Лекція №5

"Розрахунки вписування екіпажів в криві ділянки колії з урахуванням діючих поперечних сил"

Методика визначення ширини колії по силовим характеристикам дії екіпажу на колії.

При розрахунку ширини колії в кривих по силових характеристиках дії екіпажів на колію можливе вирішення наступних основних завдань:

1. Визначення необхідної ширини колії для забезпечення заданого виду вписування екіпажа при встановленій швидкості руху.

2. Розрахунок швидкості руху екіпажа, що допускається, по заданій кривій з умов вписування.

3. Визначення тих же параметрів для екіпажа, що входить до складу поїзда.

Розрахунок по вписуванню з урахуванням силових дій екіпажів на колію по К. П. Корольову складається з трьох етапів:

а) геометричний розрахунок;

б) розрахунок вписування у разі абсолютного жорсткої колії;

г) розрахунок вписування у разі пружної колії.

Силова взаємодія екіпажу і колії в горизонтальній площині при русі в кривих ділянках колії залежить від схеми вписування екіпажу в криву. При динамічному вписуванні слід розрізняти три принципово різні схеми вписування екіпажів в кривій: вільне, перекісне і хордове, що дають різноманітні схеми силової взаємодії.

Величини горизонтальних поперечних, діючих на колію сил, можна визначити з розгляду кожної конкретної схеми вписування, при цьому значення їх в усіх випадках залежить від положення центру повороту екіпажу і відстані від нього до розглядуваної осі, від величини вертикального осьового навантаження та коефіцієнта тертя коліс по рейці.

Розрахунок деяких геометричних характеристик вписуванння

Екіпаж в даному розрахунку зображується у вигляді відрізання прямої, що є його подовжньою віссю, а рейкові нитки - у вигляді двох концентричних кіл, із зазором між ними, рівним . Значення  може бути визначене у вигляді

де S - ширина колії в кривій з урахуванням необхідного розширення (відносно прямій);

q _мах - найбільша відстань між робочими гранями гребенів коліс.

У вказаній кривій виконується установка екіпажа. Практично існують наступні граничні схеми установки екіпажа.

1. Колесо передньої направляючої осі притиснуте до зовнішньої нитки, а колесо задньої (n-ой) направляючої осі - до внутрішньої. При цьому зазор між гребенем колеса, що набігає на внутрішню рейку, і зовнішньою рейкою кривої Уп =  (мал. 1). Положення екіпажа в цьому випадку називають перекісним.

Рис.1

2. Колеса передньої і задньої направляючих осей притиснуті до зовнішньої рейки. Зазор між гребенем колеса задньої направляючої осі і зовнішньою рейкою кривої Уп = 0 (див. мал. 2). Таке положення екіпажа називають хордовим.

Рис.2

3. У тих випадках, коли зазор між гребенем колеса задньої направляючої осі і зовнішньою рейкою кривої буде 0 < Уп < , має місце установка екіпажа «в зазорі». Схема такої установки показана на мал. 3.

Рис.3

Зазвичай розрахунок починають з розгляду перекісного положення екіпажа. Для прийнятої установки екіпажу визначають необхідні геометричні характеристики положення екіпажа (рис.4):

• положення центру тяжіння екіпажа відносно I-ой осі;

• відстань від першої на6егающей осі до центру повороту екіпажа (полюсна відстань);

• відстань від решти осей до центру повороту екіпажа;

• відхилення від зовнішньої рейкової нитки середин осей екіпажа.

Визначення перерахованих характеристик в кривій виконується в системі координат, показаній на мал. 4, 5, таким чином.

Рис. 4

а) Положення центру тяжіння екіпажа знаходять по формулі

де 2Р_i - навантаження на вісь;

аі - відстань від i-ой осі до точки, щодо якої визначається положення центру тяжіння екіпажа (див. мал. 5);

G - вага екіпажа.

б) Відстань від передньої набігаючої осі до центру повороту екіпажа обчислюють за формулою

де

у_п - величина відхилення від зовнішньої рейкової нитки задньої направляючої осі;

у₁- те ж, для передньої направляючої осі;

L_п-1- відстань між передньою і задньою направляючими осями;

R - радіус кривої.

У разі перекісного положення екіпажа маємо:

Звідки

в) Відстань від решти осей до центру повороту екіпажа визначається по формулі

де х₁ - полюсна відстань;

Li - відстань від передньої направляючої осі до осі, для якої знаходять х_і.

г) Відхилення осей екіпажа від зовнішньої рейкової нитки визначаються по формулах:

(**)

…………………………………….

де у - відхилення центру повороту екіпажа від зовнішньої нитки.

Зазвичай для прийнятої установки у₁ відомо, тому по першій формулі з рівнянь (**) визначають відхилення від зовнішньої нитки кривої центру повороту екіпажа у, а потім - відхилення від зовнішньої нитки решти всіх осей екіпажа.