Розрахунок вписування у разі абсолютного жорсткої колії

Положення екіпажа в кривій визначається силами, що діють на нього. Проходячи по кривій ділянці, екіпаж набігає гребенями коліс на бічні грані рейок і повертається під дією сил, що виникають в точках контакту гребенів і рейок.

Колеса і осі, що повертають екіпаж в кривій, носять назву тих, що направляють, а зусилля, що виникають між гребенями цих коліс і рейками, - направляючими зусиллями (мал. 6).

Для ілюстрації практичних розрахунків розглянемо приблизну схему перекісного вписування екіпажу в криву на рис. 6 і схему розподілення сил на колісній парі на рис. 7. (Відмітимо при цьому, що в кожному окремому випадку потрібно розглядати конкретну схему вписування і визначення сил взаємодії вести виходячи з неї).

Рисунок 6 – Схема перекісного вписування 2-вісного візка в криву

При обертанні екіпажа між бандажами і рейками виникають сили тертя P_іf, що чинять опір повороту і що діють в напрямах, перпендикулярних променям, що йдуть з центру повороту екіпажа до точок контактів коліс з рейками (див. мал. 6).

Рисунок 14 – Схема розподілення сил на колісній парі при русі в кривій

Поперечні складові H_i сил тертя визначають по формулі

де

P_i - навантаження від колеса на рейку;

f - коефіцієнт тертя між колесом і рейкою (приймається рівним 0, 25);

х_і- відстань від центру повороту екіпажа до центру відповідної (ой) осі;

S1 - відстань між кругами катання коліс (принимаетсн рівним 1600 мм).

Подвзовжні складові \/_і сил тертя знаходять по формулі

Окрім перерахованих сил на екіпаж при русі його по кривій, діють відцентрова сила, яка рівна

і тангенціальна складова ваги екіпажа, що виникає із-за підвищення зовнішньої рейки

де G - вага екіпажа;

h- підвищення зовнішньої рейки.

Вважатимемо, що всі вказані сили діють в площині колії.

Визначення невідомих направляючих зусиль можливе з розгляду умов рівноваги екіпажа (візка) під дією всіх сил, прикладених до нього. На екіпаж, представлений у вигляді відрізку прямої (мал. 6), діють поперечні Н_і і подовжні V_і складові сил тертя, відцентрова сила Ц і складова ваги екіпажа від підвищення зовнішньої рейки Т.

Повздовжні складові сил тертя в точках контакту коліс з рейками Vі утворюють момент , що перешкоджає повороту екіпажа.

Як умови рівноваги розглянемо суму проекцій всіх сил на вертикальну вісь і сумму моментів проекції центру тяжіння на площину колії:

***

З вирішення системи рівнянь (***) можна визначити значення направляючих зусиль.

Як указувалося, положення екіпажа в колії визначається силами, що діють на нього, в першу чергу відцентровою силою Ц і тангенціальною складовою ваги Т. В зв'язку з цим не можна довільно вибирати установку екіпажа в колії, визначувану полюсною відстанню і швидкістю руху, від якої залежить величина відцентрової сили Ц.

Тому рекомендується після вирішення рівнянь (***) для вибраної установки і прийнятої швидкості руху проаналізувати отримані результати перш, ніж продовжувати розрахунки.

Якщо значення направляючих зусиль, отримані в результаті рішення, не можуть мати місця в даній установці (наприклад Y_n<0 при перекосной або хордальній установці, або Y_n≠0 при установці «в зазорі»), це свідчить про нереальність установки екіпажа в колії при заданій швидкості руху. Потрібно або розглядати іншу установку екіпажа в колії з іншою полюсною відстанню при тій же швидкості руху, або ту ж установку, але при іншій швидкості руху.

Для полегшення розрахунків, пов'язаних з вибором установки екіпажа в колії і відповідної полюсної відстані х, можна скористатися номограмами, приведеними на мал. 4.19 і 4.20 (Расчет и проектирование жд пути).