Оценка безопасности движения типового и модернизированного вариантов вагона

Безопасность движения обычно оценивается по коэффициенту устойчивости против вкатывания колеса гребнем на головку рельса.

Условие отсутствия вкатывания гребня оценивается по формуле Марье [18] в виде

(5.1)

где

(5 - угол наклона к горизонтали поверхности гребня (у типовых колес /і = 60 0 );

/1 - коэффициент трения между гребнем и головкой рельса;

Рв и Рб ' вертикальная и боковая силы на колесе.

Расчеты динамики вагона в прямых и кривых участках пути показали, что условие

(5.1) является необходимым, но не достаточным для оценки безопасности по вкатыванию гребня на головку рельса. При касании гребнем головки рельса и подъеме колеса на любую сколь угодно малую величину, к у в формуле (5.1) всегда становится меньше единицы, однако схода при этом не наступает. Поэтому анализ безопасности по сходу анализировался по значениям фактического подъема колеса на головку рельса.

Так если

А Г>кгр, (5.2)

где

Дг - приращение радиуса колеса от его среднего значения;

Ирр - высота гребня (28 мм), то имеет место сход колеса.

На рис.3.10 (см.гл. 3) в качестве примера приведены графики подъема колеса на головку рельса при движении по 8-образной кривой радиусами 350 м. Другой показатель, который может характеризовать склонность к сходу - это обезгрузка колес.

Расчетами установлено, что фрикционный гаситель в буксовой ступени подвешивания приводит к дополнительной обезгрузке колес в кривых участках пути, причем увеличение сил трения в гасителе увеличивает обезгрузку,

В табл.5.4 приведены минимальные значения вертикальной силы на колесах при различных значениях силы трения в гасителях буксовой ступени. Из этой таблицы видно, что при увеличении силы трения до 2 тонн (практически это заклиненный гаситель) обезгрузка колес в Б-образной кривой радиусов 350 м достигает опасной величины даже при отсутствии неровностей.

Таблица 5.4

Скорость движения (м/с)

25

30

Сила трения в гасителе (т)

Минимальная вертикальная нагрузка на колесе (т)

0.00

5.79

4.96

0.07

5.65

4.85

0.15

5.48

4.65

0.20

5.38

4.54

0.30

5.16

4.35

0.40

4.95

4.15

0.50

4.71

3.96

0.60

4.53

3.78

0.70

4.36

3.57

0.80

4.17

3.39

0.90

3.97

3.20

1.00

3.73

2.97

2.00

1.77

0.78

Из практики эксплуатации известно, что фрикционные гасители работают нестабильно и склонны к заклиниванию, поэтому их применение в буксовой ступени подвешивания нежелательно, т.к. приводит к опасным ситуациям, вызывающим сход колеса с рельса.

Следует сказать, что статическая вертикальная нагрузка на колесо составляет примерно 7,5 тонн.

Помимо дополнительной обезгрузки колес, с увеличением силы трения во фрикционном гасителе увеличиваются боковые реакции в центральном подвешивании.

Изменение боковых реакций в центральном подвешивании в зависимости от сил трения во фрикционных гасителях при движении вагона по 8-образной кривой радиусов 350 м приведено в табл.5.5.

Таблица 5.5

Скорость движения (м/с)

20

25

30

Сила трения в гасителе (т)

Боковая реакция в центральном подвешивании (т)

0.00

3.633

4.740

7.000

0.07

3.755

5.015

7.624

0.15

3.966

5.214

7.491

0.20

4.136

5.345

7.838

0.30

3.973

5.624

7.983

0.40

4.226

6.089

7.915

0.50

4.473

6.373

8.217

0.60

4.871

6.139

8.460

0.70

5.260

6.518

9.068

0.80

5.423

6.802

9.329

0.90

5.388

6.937

9.549

1.00

5.284

7.089

8.729

2.00

6.929

7.294

9.840

Проведенные расчеты также показали, что изменение величины силы трения в гасителях буксовой ступени мало сказывается на величинах рамных сил.

Наличие упругих прокладок под пружинами буксовой ступени заметно снижает величины боковых реакций в центральном подвешивании. При больших силах трения в гасителе буксовой ступени постановка упругих прокладок снижает боковые реакции центрального подвешивания на -30%.

Таким образом, расчетами установлено, что предлагаемая модернизация тележки типа КВЗ-ЦНИИ, которая заключается в устранении из конструкции буксового подвешивания фрикционных гасителей и постановки упругих прокладок улучшает динамические качества вагона при движении и в прямых, и в кривых участках пути.

Анализ динамических показателей типового и модернизированного вариантов вагона при движении по кривым участкам пути | Динамика пассажирского вагона и пути модернизации тележки КВЗ-ЦНИИ | Выводы по главе 5