(мощности сил трения между гребнем и рельсом)
Результаты расчетов при варьировании шириной колеи в пределах 1506-1526 мм даны в табл. 5.1 и на графиках рис.5.1. Эти расчеты проведены для типового варианта тележки КВЗ-ЦНИИ при движении вагона по 8-образной кривой радиусов 350 м, без уширений колеи в кривой и возвышений наружных рельсов. Вертикальные и горизонтальные неровности отсутствовали. Движение вагона рассчитывалось при скоростях 10- 35 м/с (36-126 км/ч).
Таблица 5.1
|
Ширина колеи (мм) |
Скорое ть (м/с) |
Мощности сил трения (кгм/сек) |
|||||
|
Максимальные мощности на колесах 1 тележки |
Максимальные мощности на колесах 2 тележки |
Средние мощности по колесам вагона |
|||||
|
обод |
гребень |
обод |
гребень |
обод |
гребень |
||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
1506 |
10 |
0 |
85.2 |
0 |
83.5 |
0 |
69.1 |
|
15 |
0 |
115.4 |
0 |
110.8 |
0 |
89.6 |
|
|
20 |
0 |
137.6 |
0 |
132.9 |
0 |
102.6 |
|
|
25 |
0 |
171.1 |
0 |
165.3 |
0 |
125.7 |
|
|
30 |
0 |
200.8 |
0 |
190.0 |
0 |
143.8 |
|
|
35 |
0 |
265.8 |
0 |
214.7 |
0 |
171.1 |
|
|
1508 |
10 |
61.4 |
63.9 |
58.8 |
61.2 |
40.4 |
42.2 |
|
15 |
82.1 |
90.3 |
78.8 |
86.8 |
55.9 |
61.6 |
|
|
20 |
104.0 |
123.3 |
96.4 |
114.1 |
67.9 |
81.0 |
|
|
25 |
121.1 |
138.9 |
120.4 |
156.6 |
80.2 |
105.1 |
|
|
ЗО |
130.3 |
193.7 |
131.7 |
ІШ |
85.4 |
125.5 |
|
|
35 |
131.1 |
228.3 |
137.9 |
230.5 |
87.4 |
147.4 |
|
|
1510 |
10 |
61.8 |
57.5 |
59.2 |
54.5 |
42.6 |
36.1 |
|
15 |
83.5 |
85.6 |
79.3 |
81.2 |
56.6 |
56.2 |
|
|
20 |
97.9 |
116.9 |
89.0 |
106.4 |
62.1 |
74.7 |
|
|
25 |
113.5 |
150.6 |
106.9 |
142.5 |
72.6 |
96.9 |
|
|
ЗО |
121.2 |
183.5 |
113.9 |
173.4 |
ТГі |
117.0 |
|
|
35 |
121.3 |
216.7 |
128.7 |
219.4 |
80.1 |
139.7 |
|
|
1512 |
10 |
57.4 |
53.1 |
56.8 |
51.9 |
40.9 |
34.0 |
|
15 |
74.1 |
75.7 |
71.6 |
72.9 |
51.6 |
50.7 |
|
|
20 |
83.5 |
102.3 |
76.5 |
93.5 |
55.5 |
67.6 |
|
|
25 |
100.0 |
138.4 |
93.5 |
123.7 |
65.4 |
88.0 |
|
|
ЗО |
121.2 |
192.9 |
88.8 |
132.9 |
71.6 |
112.0 |
|
|
35 |
133.9 |
245.1 |
85.5 |
160.3 |
74.0 |
134.6 |
|
|
1514 |
10 |
57.4 |
52.5 |
56.4 |
51.3 |
40.3 |
32.3 |
|
15 |
71.4 |
72.8 |
69.7 |
70.1 |
49.3 |
47.5 |
|
|
20 |
78.6 |
96.4 |
75.4 |
92.3 |
51.4 |
63.2 |
|
|
25 |
89.5 |
124.5 |
88.2 |
122.0 |
60.1 |
82.6 |
|
|
ЗО |
93.0 |
152.0 |
90.5 |
146.3 |
60.4 |
