8 Определение усилий, действующих на колесную пару в кривой пути и проверка запаса устойчивости колесной пары

Согласно требованиям норм должно обеспечиваться устойчивое движение колес по рельсовому пути. Однако при неблагоприятных условиях, когда горизонтальная сила динамического давления колеса на головку рельса велика, а вертикальнаямала, то гребень колеса не будет скользить по головке рельса.

Поэтому для предупреждения сходов вагона в эксплуатации производится проверка устойчивости движения колеса по рельсу.

Коэффициент запаса устойчивости рассчитывается по формуле:

, (19)

где  – угол наклона образующей конусообразной поверхности гребня колеса с горизонталью (60⁰);

 – коэффициент трения поверхностей колес и рельсов (0,25);

Р_В – вертикальная нагрузка от набегающего колеса на рельс;

Р_Б – боковое усилие взаимодействия гребня набегающего колеса и головки рельса;

– допускаемое значение коэффициента запаса устойчивости (1,4).

Вертикальная нагрузка от набегающего колеса на рельс вычисляется по формуле:

, (20)

где сила тяжести обрессоренных частей вагона, действующая на шейку оси колесной пары;

, (21)

где ТиР– тара и грузоподъемность вагона (24,5 и 69,5);

q –сила тяжести необрессоренных частей, приходящихся на колесную парутс;

п – число осей в тележке (2);

т – число шеек осей в тележке (4).

тс

k_ДВ1 – расчетное значение коэффициента вертикальной динамики экипажа, приближенно принимается k_ДВ1 = 0,75 k_ДВ, где

(22)

где а– коэффициент, равный для необрессоренных частей тележкиа = 0,15;

– коэффициент учитывающий влияние числа осей в группе тележек (n=2) под одним концом вагона на величину коэффициента динамики;

v – расчетная скорость движения, 33 м/с;

f_СТ– статический прогиб рессорного подвешивания, 0,068м.

k_ДБК – расчетное значение коэффициента динамики боковой качки приближенно принимается k_ДБК = 0,25 ∙ k_ДВ;

k_ДБК = 0,25 ∙ 0,245=0,06

Расчетное значение рамной силы

(23)

где Р₀– расчетная статическая осевая нагрузка;

(24)

где mчисло колесных пар в вагоне, (m=4);

тс

 – коэффициент, учитывающий тип ходовых частей вагона, для грузовых вагонов на безлюлечных тележках с большой горизонтальной жескостью подвешивания = 0,003.

2b – расстояние между серединами шеек осей, для стандартных колесных пар2b= 2,036 м;

тс

l – среднее расстояние между точками контакта колес с рельсами, принимаетсяl =1,58 м;

а₁ = 0,220 м иа₂= 0,250 м – расчетные расстояния от точек контакта до середине шеек;

r= 0,45 м – радиус средневзвешенного колеса.

Приведенные параметра показаны на рисунке 3.

Рисунок 16 – Схема расчета устойчивости колес против схода с рельсов

Боковое усилие взаимодействия гребня набегающего колеса и головки рельса (рисунок 16) вычисляется по формуле:

, (25)

где – вертикальная нагрузка от второго колеса на рельс;

Подставим полученные значения вертикальной нагрузки от набегающего колеса на рельс и бокового усилия взаимодействия гребня и головки рельса в формулу (19):

Коэффициент устойчивости по расчётам получен больше чем допускаемый, следовательно, колёсная пара тележки в кривой пути устойчива от вкатывания на головку рельса.