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⇒