97.0 |
|
|
35 |
89.6 |
179.6 |
87.7 |
172.9 |
58.2 |
112.6 |
|
|
1516 |
10 |
56.7 |
51.7 |
56.0 |
50.2 |
39.5 |
30.7 |
|
15 |
69.8 |
70.4 |
67.5 |
68.1 |
46.8 |
43.7 |
|
|
20 |
74.5 |
91.4 |
71.6 |
87.7 |
46.9 |
57.7 |
|
|
25 |
84.3 |
118.0 |
81.6 |
113.5 |
53.1 |
74.1 |
|
|
ЗО |
87.1 |
144.0 |
84.7 |
138.5 |
54.7 |
89.2 |
|
|
35 |
83.2 |
170.3 |
82.0 |
164.0 |
52.2 |
103.4 |
|
|
151.8 |
10 |
55.9 |
50.6 |
55.1 |
49.1 |
39.2 |
29.7 |
|
15 |
70.7 |
64.2 |
69.5 |
68.8 |
50.0 |
41.0 |
|
|
20 |
71.1 |
87.6 |
68.6 |
84.0 |
44.6 |
54.7 |
|
|
25 |
80.1 |
113.1 |
77.3 |
108.1 |
50.7 |
70.7 |
|
|
ЗО |
87.0 |
146.1 |
80.8 |
132.5 |
51.0 |
83.1 |
|
|
35 |
97.3 |
199.6 |
77.0 |
155.7 |
52.1 |
102.2 |
|
|
1520 |
10 |
54.8 |
49.3 |
54.0 |
47.8 |
38.5 |
29.0 |
|
15 |
70.6 |
62.0 |
68.6 |
67.2 |
49.4 |
39.0 |
|
|
20 |
68.6 |
84.7 |
66.0 |
81.1 |
42.3 |
51.1 |
|
|
25 |
77.1 |
109.1 |
74.2 |
104.1 |
47.4 |
66.1 |
|
|
ЗО |
97.0 |
162.0 |
74.5 |
124.0 |
54.2 |
88.8 |
|
|
35 |
93.2 |
193.0 |
62.0 |
123.4 |
47.1 |
90.6 |
Продолжение табл.5.1
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
1522 |
10 |
54.6 |
48.1 |
53.6 |
46.7 |
38.3 |
27.4 |
|
15 |
69.4 |
66.1 |
67.8 |
65.9 |
47.9 |
37.9 |
|
|
20 |
66.1 |
81.8 |
64.2 |
78.3 |
39.5 |
48.7 |
|
|
25 |
78.3 |
111.6 |
67.5 |
94.6 |
45.5 |
63.6 |
|
|
30 |
93.3 |
156.7 |
60.4 |
100.4 |
47.0 |
76.6 |
|
|
35 |
89.4 |
186.8 |
57.5 |
116.5 |
43.6 |
84.7 |
|
|
1524 |
10 |
54.0 |
47.3 |
53.3 |
46.0 |
38.0 |
26.5 |
|
15 |
67.0 |
57.8 |
66.4 |
63.9 |
47.7 |
35.6 |
|
|
20 |
67.3 |
83.6 |
61.5 |
75.1 |
38.6 |
47.0 |
|
|
25 |
87.7 |
124.5 |
56.6 |
79.6 |
43.7 |
60.7 |
|
|
30 |
90.6 |
153.0 |
56.9 |
95.0 |
46.3 |
75.7 |
|
|
35 |
87.1 |
182.6 |
53.7 |
108.9 |
42.2 |
80.0 |
|
|
1526 |
10 |
53.6 |
46.7 |
53.1 |
45.7 |
39.7 |
24.0 |
|
15 |
66.4 |
63.8 |
63.9 |
60.9 |
45.3 |
34.3 |
|
|
20 |
61.1 |
75.8 |
58.6 |
72.2 |
35.8 |
43.8 |
|
|
25 |
68.0 |
97.2 |
65.1 |
92.2 |
41.5 |
58.0 |
|
|
30 |
87.1 |
146.7 |
65.1 |
110.0 |
44.3 |
71.6 |
|
|
35 |
82.2 |
173.2 |
50.7 |
102.4 |
40.0 |
74.0 |
Из данных табл.5.1 и графиков рис.5.1 следует, что при изменении ширины колеи от 1506 мм (нет зазора между гребнем и головкой рельса для номинальных размеров) до 1526 мм мощности сил трения на гребнях уменьшаются на 50-60% в рассмотренном диапазоне скоростей движения.
