Расчет динамических боковых и рамных сил при вписывании вагона в кривые участки пути

Наибольшие боковые силы возникают тогда, когда при движении вагона возникает наибольшее допустимое непогашенное ускорение на вагон 0,7 м/с². Это возможно при минимально допустимой для этой кривой возвышении наружного рельса.

Для его определения воспользуемся формулой:

h=(12,5J ²/R)-115³0 мм (2.1)

где J - скорость движения вагона, км/ч;

R – радиус кривой, м.

Движение вагонной тележки по кривым участкам пути (рис. 2.1) можно представить как непрерывную сумму двух движений: поступательного – по направлению продольной оси тележки и вращательного – вокруг мгновенного центра поворота. При таком движении между поверхностью катания колеса и рельсами возникают силы трения, направленные в сторону, противоположную направлению поворота тележки. Их величина равна:

F=P×m; (2.2)

где Р – вертикальная нагрузка, передаваемая кузовом колесу;

m - коэффициент трения колеса по рельсу,

n - количество колес

Рис. 2.2. График для определения полюсного расстояния а и направляющего усилия У при движении двухосной тележки по кривой (случай сухого трения): 1-5 – для тележек с базами соответственно 1,8; 2,1; 2,4; 2,7; 3,0 м

Наряду с этой силой, на наибольшее колесо тележки действует направляющая сила У, а на тележку в целом поперечная сила Н. Определим эти силы по методике, изложенной в работе [1] стр. 86, и графиком (рис. 2.2), по заданному значению = 1, так как Н=m×4×Р≈Р определим величину а=0,56 м и соответствующую ей величину У = 1,2.

Отсюда следует, что У=1,2 =1,2Р

Получив величину У, определим боковую силу:

У_б=У-F_тр (2.3)

где F_тр – сила трения, определяется по следующей формуле F_тр=F×cosa

где l_т – половина базы тележки, м;

a – полюсное расстояние, м;

s – половина расстояния между кругами катания колес, м

Рамная сила определяется из следующего выражения:

У_р=У-2F_тр (2.4)