Анализ динамических показателей вагона в зависимости от состояния пути

Как показали проведенные расчеты, длины периодических неровностей оказывают существенное влияние на динамические показатели вагона. На рис.6.2-6.3 приведены зависимости динамических показателей от длины неровностей. Так боковые силы в центральном подвешивании при изменении длины неровности от 10 до 50 м снижаются с 2,672 т до 0,798 т при скорости движения 70 м/с и с 0,509 т до 0,247 т при скорости движения 20 м/с (см.рис.6.2,а).

а) Боковая сила в центральном б) Боковая сила между подвешивании (т) колесом и рельсом (т)

Рис.6.2. Боковая сила в центральном подвешивании и между колесом и рельсом

1 - У=20 м/с; 2 - У=70 м/с

Боковая сила между колесом и рельсом при изменении длины неровности от 10 до 50 м снижается с 16,14 т до 0,71 т при скорости 70 м/с и с 7,05 т до 0,52 т при скорости 20 м/с (см.рис.6.2,б).

При изменении длины неровности в указанном диапазоне и скорости движения 70 м/с рамные силы снижаются с 8,3 т до 0,55 т (см.рис.6.3,а), а мощности сил трения на ободе и гребне снижаются соответственно с 226,06 до 1.96 кгм/сек и с 185,44 кгм/сек до нуля (см.рис.6.3,6). Нулевое значение мощности сил трения на гребнях колес означает отсутствие касания гребня и головки рельса.

а) Рамная сила (т) б) Мощности сил трения (кгм/сек)

Рис.6.3. Рамная сила (т) и мощности сил трения (кгм/сек)

1 - обод; 2 - гребень (У=70 м/с)

Расчетные данные по анализу показателей плавности хода скоростного вагона в вертикальном и боковом направлениях приведены на графиках рис.6.4.

Из этих графиков следует, что при выбранных в исследованиях параметрах рессор тележки показатели плавности хода при длинах неровностей 10-50 м находятся в пределах:

- для вертикальных колебаний 2,5;

- для боковых колебаний 2,0, за исключением случая движения по неровностям длиной 10 м (рис.6.4, кривые 1).

По нормам оценки плавности хода пассажирского вагона [18] полученные показатели оцениваются:

- в вертикальном направлении "удовлетворительно";

- в боковом направлении "отлично".

Из графика рис.6.4,а следует также, что оценка показателя плавности хода в вертикальном направлении "отлично" достигается при длинах периодических неровностей 25 м (рис.6.4,а, кривая 5) во всем диапазоне скоростей движения.

Рис.6.4. Показатель плавности хода в вертикальном (а) и в боковом (б) направлениях: 1 - Ь=10 м; 2 -Ь=12,5 м; 3-Ь=17м; 4-Ь=20,5м; 5-Ь=25м; 6-Ь=50м

Следующим этапом расчетных исследований явилась оценка влияния минусовых допусков ширины колеи на износы гребней и динамические показатели вагона.

На графиках рис.6.5-6.7 приведены расчетное зависимости динамических показателей вагона от ширины колеи.

Из графиков рис.6.5 следует, что при изменении ширины колеи в пределах с 1512 до 1524 мм мощности сил трения на гребне колеса (рис.6.5,б) падают с увеличением ширины колеи.

Так при номинальной ширине колеи 1520 мм и скорости движения 70 м/с мощность сил трения на гребне составляет 15,56 кгм/сек. При уменьшении ширины колеи до 1512 мм мощность сил трения на гребне возрастает до 27,15 кгм/сек (рис.6.5,б, кривая 2). При увеличении ширины колеи до 1524 мм мощность сил трения на гребне составляет 11,88 кгм/сек. Другими словами, при сужении колеи на 8 мм от номинального размера мощности сил трения на гребне колеса увеличиваются на 74%. При плюсовом допуске на ширину, равном 4 мм (1524 мм), мощности сил трения снижаются на 23%.

а) Мощности сил трения на ободе (кгм/сек)

б) Мощности сил трения на гребне (кгм/сек)

Рис.6.5. Мощности сил трения на ободе (а) и гребне (б) 1 - У=20 м/с; 2 - У=70 м/с

Из графика рис.6.5,а следует, что при скорости движения 70 м/с мощности сил трения на ободе имеют минимальные значения при ширине колеи 1520 мм. При уменьшении и увеличении ширины колеи мощности сил трения возрастают.

При движении с малыми скоростями (рис.6.5,а, кривая 1) мощности сил трения на ободе имеют тенденцию падать с увеличением ширины колеи.

Таким образом, можно утверждать, что минусовые допуски на ширину колеи в значительной степени увеличивают износы гребней колес.

Вместе с тем силовое воздействие на вагон с увеличением ширины колеи возрастает. Так боковые силы на рессорах центрального подвешивания, боковые силы между колесом и рельсом, поперечные ускорения кузова и рамы возрастают с увеличением ширины колеи с 1512 до 1524 мм (рис.6.6 и 6.7).

а) Боковая сила на рессорах б) Боковая сила между центрального подвешивания (т) колесом и рельсом (т)

Рис:6.6. Боковая сила на рессорах центрального подвешивания (а) и между колесом и

рельсом (б)

1 - У=20 м/с; 2 - У=70 м/с

Ширина Мо/Ш-г (/*•*)

а) Поперечное ускорение кузова по шкворню ^ м 1 сек2 )

б) Поперечное ускорение рамы тележки ^ м 1 сек2)

Рис.6.7. Поперечное ускорение кузова по шкворню (а) и рамы тележки (б)

1 - У=20 м/с; 2 - У=70 м/с

При скорости движения 70 м/с это увеличение составляет:

- по боковым силам на рессорах центрального подвешивания 60%;

- по боковым силам между колесом и рельсом 34%;

- по поперечным ускорениям кузова и рамы тележки соответственно 50% и 54%.

Поэтому из приведенных результатов следует, что минусовые допуски на ширину колеи уменьшают силовое воздействие на вагон и вместе с тем в значительной степени способствуют увеличению износов гребней колес.

Определение рациональных показателей демпфирования в продольных и поперечных связях колесных пар с рамой тележки | Динамика пассажирского вагона и пути модернизации тележки КВЗ-ЦНИИ | Анализ движения скоростного вагона по кривым участкам пути