8. Определение оптимальной ширины колеи в кривой из условия вписывания экипажей

При определении оптимальной ширины колеи за исходную принимают схему свободного вписывания.

Схема свободного вписывания трехосной тележки в кривую

О птимальная ширина колеи в мм S_опт определяется по формуле S_опт=q_max+f_н-h₁+4,где q_max – максимальная ширина колесной пары; f_н – стрела изгиба наружного рельса в мм при хорде АВ, АВ=2(l+b); h₁ – разбег первой колесной пары;

4 – допуск на сужение колеи. Величина стрелы f_н определяется по формуле: где l - расстояние от центра вращения тележки О до оси первой колесной пары, равное в данном случае длине жесткой базы L, мм; R - радиус кривой, мм; b - расстояние от оси первой колесной пары до точки касания гребня колеса боковой грани рельса, определяемое по формуле: здесь r - радиус колеса по среднему кругу катания, мм; t - угол наклона образующей гребня колеса к горизонту, равный для вагонных колес 60⁰ и для локомотивов 70⁰. Полученное значение S_опт сравнивают с нормативным [S]. Если S_опт£[S], то принимают нормативную ширину колеи. Если же S_опт>[S], то необходимо определить минимально допустимую ширину колеи.

9. Определение минимально допуст. Ширины колеи в кривой

 При определении минимально допустимой ширины колеи за исходную принимают схему заклиненного вписывания.

У читывая, что заклиненное вписывание допускать нельзя, к полученной по этим схемам ширине S_з прибавляют величину зазора d_min/2 между боковой рабочей гранью рельса и гребнем колеса. Минимально допустимую ширину колеи S_min, мм, определяют из выражения: где f_н и f_в – стрелы изгиба наружной и внутренней нитей кривой, отсчитываемые соответственно от хорд АВ и CD, проведенные через точки касания колес с наружной и внутренней нитями.

В еличины их определяются по формулам:

С хема заклиненного вписывания трехосной тележки без поперечных разбегов осей. Для трехосной жесткой базы схема заклиненного вписывания представлена на схеме

Если Sh_i<f_в, то тележка будет заклинена в точках А, В и С.

З десь Sh_i – сумма разбегов осей.

Тогда ширина колеи S_min :

Полученное значение S_min необходимо сравнить с нормативной шириной колеи [S] для принятого радиуса R кривой.

Если S_min<[S], то принимается нормативная ширина колеи. Во всех случаях минимально допустимая ширина колеи S_min не должна превышать максимальную ширину колеи S_max, установленную ПТЭ и равную 1535 мм.

10.Возвышение наружной рельсовой нити в кривых

 При непрерывном повороте экипажа в сторону центра кривой возникает центробежное ускорение: где V – скорость движения; R – радиус кривой. Центробежная сила J, равная произведению массы экипажа m на величину центробежного ускорения и направленная в сторону от центра кривой, определяется по формуле: При устройстве возвышения наружного рельса центробежная сила уменьшается на величину горизонтальной составляющей веса экипажа, определяемую по формуле: где g – ускорение силы тяжести;

h – возвышение наружного рельса; S₀ – расстояние между осями рельсовых нитей (обычно принимается 1,6 м).

Р азница между силами J и T называется непогашенной центробежной силой: а выражение в скобках носит название непогашен. ускорения. При V→км/ч; h→мм

Д ля обеспечения безопасности движения и снижения воздействия на путь величина возвышения наружного рельса должна удовлетворять ряду условий. Согласно одному условию, назовем его первым, приводится требование о равенстве суммы вертикальных давлений колес на наружную и внутреннюю рельсовые нити. Е_н=Е_в. Это требование выполняется при aн=0, что позволяет определять возвышение наружного рельса по формуле:

здесь Q_i и v_i – масса и скорость i-го поезда.

В настоящее время имеет место существенный разрыв в скоростях движения грузовых и пассажирских поездов. Поэтому приходится разрешать непогашенное ускорение [a_н] =0,7 м/с². Это приводит ко второму условию:

что позволяет получить вторую формулу для определения возвышения наружного рельса при [a_н] =0,7 м/с² Допускаемая скорость движения

Д ля грузовых поездов непогашенное ускорение ограничивают величиной a_н=±0,3 м/с². В случае a_н=0,3 м/с² величина наружного рельса определяется по формуле: Из полученных по формулам значений h принимается наибольшее с округлением до 5 мм. Согласно ПТЭ на отечественных железных дорогах максимальное возвышение принято ограничивать величиной h_max=150 мм. Если по расчету окажется, что h> h_max=150 мм, то следует на вновь строящихся линиях увеличить радиус кривой, а на эксплуатируемых линиях ограничивают скорость движения пассажирских поездов из условия a_н=0,7 м/с² при h=150 мм по формуле: