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⇒