Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

ФУЛЛ_ЛЕК_Шилер

.pdf
Скачиваний:
25
Добавлен:
05.03.2021
Размер:
6.48 Mб
Скачать

15

Общие сведения о трении качения

Согласно теории Рейнольдса [4], трение качения формируется за счет встречного микроскольжения материалов в плоскости вращения колеса на противоположных концах площадки контакта «колесо-рельс» аа´ и b´b которая, согласно теории Герца, имеет форму эллипса. В центре площадки контакта (а´ b´) действует трение "покоя»

16

 

Трение скольжения

 

 

 

 

Зависимость коэффициентов трения скольжения (f)

 

 

 

 

от относительной скорости проскальзывания (

кр ).

 

 

 

 

f

 

1

3. Формула Боше:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

 

 

 

f

 

 

 

 

2

 

1 0 ,03

 

fК.max

3

 

4. Формула Вихерта:

fП.max

 

 

f

 

1 a

f

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

1 b

 

кр.3

кр.2 кр.1

 

 

 

 

 

кр

5. Формула Франке:

Линии для уровней нагрузки:

 

 

f 0 e

c

1 – малой; 2 – средней; 3 – большой.

 

f

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Формула ВНИИЖТа:

2. Формулы И.В. Крагельского

f

 

 

 

17

 

 

 

f a b e c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d

 

 

 

 

( 40 )

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

hmax 0,5

 

Pc 0,25

7. Сила крипа по Картеру:

 

П

 

 

 

 

 

 

f

 

 

 

 

К

 

0,44

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

HB

 

R

 

E

 

К N V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

17

Общие сведения о трении скольжения Как известно,

характеристика трения скольжения состоит из трех зон (рис. 1, [4]): в первой зоне при отсутствии относительного движения между двумя телами (ɛ=0 ) коэффициент трения скольжения

имеет постоянное значение – это трение" покоя" (fп ); во второй зоне начинается относительное перемещение контактирующих тел и с ростом абсолютной скорости относительного скольжения (ɛ>0) коэффициент трения скольжения увеличивается от значения

трения "покоя" (fп ) до максимального (fД max ) – эта зона, так называемого "трения движения" (fД max ). Максимальное значение общего коэффициента трения ( ) (критическая точка) равно сумме значений коэффициентов двух видов трения:

fC max = fП max + fД max

. Третья зона находится за критической точкой, основной

особенностью которой является отрицательный наклон характеристики "трения движения" – это зона боксования.

18

Векторные диаграммы сил трения и абсолютных

скоростей относительного проскальзывания в точке

 

 

контакта колесо – рельс.

F1 Х F1

OЦ

 

 

F Y

F2X

1

1

 

2

а

1 0

1 0

ОЦ

д

 

F2X

 

 

 

 

F2

 

 

 

F3

 

 

F4X

 

F

 

 

 

 

 

 

 

 

F X

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OЦ 2

 

 

F Y

OЦ

3 F Y

 

 

OЦ

4

F4Y

 

 

F2X

 

 

 

 

 

2

1

 

 

3

 

 

FПX FКX

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

OЦ

 

 

 

 

OЦ

 

 

 

 

 

 

 

 

б

 

 

 

 

 

в

 

 

 

 

г

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Х

 

 

 

Х

 

 

4

 

2

 

 

2

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

О

 

 

 

 

 

3

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Х

ОЦ

 

Y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ц

 

 

2

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

Y

 

2

 

 

 

Х

 

 

Х

О

4

4

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

2

 

 

 

 

 

Кр

 

 

 

 

 

Ц

 

 

 

 

 

 

 

е

 

 

 

 

 

 

ж

 

 

 

з

 

 

 

Окружности: – ( ОЦ 1) геометрическое место предельных значений результирующих векторов сил трения – трения «покоя» ( FП . max ); (ОЦ 2 ) – геометрическое место предельных значений суммы результирующих векторов сил трения "покоя"

и "крипа" (

 

 

 

 

); (О

 

3) – геометрическое место критических значений

FП. max FК. max

Ц

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

результирующих векторов абсолютной скорости скольжения (

 

) колеса по

кр

рельсу.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

19

Зависимости сил сцепления колесной пары новой

конструкции

 

140

 

 

100

 

 

кН

 

 

 

 

 

 

 

 

 

120

 

 

кН

1

2 3 4

РΣ

 

 

80

 

 

100

 

 

