заклинивание ходовых частей экипажей между наружной и внутренней рельсовыми нитями.

Колесная колея q – расстояние между рабочими гранями гребней колес в расчетной плоскости. Расстояние между внутренними гранями колес Т – насадка колес. Толщина гребней колес в расчетной плоскости равна h₁ и h₂. Между вертикальными плоскостями, где измеряется насадка колес и толщина гребней, имеется расстояние μ = 1 мм для вагонных колес и μ = 0 для локомотивных колес.

В результате движения экипажа по кривой различают следующие виды вписывания: свободное, принудительное и заклиненное. Свободное вписывание экипажа – в этом случае положение жесткой базы такое, что направление движения колес осуществляется только наружной рельсовой нитью и имеется одна точка контакта.

Заклиненное вписывание – это предельное положение, при котором экипаж не имеет возможности поперечного смещения в колее.

Принудительное вписывание – в этом случае ширина колеи несколько увеличивается против заклиненной, и движение направляется обеими нитями. Принудительное вписывание имеет две точки касания.

Характер вписывания устанавливается сравнением ширины колеи по П.Т.Э для данного радиуса с оптимальной и минимально допустимой

шириной колеи. Оптимальная ширина колеи – для свободного вписывания, минимально допустимая – для заклиненного вписывания.

Рис.1.4. Схемы вписывания тележек в кривую.

Определение оптимальной ширины колеи.

За расчетную схему определения оптимальной ширины колеи примем такую, при которой железнодорожный экипаж своим наружным рельсом передней оси жесткой базы прижимается к наружному рельсу кривой, а задняя ось жесткой базы либо занимает радиальное положение, либо стремится его занять; при этом центр поворота экипажа находится на пересечении этого радиуса с продольной геометрической осью жесткой базы экипажа. Кроме того:

Если расчетная ширина колеи S окажется больше нормативного значения S_н для данного радиуса кривой согласно ПТЭ, то следует перейти к определению минимально допустимой ширины колеи, приняв соответствующую расчетную схему.

Если расчетная ширина колеи S получается меньше стандартной для прямого участка пути (S_о = 1520 мм), то это будет означать, что конструктивные размеры и особенности ходовых частей рассматриваемого экипажа позволяют проходить ему кривую данного радиуса без уширения колеи. В таком случае ширина колеи принимается по ПТЭ в зависимости от величины радиуса.

Оптимальная ширина колеи определяется по формуле:

(1.19)

где q_мax – ширина колесной пары (1509мм - локомотив;1511мм – вагон)

f_n – стрела изгиба наружной нити кривой

η – поперечные разбеги крайней и средней осей подвижного состава

S_мax – ширина колеи по П.Т.Э.

4 – допуск на сужение.

(1.20)

(1.21)

где b – расстояние от геометрической оси первой колесной пары до точки касания гребня колеса с рельсом

R – радиус кривой, мм

- расстояние от центра поворота до геометрической оси первой колесной пары, равное в данном случае длине жесткой базы L_ж.б. мм;

t-расстояние от поверхности катания до точки прижатия гребня к боковой грани головки рельса (глубина касания) принимается равным 10 мм.

S=1520 мм.

r – радиус колеса, мм.

τ – угол наклона рабочей поверхности гребня колеса к горизонту, τ_ваг = 60˚, τ_лок = 70˚

а) для электровоза ВЛ80

ƒ_н=

S_опт = 1509+8,09-1+4 = 1520,09 мм

Вывод: для электровоза вписывание не получилось свободное, т.к. расчётная оптимальная ширина колеи больше номинальной ширины колеи по П.Т.Э. для кривых данного радиуса (1520 мм).

б) для двухосного вагона

= 1511 +6,53-6+4 = 1515,53мм

Вывод: для вагона вписывание получилось свободное, т.к. расчетная оптимальная ширина колеи меньше номинальной ширины колеи по П.Т.Э (1520 мм).

Определим минимально допустимую ширину колеи. В этом случае применим за исходную схему заклиненного вписывания.

Двухосная тележка локомотива имеет разбег:

∑ni = 1.0 + 0=1.0

∑ni˃fв

1 < 1,9966

Тележка заклинена в двух точках. Расчет производится по формуле:

S_min = q_max+fн+4+δmin/2

S_min = 1509+2,0213+4+3.5 = 1518,5213 мм