Взаимосвязь устройства ходовых частей подвижного состава и рельсовой колеи. Рельсовая колея характеризуется своей шириной, положением рельсовых нитей по уровню и подуклонкой рельсов. Параметры рельсовой колеи должны быть такими, чтобы обеспечить безопасное движение экипажей и минимизировать их воздействие на путь. Поэтому размеры рельсовой колеи определяются во взаимосвязи её с ходовыми частями подвижного состава, а допуски содержания – безопасностью движения и технико-экономическими условиями эксплуатации пути. Особенностью устройства ходовых частей подвижного состава является наличие в них колесных пар и тележек. Два колеса, жестко насаженные на ось, образуют колесную пару. Колесные пары закрепляются в раме тележки. Тележки соединены с рамой экипажа шкворнем и могут при движении поворачиваться относительно этой рамы. Колеса имеют гребки (реборды) внутри рельсовой колеи, фиксирующие положение колесной пары на рельсах. Поверхность катания колес имеет коническую форму с уклоном в средней части 1:20. На расстоянии 100 мм от внутренней грани колеса начинается элемент с коничностью 1:7. Такая форма поверхности катания колеса обеспечивает плавность движения и предотвращает желобчатый его износ. Различают сборные колеса, у которых на колесные центры надеваются бандажи, и цельнокатные, являющиеся основными для вагонов. Благодаря коничности колес экипаж, выведенный по каким-либо причинам из среднего положения, будет стремиться вновь вернуться в это положение из-за появления горизонтальной составляющей давления колеса на рельс. При этом колесные пары будут двигаться по волнообразной кривой (вилять), а не в перекошенном в плане положении, как это было бы при цилиндрических колесах. В процессе эксплуатации поперечный профиль колес изменяет свою форму, появляется прокат (вертикальный износ) колеса и боковй износ (подрез) гребня колеса. В современных экипажах кузов располагается на двух или трехосных тележках, которые могу тповорачиваться относительно него. Вертикальные нагрузки от кузова передаются на тележки. Колесные пары имеют свободные поперечные разбеги в буксовых направляющих, возможность перемещений вдоль своих осей в ту или другую сторону на некоторую величину. В многоосных жестких базах иногда (у паровозов) применяются у некоторых осей колеса без реборд. Делается это для облегчения вписывания жестких баз экипажа в кривые.

Размеры колесной пары. Ширина рельсовой колеи.

Ширина колесной пары: Зазор в колее Размеры колесной пары и ширины рельсовой колеи с учетом допусков тесно увязаны. Шириной колесной пары называют расстояние между рабочими гранями гребней колес в расчетной плоскости. Где мм – насадка колес, – толщина гребней колес в расчётном уровне мм, 25 мм., для вагонов и для локомотивов. Номинальные (без учета допусков) размеры колесных пар: выгонных мм., локомотивных мм. Максимальные размеры колесных пар мм., мм. Минимальные: мм, мм. Ширина рельсовой колеи. . ширина колесной пары в расчетном уровне, – суммарный зазор между гребнями колес и рельсами. Номинальная в прямых участка отечественных ж.д. в соответств. с ПТЭ . Допуск на уширение +8 (10) при скоростях 50км/час и менее, а также -4 мм на сужение колеи относится к первой степени отступления от нормы и не требуют исправления. Ширина колеи – расстояние м/у внутренними гранями головки рельса, измеренное ниже поверхности катания на 13 мм. Максимальная ширина колеи определяется из возможного провала колесной пары, а минимальная из условия заклинивания колесной пары. Возможность провала возникает, когда одно из колес зависает 6-ю мм фаской, 13-ми мм выкружки головки рельса. Ширина колеи менее 1512 и более 1548 мм не допускается. Так как имеют min и max значения, то и зазоры в колее также могут иметь разброс. Зазоры необходимы для уменьшения сопротивления движения поезда, уменьшения износа рельса и колес, исключения возможности заклинивания экипажа. Изменение размеров ухудшает условия взаимодействия пути и подвижного состава. Чем больше суммарный зазор и скорость движ., тем сильнее возможны удары гребней колес в рельсы при входе в кривую.

