22 Определение максимальной скорости наибольшего перекоса

В этом случае x_c = x_снп = ∆*R/В, Y2=0

Уравнение сил, действующих на заднюю КП, которая касается бандажом внутреннего рельса, но не оказывает бокового давления: (П-∆П)*f*cosα2=C-C’

Где

После подстановки и вывода получаем для h0:

При всех V<Vmaxнп экипаж занимает в кривой заданного радиуса положения наибольшего перекоса.

23 Сила, действующая на заднюю колесную пару при наибольшем перекосе

Положение экипажа, схема действующих на него сил и сил, действующих на заднюю колесную пару со стороны внутреннего рельса: В этих схемах ; ; ; ;

С учетом этих формул составим уравнение сил, действующих на заднее колесо: ; В данном случае ясно, что только при Y₂ > 0 возможно положение наибольшего перекоса.

Следовательно, оно возможно при соблюдении условия: при т.е с учетом возвышения внешнего рельса.

24 Безопасность движения экипажа в кривой.«Всползание» направляющего колеса на поверхность головки внешнего рельса.

Безопасность в кривой. Необходимо строго соблюдать ограничение скорости.( превышение приведет к сходу). Основные причины схода: 1)Всползание направляющего колеса, т.е. выход его на поверхность головки внешнего рельса 2)Боковое отжатие внешнего рельса. 3)Опрокидывание эккипажа.

«Всползание» может возникнуть только при большой скорости движения, когда экипаж занимает хордовое положение и направленная вверх подъемная сила Nz может превысить вертикальное давление направляющего колеса на рельс по кругу катания ( точка А).

Под действием центробежной силы N, направляющее колесо получает вторую, дополнительную точку М контакта с рельсом между внешней гранью гребня бандажа и внутренней боковой гранью головки рельса. Точка контакта колеса с рельсом А осуществляется на поверхности головки рельса по кругу катания. Контактирующая в точке М поверхность гребня бандажа имеет наклон под углом β ≈ 65° к горизонту. Поэтому боковая реакция N_y со стороны наружного рельса на гребень колеса перпендикулярна к общей касательной и образует: перпендикулярную к продольной оси экипажа горизонтальную силу N_y (она и является направляющей Y_н = Y₁) и вертикальную составляющую N_z, фактически и образующую «подъемную» силу, способствующую процессу «всползания» направляющего колеса на поверхность внешнего рельса. В точке А на колесо действуют силы: горизонтальная составляющая силы трения (П + ∆П)*f*cosα1 , возникающая вследствие поворота экипажа в кривой на угол α, и скольжение. В центре тяжести О на экипаж действует центробежная сила (C – C ′), создающая дополнительное вертикальное давление ∆П набегающего колеса на рельс.

Таким образом, на направляющее колесо при движении в кривой действуют следующие силы: – статическое давление колеса. Yн=Y₁ – направляющая сила. N_z=Yн*ctgβ – подъемная сила. h- возвышение внешнего рельса. h_c – высота центра тяжести экипажа над УГР. 2S-расстояние между кругами катания. f=0.25 –коэффициент трения между бандажом и рельсом.

25 Уравнение вертикального равновесия колеса под действием приложенных сил

Из схемы следует, что возможность всползания колеса станет реальной, если подъемная сила сравняется или превысит вертикальное давление колеса на поверхность головки рельса. Математически это условие запишется в виде:

Где направляющее усилие, в свою очередь, может быть выражено уравнением горизонтальных сил:

Подставив в исходное выражение, получим:

Или

Отсюда получаем:

В этом неравенстве очевидно, что П>0 и

Всползание возможно если числитель положительный, равен или больше знаменателя в П раз, что может быть достигнуто при соответствующем снижении статического давления колеса на рельс.

Это возможно в случае значительной по величине и достаточно продолжительной случайной разгрузки направляющего колеса. Итак, для всползания направляющего колеса на внешний рельс необходимо:

1. , то есть , или, м/с

при ; при , то есть в том и другом случае скорость должна быть весьма значительна

2. , м,

, м, то есть центр тяжести должен быть низким.

Приведенный анализ свидетельствует о том, что указанные условия практически неосуществимы.

Вывод: сход экипажа с рельсов из-за всползания направляющего колеса на поверхность головки внешнего рельса в реальных условиях маловероятен.