Если предположить, что величины износов пропорциональны средним мощностям сил трения на гребнях колес, то в таком же соотношении уменьшатся износы гребней. При номинальной ширине колеи 1520 мм с допусками ±6 мм средние мощности сил трения на гребнях снижаются на 20% при плюсовом допуске и увеличиваются на 24% при минусовом допуске. Таким образом, если рекомендовать минусовой допуск на ширину колеи порядка 2 мм и плюсовой допуск до 6 мм, то можно добиться уменьшения износов гребней на ~25%.
При громадных затратах на обточку колесных пар и ремонт пути такое мероприятие дает значительный экономический эффект.
Влияние возвышения наружных рельсов в кривых на величины мощностей сил трения исследовалось расчетным путем и приведено в табл. 5.2 и на графиках рис.5.2.
|
Возвы шение (мм) |
Скорое ть (м/с) |
Мощности сил трения (кгм/сек) |
|||||
|
Максимальные мощности на колесах 1 тележки |
Максимальные мощности на колесах 2 тележки |
Средние мощности по колесам вагона |
|||||
|
обод |
гребень |
обод |
гребень |
обод |
гребень |
||
|
0 |
10 |
54.78 |
49.3 |
54.0 |
47.8 |
38.5 |
29.0 |
|
15 |
70.6 |
62.0 |
68.6 |
67.2 |
49.4 |
39.0 |
|
|
20 |
68.6 |
84.7 |
66.0 |
81.1 |
42.3 |
51.1 |
|
|
25 |
77.1 |
109.1 |
74.2 |
104.1 |
47.4 |
66.1 |
|
|
30 |
97.0 |
162.0 |
74.4 |
123.0 |
54.2 |
88.8 |
|
|
35 |
93.2 |
193.0 |
62.0 |
123.4 |
47.0 |
90.6 |
|
|
50 |
10 |
56.0 |
50.5 |
54.0 |
47.8 |
38.7 |
29.3 |
|
15 |
70.5 |
62.8 |
68.9 |
67.4 |
49.4 |
39.2 |
|
|
20 |
68.6 |
84.6 |
66.8 |
81.4 |
42.2 |
51.4 |
|
|
25 |
77.1 |
108.9 |
75.5 |
104.5 1 |
46.5 |
64.1 |
|
|
30 |
97.0 |
161.5 |
74.4 |
122.2 |
52.4 |
85.0 |
|
|
35 |
93.5 |
192.7 |
60.8 |
123.5 |
47.54 |
93.6 |
|
|
100 |
10 |
56.27 |
50.6 |
53.2 |
47.0 |
38.7 |
28.8 |
|
15 |
70.5 |
61.7 |
68.5 |
67.4 |
49.5 |
39.1 |
|
|
20 |
72.5 |
89.4 |
66.7 |
81.5 |
44.8 |
54.7 |
|
|
25 |
77.2 |
108.7 |
75.0 |
104.6 |
47.9 |
66.4 |
|
|
30 |
97.3 |
161.2 |
75.6 |
124.3 |
51.4 |
82.7 |
|
|
35 |
93.8 |
192.2 |
61.9 |
123.7 |
47.1 |
90.6 |
|
|
150 |
10 |
55.0 |
50.7 |
54.0 |
47.8 |
38.4 |
28.9 |
|
15 |
70.3 |
61.6 |
68.3 |
66.6 |
50.6 |
40.6 |
|
|
20 |
72.6 |
89.2 |
65.9 |
81.2 |
43.1 |
53.0 |
|
|
25 |
81.7 |
115.1 |
74.0 |
104.2 |
50.36 |
70.5 |
|
|
30 |
97.6 |
161.1 |
74.6 |
124.4 |
52.4 |
85.4 |
|
|
35 |
94.0 |
191.9 |
61.2 |
123.7 |
49.9 |
98.0 |
|
Рис.5.2. Средняя мощность сил трения на гребне колеса (кгм 1 с)
Рис.5.3. Средняя мощность сил трения на гребне колеса (кгм 1 с)
1 — V = 90км 1 ч;
2 — V = 108км/ч.
1 — V — 36км/ч;
2 — V = 54км 1 ч;
3 — V = 12км 1 ч;
4 — V — 90км 1 ч;
5 — V = 108/ш 1 ч.
Из этих данных видно, что возвышение наружных рельсов имеет различные оптимальные значения на различных скоростях движения.
