40.Устойчивость кузова вагона на рессорном подвешивании. Метацентр.

При недостаточном расстоянии между вертикальными рессорными комплектами поперёк вагона или очень большой их гибкости может возникнуть опасность опрокидывания кузова вокруг рессорных комплектов, расположенных с одной стороны вагона. Даже, если при этих условиях полного опрокидывания и не произойдёт, то кузов, случайно наклонившийся в боковом направлении, то будет очень медленно возвращается в своё вертикальное положение, т.е., как говорят будет обладать повышенной валкостью.

Как видно из схемы, вертикальные силы могут быть приведены к паре PиQ, где Р -вес кузова,Q-равнодействующая вертикальных реакций рессорных комплектов. Точка пересечения линий действия силы Q с осью симметрии кузова (точка M на рис. ) наз. метацентром, а расстояние до этой точки от уровня опоры кузова на рессорные комплекты h_m –высотой метацентра. Для того, чтобы момент пары возвращал в вертикальное положение , h_m должна быть больше высоты центра тяжести кузова h . Практически это требование приходится выполнять с некоторым запасом, необходимым для достаточно быстрого восстановления вертикального положения кузова и преодоление сил трения в рессорном подвешивании. Предотвращение повышенной валкости кузова:

[Δh]- минимально необходимое превышение h_M над h , установленное МПС в пределах 1,5-2 Координата x находится : , Величины Q_А и Q_B могут быть определены через жесткость подвешивания и деформации рессорных комплектов : , Где Ж- вертикальная жесткость рессорного комплекта всего вагона ,F_СТ-статический прогиб рессорного подвешивания ,Ө- угол наклона кузова в поперечном направлении, рад. Подставляя эти значения в равенство найдём:

Из схемы следует : , тогда : . При двойном рессорном подвешивании , , Где Ж_ц и f_ц- жесткость и статический прогиб центрального подвешивания вагона ; 2В_ц- расстояние между серединами рессорных комплектов центрального подвешивания поперёк вагона, Ө₁-угол наклона однажды подрессоренной рамы тележки. Сумма моментов реакций относительно центра рамы : После преобразования: ,Отсюда найдём h_м: Ворожение определяющее условие отсутствия валкости кузова , при двойном рессорном подвешивании

41. Устойчивость вагона против опрокидывания вокруг рельса.

При движении вагона в кривой на него действует избыточная центробежная сила, которая при неблагоприятном сочетании с ветровой нагрузкой и динамическими силами, возникающими при колебаниях вагона, стремится опрокинуть вагон наружу кривой. В качестве меры поперечной устойчивости вагона против опрокидывания вокруг одного из рельсов обычно принимается: ,

где - коэффициент устойчивости против опрокидывания вагона вокруг рельса;

- дополнительна вертикальная нагрузка, обезгруживающая или загружающая колёса одной стороны вагона тележки при действии статически приложенных боковых сил;

- вертикальная статическая нагрузка на колёса одной стороны вагона (тележки) при отсутствии боковых сил;

Коэффициент характеризует степень статической обезгрузки колёс одной стороны вагона. Опрокидывание наступает при При отсутствии боковых сил Очевидно, что для того, чтобы иметь необходимый запас устойчивости против опрокидывания при действии дополнительных дополнительных динамических нагрузок, возникающих при колебаниях, и не допускать значительной обезгрузки колёс одной стороны вагона, понижающей их сопротивляемость против схода с рельсов, максимально допускаемое значение [ ] должно выбираться существенно ниже единицы. Нормами МПС установлены [ ]=0,7 для пассажирских вагонов и [ ]=0,5 для грузовых вагонов (так как последние, обладая более низкими ходовыми качествами, требуют большего запаса на динамику).

П олагая на рисунке все силы приходящимися на одну тележку, можно записать:

где - ветровая нагрузка на боковую поверхность вагона, приходящаяся на одну тележку;

- высота до точки приложения равнодействующей ветровой нагрузки от уровня головок рельсов;

- избыточная центробежная сила (уменьшенная за счет возвышения наружного рельса), действующая на одну тележку;

- высота центра тяжести вагона от уровня головки рельсов;

- вес вагона, приходящийся на одну тележку;

- расстояние между кругами катания колёсных пар поперек вагона.

Из полученного уравнения после алгебраических преобразований и с учётом того, что , можно определить: .