2717

Статическая нагрузка G от массы кузова с пассажирами в вагонах трамвая и метрополитена в первом приближении может быть распределена поровну между тележками из условия равенства реакций Z путевых устройств. В этом случае размещение опор кузова на ходовые части можно определить координатой С (рис. 1.2).

Рис. 1.2. Определение координаты свеса при условии равенства реакций

Статические нагрузки G от массы кузова троллейбуса следует распределять между мостами пропорционально несущей способности ходовых колес. Если общее количество ходовых колес двухосного троллейбуса равно nк = n1 + n2 , где n1 и n2 – количество ходовых колес под первым и вторым мостами по ходу движения, то реакции дорожного покрытия будут определяться выражениями:

Применяемые в настоящее время на отечественных троллейбусах пневматические шины имеют несущую способность (грузоподъемность) примерно 35 кН на колесо. Эта величина лимитирует максимальную нагрузку троллейбуса и распределение ее по мостам.

При выполнении планировочной задачи для троллейбусов, так же как и для рельсового транспорта, можно считать нагрузку от тары кузова с установленным на нем электромеханическим оборудованием равномерно распределенной по всей длине машины и равнодействующую этой нагрузки Gк, приложенной к середине кузова. Однако необходимо учитывать, что пассажирская нагрузка вызовет смещение центра тяжести подвижного состава, перераспределение массы между мостами и, соответственно, изменение нагрузки на ходовые колеса. Поэтому, в первоначальном варианте, целесообразно наметить расположение мостов, ориентировочно приняв передний свес машины C1 равным 2200÷2500 мм, исходя из значений свесов реально существующих конструкций троллейбусов (рис. 1.3).

11

При отклонении полученной величины Ест от определенной первоначально соответствующим образом изменяют соотношение количества стоящих и сидящих пассажиров так, чтобы окончательная величина вместимости не отличалась от заданной более чем на ± 3 человека. В некоторых случаях это может потребовать изменения первоначально определенной длины кузова вагона или троллейбуса.

В результате решения планировочной задачи вычерчивается на миллиметровке формата А3, в масштабе, боковой вид вагона или троллейбуса, планировка его кузова с размещением кабины водителя, дверей для входа и выхода пассажиров, подножек у дверей, пассажирских диванов, накопительных площадок у дверей и проходов между диванами, сооружения для бескондукторного обслуживания пассажиров (или место кондуктора). Пример оформления планировочной задачи для двухосного троллейбуса показан на рис. 3.1.

2. РАСЧЕТ МАСС ПОДВИЖНОГО СОСТАВА

Исходными данными для расчета масс подвижного состава являются определенные при решении планировочной задачи габаритная Sгаб; свободная площадь кузова для размещения стоящих пассажиров Sсв, количество мест для размещения сидящих пассажиров ЕСИД и указанные в задании на проектирование ориентировочные массы элементов ходовой части (тележек или мостов).

По (1.13) определяют Sгаб и рассчитывают массу тары экипажа с учетом коэффициентом удельной массы ks. Массу кузова Мк без пассажиров находят по (1.3).

n

Масса тележек или мостов ∑ mn определяется по данным задания на проектирование.

Массу пассажирской нагрузки определяют по (1.3) с учетом (1.21), получается:

Максимальная расчетная масса пассажиров для вагонов трамвая и метрополитена подсчитывается по (2.1) при коэффициенте наполнения α =10 чел/м2 и mПАС = 70 кг. Для троллейбусов принимают α = 8 чел/м2. Расчетная масса экипажа находится по (1.1).

Для удобства вычислений при решении планировочных задач целесообразно пользоваться не массами, а нагрузками от масс, для чего полученную массу надо умножить на ускорение силы тяжести g

где Мi – масса i-го элемента в кг или т;

Gi – нагрузка от массы i-го элемента в Н или кH; g = 9,81 м/с2 – ускорение силы тяжести.

13

колес с путевым устройством, возможность реализации заложенных в подвижном составе тяговых и тормозных качеств и безопасность движения.

При распределении масс кузова подвижного состава выполняют указанные ниже операции.