Поперечные профили колес. Коничность колес и её влияние на конструкцию пути. Особенности ходовых частей подвижного состава обуславливают размеры и конструктивное оформление рельсовой колеи. Ходовые части имеют существенные особенности: а) колеса имеют гребни с внутренней стороны; б) коническую обточку поверхности качения. Два колеса жестко (в горячем состоянии) насаженные на ось образуют колесную пару. Расстояние между внутренними гранями гребней называют насадкой колес мм.

Колеса бывают цельнокатными – у вагонов, и сборными (бандажными) - у локомотивов. Наличие гребней у колес служат для того, чтобы колесная пара не могла сойти с колеи, а рельсы направляли колеса в движении. Коничность поверхности катания колес с уклоном основной рабочей части 1:20 необходимо для обеспечения равномерного износа поверхности колеса (для центрального приложения нагрузки на рельс). Для безопасного вписывания экипажей в кривые колесные пары объединяют в тележки (двухосные, трехосные), при этом оси колесных пар должны быть сторого параллельны. У жд экипажей (локомотивов, вагонов) различают колесную и жесткую базу. Колесной базой называют расстояние между крайними осями экипажа. Жесткой базой называют расстояние между крайними осями, которые при движении по прямым и кривым остаются параллельными друг другу. Жесткие базы бывают двухосными, трехосными и многоосными.

Максимальная толщина гребня колеса минимальная толщина 25мм, на расстоянии 100 мм от внутренней грани колеса обеспечивается коничность 1:20, которая переходит через 30 мм в коничность 1:7. Наружный край поверхности катания имеет фаску 6х6 мм. Диаметр колеса 1050-1200 мм. При таком очертании колесная пара стремится занять симметричное положение в колее, равномерно изнашивается и плавно проходит зону крестовины в стрелочном переводе. Коническая обточка колес нужна по двум причинам: 1) для обеспечения плавности движения; 2) для предотвращения седлообразного (желобчатого) износа поверхности качения. Наличие коничности колес вызывает виляние колесных пар и тележки. Кроме того, для улучшения передачи нагрузки от колеса на рельс устраивают подуклонку рельсов 1:20 на деревянных шпалах за счет подуклонки подрельсовой площадки шпал. Элемент с подуклонкой 1:7 нужен для улучшения перекатывания колеса через крестовину.

Устройство рельсовой колеи в прямых. Нормы и допуски содержания. Очертание рельсовой нити в прямых участках пути определяется основными нормативами на устройство и содержание рельсовой колеи: по ширине колеи, по направлению в плане, положение рельсовой нити по уровню подуклонки рельса. Нормы ширины колеи в прямых: мм. Особенности устройства рельсовой колеи на прямых. Номинальная ширина рельсовой колеи на прямых и кривых участках измеряется на уровне 13 мм от поверхности катания колеса по рельсу. На участках сопряжения прямого участка пути с кривой имеющие разные значения номинала ширины колеи, переход от одной ширины колеи к другой производится в пределах переходной кривой. На прямых участках пути по направлению в плане должен быть возможно ближе к прямой, но так как ширина коле колеблется в пределах допусков +8 и -4, то по направлению выравнивают одну из рельсовых нитей, называемую рихтовочной, а другую рельсовую нить устанавливают по шаблону в пределах указанных допусков и называют перешивочной. В качестве рихтовночной нити на двухпутном участке принимают междупутные нити. На кривых участках наружняя нить бровочная – рихтовочная, внутренняя – перешивочная. Допустимыми пределами колебания рельсовой ширины колеи перекрывают неточности перешивки пути, допуски в изготовлении рельсов и скреплении. Допустимыми пределами колебания ширины колеи является 8+4=12 мм. На линиях со скоростями 50км/ч и менее 10+4=14 мм. Переход от одной ширины колеи к другой осуществляется с номинальным отводом 1мм/1м. Путь в плане должен соответствовать проектному положению, которое нормируют и оценивают в зависимости от установленных на участке скоростей движения поездов по разности смежных стрел изгиба рельсовых нитей, измеренных от середины хорды длиной 20м. Положение по уровню: согласно ПТЭ рельсовые нити должны быть расположены в нулевом уровне. На прямых участках разрешается содержать путь по уровню с возвышением одной нити над другой на 6 мм, при этом длина такого прямого участка должна быть менее 200 м и за исключением прямых участков, расположенных между смежными кривыми одного направления. На прямых двухпутного участка повышается наружняя рельсовая нить. При возвышении одной рельсовой нити на 6 мм экипаж немного наклонится, из-за этого появится боковая сила, которая будет слегка прижимать колеса к рельсовой нити и затруднит их виляние. Номинальный уклон отвода по уровню от нормы 6 мм к нулевому положению не должен превышать 1 . Cреди отступлений в расположении рельсовых нитей по уровню выделяют плавное отклонение по уровню, просадки длиной не более 6 м и перекосы. При наличии перекоса возможно обезгруживание одного из колес вагона, что в сочетании с боковыми силами может привести к сходу подвижного состава. Перекосы опаснее – чем выше скорость. Если на участке установлено постоянное превышение одной нити над другой (6мм) то все допуски отклонения считаются от этого нового положения нити. Оценка отступления от номинальных значений параметров рельсовой колеи производится по 4 степеням в зависимости от установленной скорости. I степень – в пределах норм, не требуют работ по устранении. IV – уменьшается скорость или закрывается путь для движения, работы по устранению производятся без промедления.