Так при скорости движения 25 м/с (90 км/ч) минимальные мощности сил трения на гребнях колес имеют место при возвышении 50 мм (см. рис.5.2), а при скорости 30 м/с (108 км/ч) оптимальным является возвышение 100 мм. Возвышение 150 мм является излишним в диапазоне скоростей 10-35 м/с (36-126 км/ч), т.к. увеличивает мощности сил трения на гребнях колес.
Влияние уширения колеи в кривой приведено в табл. 5.3 и на рис.5.3.
|
Ушире ние колеи (мм) |
Скорое ть (м/с) |
Мощности сил трения (кгм/сек) |
|||||
|
Максимальные мощности на колесах 1 тележки |
Максимальные мощности на колесах 2 тележки |
Средние мощности по колесам вагона |
|||||
|
обод |
гребень |
обод |
гребень |
обод |
гребень |
||
|
0 |
10 |
54.8 |
49.3 |
54.0 |
47.8 |
38.5 |
29.0 |
|
15 |
70.6 |
62.0 |
68.6 |
67.2 |
49.4 |
39.0 |
|
|
20 |
68.6 |
84.7 |
66.0 |
81.0 |
42.3 |
51.1 |
|
|
25 |
77.1 |
109.1 |
74.2 |
104.1 |
47.4 |
66.1 |
|
|
30 |
97.0 |
162.0 |
74.5 |
124.0 |
54.2 |
88.8 |
|
|
35 |
93.2 |
193.0 |
62.0 |
123.4 |
47.1 |
90.6 |
|
|
10 |
10 |
51.6 |
45.1 |
50.3 |
43.4 |
36.4 |
24.6 |
|
15 |
64.3 |
54.7 |
61.6 |
58.2 |
44.9 |
31.4 |
|
|
20 |
59.9 |
74.3 |
57.4 |
70.6 |
34.0 |
41.3 |
|
|
25 |
66.6 |
94.9 |
63.5 |
89.5 |
37.4 |
51.7 |
|
|
30 |
86.8 |
144.9 |
62.0 |
104.1 |
41.8 |
66.6 |
|
|
35 |
81.2 |
170.2 |
47.3 |
95.4 |
37.0 |
68.4 |
|
|
20 |
10 |
46.5 |
40.1 |
46.3 |
20.1 |
34.2 |
20.2 |
|
15 |
56.4 |
46.0 |
55.0 |
51.0 |
41.0 |
23.1 |
|
|
20 |
49.2 |
61.2 |
46.2 |
56.9 |
23.1 |
28.4 |
|
|
25 |
53.3 |
76.5 |
49.7 |
70.5 |
25.5 |
34.1 |
|
|
30 |
72.11 |
122.7 |
47.1 |
77.2 |
35.2 |
51.7 |
|
|
35 |
67.6 |
142.9 |
28.9 |
59.4 |
28.6 |
51.2 |
|
Из этих данных следует, что при изменении уширения в кривой от 0 до 20 мм (при номинальной ширине колеи 1520 мм) мощности сил трения падают. Причем темп уменьшения мощностей сил трения на гребнях колес увеличивается с увеличением скорости движения. Так при скорости движения 10 м/с (36 км/ч) с увеличением уширения от 0 до 20 мм мощности сил трения уменьшаются на ~30%, а при скорости 30 м/с (108 км/ч) — на -42%. Следовательно, уширение колеи в крутых кривых радиусов 350 м и меньше оказывает благоприятное воздействие на вписывание экипажа.
Таким образом, можно констатировать, что с позиций уменьшения износов гребней рельсовая колея шириной 1520 мм не должна иметь минусовых допусков более 4 мм и возвышений наружных рельсов более 100 мм.
Для уменьшения износов гребней колес в кривых малого радиуса (350 м и меньше) целесообразно уширение колеи до 20 мм.
Как показывают результаты проведенных расчетов,, соблюдение указанных рекомендаций по геометрии пути в кривых позволит снизить мощности сил трения на гребнях колес в среднем на 40-50% по сравнению с существующими нормами содержания пути. Это должно значительно уменьшить износы гребней колес и тем самым продлить срок их службы.
⇐Динамика пассажирского вагона в кривых участках пути | Динамика пассажирского вагона и пути модернизации тележки КВЗ-ЦНИИ | Анализ динамических показателей типового и модернизированного вариантов вагона при движении по кривым участкам пути⇒