1.Распределение по длине вагона или троллейбуса нагрузок от массы тары кузова Gк. При курсовом проектировании в первом приближении распределение нагрузки Gк по длине вагона (троллейбуса) можно считать равномерной и равной gк = G к / Д (кН/м). Эту равномерно распределенную нагрузку можно заменить сосредоточенной силой, приложенной в центре габаритной длины кузова Д (см. рис. 3.1).

2.Распределение по длине вагона или троллейбуса пассажирской нагрузки от стоящих и сидящих пассажиров, связанное с расположением в пассажирском салоне

i

площадей ∑ Si , предназначенных для размещения этих пассажиров (рис. 3.1). Нагрузки

Gi от стоящих и сидящих пассажиров, соответствующие площадям Si (рис. 3.1), определяются по формулам (3.1)

Центры тяжести этих нагрузок следует принимать лежащими в геометрических центрах соответствующих площадей.

3. Осуществляют выбор расчетного режима распределения масс. Критерии выбора расчетного режима распределения масс могут быть различными. При курсовом проектировании распределение масс троллейбусов можно производить по критерию равенства статических нагрузок, передаваемых колесами на дорожное покрытие, из условия одинакового использования их несущей способности, а для подвижного состава рельсового транспорта – по критерию максимального использования сцепного веса при экстренном торможении. Во всех случаях задача распределения масс сводится к определению координат размещения тележек или мостов под кузовом, обеспечивающих требующееся распределение нагрузок колес на рельсы или дорожное покрытие, но порядок расчетов определяется поставленными условиями.

Для двухосных троллейбусов с жестким кузовом распределение масс сводится к определению размеров переднего C1 или заднего C2 свесов, определяющих положение

количество колес под передним и задним мостами. Если, например, n1 = 4 и n2 = 2 (на заднем мосту установлены сдвоенные колеса, а на переднем одинарные), то Z2/ Z1 = n2/ n1 = 4 / 2 = 2. В общем случаеотношение Z2 / Z1 = кz. Из уравнения статического равновесия системы находим искомую координату расположения заднего свеса С2:

Gк Д2 + ∑Gi Дi − ( Z1 − G1м )( Б + С1 ) −( Z 2 − G2 м )С2 = 0;

15

откуда:

Z1 + Z 2 = G = Gк + ∑Gi + G1м + G2 м .

Расчет распределения масс следует проводить для режима максимальной расчетной нагрузки троллейбуса пассажирами. Если полученная при этом величина С2 отличается от принятой при планировочном расчете, то ее соответственно корректируют (перемещают мост). Эта корректировка может потребовать изменения первоначально принятой планировки кузова.

В заключение решения задачи распределения масс оценивают влияние принятого планировочного решения салона кузова на распределение нагрузок троллейбуса между ходовыми частями. В соответствии с ГОСТ 12.2.091-2002 нагрузка от массы, приходящейся на переднюю ось при максимальном наполнении пассажирами, не должна быть более 36 % общей массы троллейбуса. При этом принимаются заданными полученные ранее величины С2, Б, Д, определяющие положение мостов под кузовом, и все нагрузки. Реакция Z1макс при максимальной нагрузке кузова пассажирами с наполнением Емакс = Есид + S свα при α = 8 чел/м2 находится из условий равновесия троллейбуса (см. рис. 3.1).

Если Z > 36 % , то планировку пассажирского салона следует считать неудачной. В этом случае ее необходимо изменить так, чтобы снизить связанное с ней перераспределение нагрузок ходовых частей.

При решении задач по распределению масс шарнирно-сочлененных троллейбусов (рис. 3.2) задают: 1) положение центров тяжести См и Спр тары секций кузова на продольной оси троллейбуса (можно, как и для двухосных троллейбусов с жестким кузовом, принимать распределение тары по длине троллейбуса равномерным); 2) элементы Gi пассажирской нагрузки и их положение на продольной оси троллейбуса, определяемое координатами Дi (по результатам решения планировочной задачи); 3) нагрузку от масс мостов G1м, G2м, G3м; 4) отношение кгол = Дм / Бм – длины головной секции кузова Дм к базе Бм (его можно принимать равным отношению кд – длины к базе троллейбуса

16

с жестким кузовом); 5) требующиеся опорные реакции Z1 = к1G , Z2 = к2G,Z3 = к3G, где G – общая нагрузка троллейбуса.

