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>к_гр, (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

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

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.