ФУЛЛ_ЛЕК_Шилер
.pdf• Бандажи воспринимают нагрузки от вертикальных и горизонтальных сил взаимодействия колес и рельсов, которые имеют ударный характер и с проскальзыванием колес относительно рельсов. Поэтому материал бандажа должен обладать высокой прочностью при растяжении и сжатии, быть достаточно износостойким и вязким, чтобы сопротивляться ударным нагрузкам, изготовляют из раскисленной мартеновской стали. Обеспечение одновременно высокой твердости и вязкости достигается введением легирующих добавок и специальной термической обработкой (закалка и отпуск). Для грузовых локомотивов изготовляют бандажи из стали Ст2 ГОСТ398-81 с содержанием углерода
0,57%-0,65%.
Клейма бандажей
1 — условный номер или товарный знак предприятияизготовителя; 2 — год изготовления (две последние цифры);
3 — марка бандажа;
4 — клейма приемки;
5 — номер плавки;
6 — порядковый номер бандажа по системе нумерации предприятия-изготовителя.
•Ширина локомотивных бандажей 140 мм, толщина новых бандажей на электровозах 90мм.
•Профиль бандажа определяется ГОСТ11018-87. Поверхность катания имеет коничность 1/10, что способствует центрированию колесной пары в рельсовой колее и облегчает прохождение кривых, толщина бандажа 90 мм, толщина гребня 33 мм на расстоянии 20 мм от его вершины. Внешняя часть бандажа имеет коничность 1/3,5 и фаску, которые облегчают прохождение стрелочных переводов и обеспечивают размещение наката металла, образующегося вследствие пластических деформаций.
•Гребень, угол наклона которого к горизонтали составляет 65° (700) ограничивает поперечные перемещения колесной пары относительно рельсовой колеи.
Поперечные профили поверхности катания бандажа
Стандартный профиль бандажа. |
Расчетная схема поперечного профиля |
|
поверхности катания бандажа (типа |
|
«ОмИИТ») |
Унифицированный профиль бандажа, разработанный ВНИИЖТом.
|
140 |
|
|
|
|
20 |
|
|
|
|
|
Z |
|
|
|
|
|
6×45º |
a |
c |
|
b |
|
В |
x01 |
γ |
|
|
|
|
|
|
|||
|
1 |
F |
|
|
|
1:3,5 |
R-r |
|
d |
||
r |
|
||||
R |
К |
||||
|
|
||||
|
y0 |
O1 |
|
hГ |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
||
|
1 |
|
|
|
|
O01 |
|
|
|
X |
|
|
m |
|
D |
||
|
|
|
Зависимость поперечного смещения колесной пары вдоль оси y от разности диаметров
колес . |
|
|
d |
d1 d2 |
|
Положения полей зазоров «гребень колеса - рельс» для трех значений разности диаметров колес: d 0;.0,5;.1,0мм
Расчет контактных напряжений в системе «колесо – рельс»
По теории Герца давления между двумя соприкасающимися цилиндрами с параллельными осями распределяются на площади контакта по закону поверхности эллипсоида; площадка контакта — эллипс.
Эллиптический закон распределения давлений получен при следующих допущениях:
-материалы соприкасающихся деталей следуют закону Гука;
-контактирующие поверхности однородны и изотропны;
-сжимающая сила направлена по нормали к площади контакта;
-силы трения в зоне контакта не действуют;
-размер контактной площадки мал по сравнению с размерами контактирующих тел;
|
|
РZ |
|
О |
ГБ |
|
XГБ |
|
|
|
|
|
|
ρ21 |
ρ12 |
ρ11 |
|
|
|
|
|
|
ZГБ
ρ22
Рисунок 2 – Расчетная схема контактирования поверхностей катания гибкого бандажа и рельса.
Если в области контакта имеются более двух радиусов кривизны, следует использовать негерцевское решение. Это относится к изношенным профилям колеса и рельса.
Главные радиусы кривизны поверхностей тел в точке касания обозначены:
|
– радиус поверхности |
11 |
|
катания гибкого бандажа; |
|
12 |
- радиус поверхности |
катания колеса (прокат стандартного колеса);
11 – радиус поперечного профиля поверхности катания рельса (
- для неизношенной поверхности катания рельса, |
0,015м - для |
|
изношенной поверхности катания рельса); |
12 |
|
|
|
|
22 – радиус продольной поверхности катания рельса вызванного прогибом и геометрической неровностью ( 12 - для абсолютно ровной поверхности катания и жесткого верхнего строения пути);
|
|
При этом |
11 12 |
|
21 |
22 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
1 |
|
|
1 |
|
|
|||||
Главные кривизны: |
k12 |
1 |
|
k11 |
k21 |
|
|
|
|
k22 |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
12 |
|
|
11 |
|
21 |
|
|
|
|
22 |
|
|
|||
|
|
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Принято, что площадка контакта представляет собой эллипс, |
||||||||||||||||||||
полуоси которого α (большая ось) и b |
|
(малая ось) |
определяются |
||||||||||||||||||
следующими выражениями: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
b |
. |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
3PЭ(1 2) |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
a 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
E(k11 k12 k21 k22) |
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
РЭ |
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где |
|
- эквивалентная сила, направленная по нормали к площадке |
|||||||||||||||||||
точки контакта, равная |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
Р2 Р2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
Р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
Э |
|
Z |
Y |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Значения коэффициентов α и β приведены в табл. 8.2 [Бирюков] Наибольшее давление в центре площадки
q 3PЭ 0 2 ab
Давление в произвольной точке М(х, у) площадки контакта
p q0 
1 ax 2 by 2
Распределение нормальных герцевских напряжений на
площадке контакта
Форма площадки контакта и распределение давлений: ρ11 = 355,6
мм; ρ22 = 291,6 мм;
ρ12 = ρ21 =∞; P = 100 кН; p Tm = 1170 МПа.
Тангенциальная задача
•Движение стандартной колесной пары сопровождается постоянным проскальзыванием в точке контакта колесо - рельс в продольном и поперечном направлениях.
•Контактные касательные напряжения, обусловленные тяговым моментом, определяются по следующему уравнению
X PZ
FK .Э
• где FK.Э – площадь контактного эллипса ( FK.Э ab );
•μ – коэффициент трения в зоне контакта;
•PZ – Вертикальная нагрузка на колесо.