Анализ влияния ширины колеи, уширений в кривых и возвышений наружных рельсов на показатели износов гребней колес

(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

Продолжение табл .5.1

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.

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.

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.