16. Силы, учитываемые при динамическом вписывании

ри движении локомотива в кривой радиусом R со скоростью v на него, по сравнению с движением по прямому пути, дополнительно действует центробежная сила  , в результате чего тележки поворачиваются относительно оси кузова (рамы тепловоза), а гребни бандажей первой (по ходу) оси каждой тележки прижимаются к внутренней боковой грани наружного рельса.

При движении тепловоза в кривой радиусом R со скоростью v на него дополнительно действует центробежная сила C = PKv2/(gR), приложенная в центре тяжести на высоте hc (здесь Рк—вес тепловоза; g~ = 9,81 м/с2 — ускорение силы тяжести). Величина силы С может достигать 30 % веса локомотива. Эта сила приводит к поперечному перекосу кузова, увеличению нагрузок на наружные буксы колесных пар и уменьшению нагрузок на внутренние. Такое же неблагоприятное действие может оказывать сила давления бокового ветра. Поэтому центробежная сила и сила ветра учитываются при расчете узлов экипажной части на прочность. Частично опрокидывающее действие центробежной силы компенсируется возвышением наружного рельса в кривых участках пути. Максимальное возвышение составляет 150 мм, следовательно, им можно уравновесить по величине не более 10 % веса тепловоза, или примерно одну треть центробежной силы. Две трети ее остаются неуравновешенными.

Силы, действующие на ходовые части тепловоза при движении в кривых. Рассмотрим часто встречающееся при движении в кривых размещение трехосной тепловозной тележки в положении так называемой «свободной установки»: набегающая колесная пара гребнем упирается в наружный рельс, а последняя колесная пара имеет зазоры со стороны обоих рельсов. Такое положение тележки является промежуточным при ее вилянии от положения наибольшего перекоса к динамической установке, когда обе крайние колесные пары прижаты к наружному рельсу. При вилянии в кривой тележка совершает сложное движение. Определим положение ее мгновенного центра поворота й (рис. 11.41), опустив из центра кривой перпендикуляр на ось тележки /—2—3. Повороту и поперечному скольжению тележки препятствуют силы трения колес с рельсами Яр (р — коэффициент трения скольжения). Эти силы на каждом колесе перпендикулярны лучам, соединяющим точку приложения силы с центром поворота £2. Составляющие этих сил — продольные Я* и поперечные К, — определяются графически или аналитически:

На тележку действует часть центробежной силы инерции, не уравновешенная возвышением наружного рельса /г,

зависящая от скорости движения, и направляющее усилие со стороны наружного рельса У\ (здесь т — число осей в тележке). При наличии возвращающих устройств в опорах тележки должны учитываться и возвращающие силы (или их момент Мв).

17. Изображение всех сил при динамическо вписывании (3 тележка)

Силы, действующие на ходовые части тепловоза при движении в кривых. Рассмотрим часто встречающееся при движении в кривых размещение трехосной тепловозной тележки в положении так называемой «свободной установки»: набегающая колесная пара гребнем упирается в наружный рельс, а последняя колесная пара имеет зазоры со стороны обоих рельсов. Такое положение тележки является промежуточным при ее вилянии от положения наибольшего перекоса к динамической установке, когда обе крайние колесные пары прижаты к наружному рельсу. При вилянии в кривой тележка совершает сложное движение. Определим положение ее мгновенного центра поворота й (рис. 11.41), опустив из центра кривой перпендикуляр на ось тележки /—2—3. Повороту и поперечному скольжению тележки препятствуют силы трения колес с рельсами Яр (р — коэффициент трения скольжения). Эти силы на каждом колесе перпендикулярны лучам, соединяющим точку приложения силы с центром поворота £2. Составляющие этих сил — продольные Я* и поперечные К, — определяются графически или аналитически:

На тележку действует часть центробежной силы инерции, не уравновешенная возвышением наружного рельса /г,

зависящая от скорости движения, и направляющее усилие со стороны наружного рельса У\ (здесь т — число осей в тележке). При наличии возвращающих устройств в опорах тележки должны учитываться и возвращающие силы (или их момент Мв).