к1 = n1 / nк ; к2 = n2 / nк ; к3 = n3 / nк .

где nк – общее количество ходовых колес троллейбуса n1, n2, n3 – количество ходовых колес соответственно под первым, вторым и третьим мостами по ходу движения троллейбуса, к1 + к2 + к3 = 1. Решение задачи распределения масс сводится к определению положения мостов под кузовом, то есть расстояний C1, C2 и С3 .

Рис. 3.2. Планировка салона шарнирно-сочлененного троллейбуса и распределение масс

17

Необходимое положение моста под кузовом полуприцепа можно найти из условия равновесия моментов сил относительно сочленения:

где Giпр и Дiпр – элементы пассажирской нагрузки полуприцепа и их координаты в соответствии с рис. 3.2.

Аналогично из условий равновесия могут быть найдены координаты С1 и С2, определяющие требующееся положение мостов под головной секцией кузова:

где Giгол и Дiгол – элементы пассажирской нагрузки головной секции кузова и их координаты в соответствии с рис. 3.2.

Как и в рассмотренном ранее случае для двухосных троллейбусов, расчет распределения масс шарнирно-сочлененных троллейбусов проводят для режима максимальной нагрузки пассажирами и заканчивают оценкой качества принятой планировки пассажирского салона по условию допустимых нагрузок на ходовые колеса.

Нa рис. 3.3 показаны пример оформления решения планировочной задачи и схема нагрузок четырехосного трамвайного вагона с ходовыми частями тележечного исполнения (с двухосными поворотными тележками).

Задачу распределения масс в этом случае можно решать по критерию максимального использования сцепного веса при экстренном торможении. Сила инерции Р, действующая на вагон при экстренном торможении, определяется основным параметром этого тормозного режима – тормозной силой 2 Вт экстренного торможения. В соответствии с требованиями ГОСТ 8802-78 тормозной путь трамвайного вагона с номинальной пассажирской нагрузкой при экстренном торможении со скорости 40 км/ч на горизонтальном участке пути с применением электромагнитных рельсовых тормозов должен быть не более 30 м. Соответствующую этому режиму силу инерции Р определяют по формуле:

18

где М – масса вагона (т);

v – расчетная скорость трамвайного вагона (40 км/ч);

lТ – нормируемый тормозной путь трамвайного вагона (30м).

Рис. 3.3. Планировка салона трехосного трамвайного вагона и схема его нагрузок

Сила инерции Р вызывает распределение нагрузок, передаваемых тележками на рельсы.

Критерию максимального использования сцепного веса при экстренном торможении соответствует условие равенства нагрузок, передаваемых тележками на рельсы в режиме экстренного торможения: Z1 = Z2 = Z. При этом из условий равновесия получаем:

19

1. Распределяем сидящих и стоящих пассажиров, приняв β = 2. Согласно (1.11) находим

Есид = Е/(1 + 2) = 120/(1 + 2) = 40 чел. Ест =120 – 40 = 80 чел.

2. Определяем полезную площадь (1.6)

Sпас = Есид sсид + Ест sст = 40·0,33 + 80·0,2 = 29,2 м2.

3. Определяем внешнюю габаритную площадь кузова, приминая Sмк = 0,3 м2.

Sп = n0 s0 + nд sд =1·0,4 + 2·0,7 = 1,8 м2 ;

Sкв = 2,5 м2 .

Согласно (1.12) получим

Sгаб =1,05(Sпас + Sмк + Sп + Sкв)=1,05(29,2+0,3+1,8+2,5)=35,5 м2 .

4.Габаритная длина кузова составит

Д= Sгаб /Ш = 35,5/2,6 = 13,65 м.

5.База вагона

Б = Д/(2÷2,2) = 13,65/2 = 6,8 м.

20