41.Определение оптимальной ширины колеи

За расчетную схему определения оптимальной ширины колеи принимают схему свободного вписывания, при которой железнодорожный экипаж своим наружным колесом передней оси жесткой базы прижимается к наружному рельсу кривой, а задняя ось жесткой базы занимает радиальное положение. При этом центр вращения экипажа находится на пересечении радиуса с продольной геометрической осью экипажа.

Рис.2.1 Схема для определения оптимальной ширины колеи при свободном вписывании трехосной жесткой базы с поперечными разбегами осей

Из приведенных схем видно, что искомая ширина колеи

S_опт = q_max + f_н - ζ + 4, (2.1)

где q_max - максимальный размер колесной колеи (в нашем случае равен 1511 мм)

f_н - стрела изгиба наружной рельсовой нити, измеренная от хорды АВ; определяется по формуле

, (2.2)

где μ - расстояние от геометрической оси первой колесной пары до центра вращения экипажа;

R - радиус кривой по оси пути;

b - расстояние в плане от геометрической оси колесной пары до точки касания гребнем колеса головки рельса,

, (2.3)

где r - радиус колеса по кругу катания;

τ - угол наклона гребня колеса к горизонту; для локомотивов τ = 70°;

ζ - геометрическая величина (рис.2.1), которая возникает при вписывании как двухосных, так и трехосных экипажей с поперечными разбегами осей и которая в зависимости от величины ∑η и соотношения между ∑η и f_в может принимать различные значения.

∑η - сумма поперечных разбегов осей экипажа, влияющих на вписывание (∑η=2)

f_в - стрела изгиба внутренней рельсовой нити, измеренная от хорды A₁B₁; определяется по формуле

. (2.4)

Величина ζ может принимать следующие значения:

а) если ∑η = 0, то ζ = 0, т. е. вписывание происходит при отсутствии поперечных разбегов (рис. 2.1);

б) если ∑η < f_в, то ζ = ∑η, т.е. в формулу (2.1) вместо ζ подставляется численное значение суммы поперечных разбегов; при этом внутренний гребень колеса передней оси еще не касается внутреннего рельса. В этом случае выражение (2.1) примет вид

S_опт = q_max + f_н - ∑η +4;

в) если ∑η > f_в, то ζ = f_в, т. е. значению стрелы изгиба внутреннего рельса, при этом внутренний гребень колеса пе­редней оси будет касаться внутреннего рельса кривой:

S_опт = q_max + f_н - f_в +4;

Цифра 4 в формуле (2.1) представляет собой допуск на сужение колеи в миллиметрах.

При определении оптимальной ширины колеи возможны следующие случаи:

1. если S_опт ≤ S_ПТЭ, то вписывание в условиях оптималь­ной ширины колеи обеспечено;

2. если S_опт > S_ПТЭ, то свободное вписывание в этих условиях не обеспечено; следует перейти к определению ми­нимально допустимой ширины колеи.

42.Определение минимально допустимой ширины колеи

Положение трехосной жесткой базы экипажа, при наличии поперечных разбегов, соответствующее его заклиненному вписыванию в кривую показано на рис. 3.1.

Рис. 3.1. Схема для определения минимально допустимой ширины колеи при заклиненном вписывании двухосной жесткой базы

Из приведенной схемы видно, что искомая ширина колеи в общем виде

S_min = q_max + f_н - f_в - ζ + 4 + δmin, (3.1)

Это выражение по своему внешнему виду отличается от формулы (2.1) лишь величиной δ_min, которая представляет собой некоторый запас, принимаемый равным минимальному зазору между гребнем колеса и рабочей гранью рельса в прямых. Он равен для вагонов - 5мм, для локомотивов - 7мм (при колее 1520мм). Величину δ_min необходимо прибавить для того, чтобы избежать заклинивания колес, при котором движение экипажа опасно.

Величина ζ, как и в случае свободного вписывания, может принимать различные значения

При заклиненном вписывании двухосной жесткой базы поперечный разбеги не могут быть реализованы, так как эти оси заклинены между рельсовыми нитями. Величина ζ в этом случае равна стреле изгиба внутреннего рельса f_в, , поэтому расчетная формула приобретает следующий вид:

S_min = q_max + f_н - f_в + 4 + δ_min.

Все обозначения в представленных формулах прежние. При этом необходимо иметь в виду, что величина λ, входящая в указанные формулы, приобретает новое значение. Так как при заклиненном вписывании центр поворота экипажа находится посередине жесткой базы, то величина λ равна L₀/2.В сумму поперечных разбегов трехосных тележек в этом случае надо включить одно значение разбегов крайних осей и полный разбег средней оси.

При определении минимально допустимой ширины колеи возможны следующие случаи.

3.1. Если Smin ≤ S_ПТЭ, то вписывание обеспечено. При этом сопоставление друг с другом всех трех значений ширины колеи S_min, S_ПТЭ и S_опт позволяет ориентировочно оценить условия, в которых будет происходить реальное вписывание, т. е. к какому виду вписывания оно будет ближе, к свободному или заклиненному.

3.2. Если S_min > S_ПТЭ, то этот случай в свою очередь распадается на следующие два:

а) если S_ПТЭ < S_min < S_max, где S_max = 1546 мм — предельный размер колеи в сторону ее уширения, установленный из условия предупреждения провала колес внутрь колеи, то для пропуска рассматриваемого экипажа требуется перешивка пути с размера SПТЭ на расчетную величину S_min (по особому разрешению начальника дороги);

б) если S_ПТЭ < S_min > S_max, то для пропуска экипжа требуется перешивка колеи на расчетную величину; при этом для предупреждения провала колес внутрь колеи укладываются контррельсы. Последний случай представляет собой специальную задачу по вписыванию экипажей в кривые малого радиуса и здесь не рассматривается.