Безопасность движения тепловоза в кривых участках пути считается обеспеченной, если исключается возможность всползания гребня набегающего колеса, что могло бы привести к сходу колесной пары с рельсов.

18. Динамический пасспорт тепловоза в гор кривой

1 Боковое усилие У | меньше направляющего усилия У> (реакции рельса) на силу трения Р между бандажом и рельсом.

зопасное следование локомотива в кривой. Основными оценочными критериями при движении локомотива в кривой являются следующие величины: боковое усилие колес на внутреннюю грань головки рельсов, упрцгое отжатие рельсов под действием этого усилия и радиальное ускорение. Допускаемая величина бокового усилия находится из условия надежного не-всползаиия гребня набегающего колеса иа рельс. Гребни баидажей, направляющие движение колес в рельсовой колее, имеют угол наклона по отношению к подошве рельса у = 70° (рис. 176, а). В точке контакта колеса с рельсом боковое усилие' Y- и нагрузка колеса на рельс П вызывают появление нормальной силы Лг. Сила трения в точке контакта, препятствующая скольжению колеса по наклонной плоскости вниз, равна Nfrp, где /Тр — коэффициент трения скольжения баидажа о рельс. Вертикальная составляющая этой силы равна Nf TVs\n\. Подъем колеса над головкой рельса облегчается тем, что при положительном угле набегания р. (когда гребень колеса в своем движении стремится пересечь головку рельса) точка .4 контакта гребня направляющего колеса с боковой гранью рельса находится несколько впереди (на размер а) точки Б контакта круга катания бандажа (двухточечный контакт) (рнс. 176,6). При этом колесо, прижимаемое боковым усилием к рельсу, будет стараться всползти на рельс наклонной поверхностью гребня за счет наличия сил трения. Безопасность движения будет надежно обеспечиваться только тогда, когда приподнявшийся гребень колеса имеет возможность соскальзывать вниз. Отношение Y /П обычно называют критерием безопасности. Это отношение не должно быть больше 0,8. Этот критерий не учитывает боковую упругость рельсов, которая коренным образом может изменить условия всползаиия. Как показывает практика, случаи схода колес с рельсов чаще бывают не от всползаиия, а от потери устойчивости рельсов и расшивки пути из-за значительных боковых усилий. В связи с этим более важным критерием безопасности при движении локомотива в кривой является упругое отжатие наружного рельса у. допускаемая величина которого для рельсов типа Р50 равна 6,5 мм, для Р65 - 6 мм и для Р75 — 5 мм. Превышение этих значений может привести к постепенному

Накоплению остаточных 01жягий, расшивке п«-ти и сходу экипажа с рельсов.

Рельсовая кривая имеет различные неровности в плане, поэтому движение локомотива в кривой имеет динамический характер. Возникающие динамические силы учитываются коэффициентом горизонтальной динамичности. Его величина зависит от скорости движения локомотива, а также от наличия поперечной упругости у связи колесных пар с рамой тележки. Применение упругих упоров в буксач, а также буксовых поводков с резиновыми элементами снижает на 25—30 % динамические горизонтальные силы, а значит и упругое от-жатие.

Рассмотренные выше критерии безопасности являются основополагающими при определении допускаемой скорости движения локомотива в кривой. Решая уравнения равновесия экипажа в кривой, для которой необходимо установить допускаемую скорость, строят зависимость направляющих и боковых усилий от скорости. Эти зависимости обычно называют динамический паспортом локомотива для горизонтальной плоскости (рис 177). Исходя из критерия безопасности (У =0,8/7) по допускаемой величине бокового усилия на рельс определяют допускаемую скорость в кривой, и если величина упругого отжатия при найденном максимальном боковом усилии не превышает допускаемого, ю принятая скорость движения тепловоза в кривой считается установленной