Минимальная и максимальная безопасная ширина колеи. Минимальная определяется возможностью заклинивания колесной пары имеющей наибольшие размеры между рельсами: мм. Максимальная. Максимально допустимой считается такая ширина колеи, при превышении которой возможен провал колес. Началом провала считается такое положение, когда одно из колес опирается фаской на боковую выкружку рельса, а второе колесо рассматриваемой колесной пары прижато к боковой грани противоположного рельса. . минимально допустимая толщина изношенного гребня. несовпадение плоскостей от которых производится измерение толщины гребня и насадки колес. минимальная величина насадки. ширина колеса. 6 – ширина фаски на наружной грани рельса. горизонтальное расстояние от начала закругление головки рельса до её рабочей грани. мм. Второе предельное состояние возникает тогда, когда левое колесо катится по выкружке рельса точкой перехода коничности колеса 1:20 и 1:7: мм.

Особенности устройства рельсовой в кривых. Особенностями являются: 1. Уширение рельсовой колеи в кривых малого радиуса (<350 м) для улучшения вписывания жестких баз экипажей. (Для облегчения работы наружной нити в таких кривых укладывают контррельсы внутри колеи и вдоль внутренней нити. В этом случае направляющая колесная пара колесом, идущим по внутренней нити, упирается в контррельс, не распирая наружную нить). 2. Наличие возвышения наружной рельсовой нити для уравновешивания центробежных сил. (возможно опрокидывание. Центробежная сила неблагоприятно воздействует на пассажиров, вызывает перераспределение вертикальных давлений на рельсы обеих нитей и перегруз наружной нити. Так же дополнительное воздействие на путь при вписывании экипажа в кривую, в результате усиленный износ рельсов наружной нити, так же раскантовка рельсов, уширение рельсовой колеи, расстройство положения пути в плане. Величина возвышения определяется из двух требований: обеспечения одинакового вертикального износа обоих рельсов в кривых, характеризуемого одинаковым давлением колес на наружную и внутреннюю рельсовые нити; обеспечения комфортабельности езды пассажиров, характеризуемой допускаемым непогашенным ускорением – при непогашенном ускорении – при максимальная скорость пассажирских поездов, – при максимальная скорость грузовых поездов). 3. Наличие переходных кривых для плавного отвода возвышения и кривизны пути. (в пределах переходной кривой (ПК) плавно нарастает кривизна пути за счет изменения переменного радиуса от бесконечности до R в конце переходной кривой (КПК). В пределах ПК плавно увеличивается возвышение наружного рельса от 0 в НПК до h в КПК; делается отвод уширения колеи, если последнее имеется в круговой кривой Учитывая что центробежная сила обратно пропорциональна радиусу в НПК при она равна нулю, а в пределах круговой кривой . Переменная кривизна, отвод возвышения наружного рельса и ширины колеи в пределах ПК вызывают силовые факторы, которых нет в других участках пути). 4. Укладка укороченных рельсов на внутренней нити для предотвращения забега стыков. 5. Устройства уширения междупутных расстояний на двухпутных линиях для соблюдения габарита строений С (С – параметр переходной кривой).