РТ

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

80

 

 

60

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

60

 

 

40

 

 

 

 

 

 

 

40

 

 

 

6

 

 

2

 

20

 

 

 

 

 

 

 

20

1

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

0

 

 

 

 

0 40

80 120 160 200 км/ч 280

0

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 %

0,7

 

V

 

 

V

 

 

 

 

 

 

 

 

От относительной скорости

 

От скорости движения подвижного состава:

 

Линии амплитуд извилистого движения: 1 –

проскальзывания:

 

Линии: 1 и 2 – силы сцепления

 

h=5; 2 – h=10; 3 – h=15; 4 – h=20;

стандартного колеса и колесной пары,

5 – зависимость предельной силы сцепления

соответственно; 3 и 4 – силы сцепления

стандартной колесной пары (h=0,1 м и L =

новой конструкции колеса и колесной

20м); 6 – расчетная зависимость силы

пары, соответственно.

 

сцепления по методике ПТР.

 

20

Зависимость амплитуд ускорений колесной пары от

скорости движения

(при воздействии сочетаний неровностей в прямом участке рельсовой колеи)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

g

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

g

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1/с2

 

 

1

 

 

 

 

 

zКП

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,5

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

yКП

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КП

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,2

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

2

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

100

200 км/ч 300

0

100

200 км/ч 300

0

100

200 км/ч 300

 

 

υ

 

 

υ

 

 

υ

 

 

а

 

 

б

 

 

в

а) ускорения по координате yКП; б) ускорения по координате КП ; в) ускорения по координате z КП .

Линии: 1 – стандартная колесная пара; 2 – новая конструкция колесной пары.

21 Прочностные характеристики бандажа стандартной колесной пары

8

 

 

 

ед

 

 

 

6

 

 

 

nу

4

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

5

3

1

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

2

 

Предельный коэффициент запаса прочности

0

100

200

300 км/ч 400

V

1- зависимость коэффициента усталостной прочности

(nу) при D=0,7 м;

2- зависимость коэффициента усталостной прочности

(nу) при D=1,25 м;

3- предел по коэффициенту

усталостной прочности (nу) при длине волны неровностей l = 0,06 м;

4- зона допустимых скоростей движения при длине волны неровностей l = 0,06 м;

5- предел по контактному напряжению

22 Прочностные характеристики бандажа «Siemens ICE 1»

Линии:

1 - зависимость коэффициента усталостной прочности (nу) при

D=0,7 м;

8 2 - зависимость коэффициента усталостной прочности (nу) при

D=1,25 м;

ед

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 - предел по коэффициенту

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

усталостной прочности (nу) при

nу

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

l = 0,06 м;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 - предел по коэффициенту

 

 

 

 

 

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

усталостной прочности (n ) при

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

у

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

l = 0,125 м.

 

 

 

 

 

 

11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

Зоны:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9 - зона допустимых скоростей

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

движения при l = 0,06 м;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

10 - зона допустимых скоростей

 

 

 

 

Предельный коэффициент запаса прочности

 

 

 

движения при l = 0,125 м;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11 - зона допустимых скоростей

 

0

100

 

 

 

200

300

км/ч 400

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

движения при l = 0,25 м.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

23

Прочностные характеристики бандажа «Гибкого колеса»

 

Линии:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

-

зависимость

коэффициента

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

усталостной прочности (nу) при

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D=0,7 м;

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

2

-

зависимость

коэффициента

 

 

 

 

 

 

 

 

ед

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

усталостной прочности (nу) при

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D=1,25 м;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

-

предел по

коэффициенту

 

 

 

 

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

усталостной прочности (nу) при

n 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

l = 0,06 м;

 

у

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 - предел по коэффициенту

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

усталостной прочности (nу) при

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

l = 0,125 м.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Предельный коэффициент запаса прочности

 

Зоны:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9 - зона допустимых скоростей

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

движения при l = 0,06 м;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

100

200

 

300 км/ч

400 10 - зона допустимых скоростей

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

движения при l = 0,125 м;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11 - зона допустимых скоростей

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

движения при l = 0,25 м.

24

Поперечные профили поверхностей катания и

напряженное состояние металла стандартного и нового бандажей и рельсов.

Профилированное

стандартное колесо Коническо

е колесо на выпуклых частях малых радиусов головки рельса

N

I

К≡К′

 

P

II

В≡В′

Пластическое

течение III I

материала