Расчет запаса устойчивости колес против схода с рельсов

Передние колеса тележек вагонов при движении по кривым, а часто на прямых участках пути набегают гребнями на боковые грани головок рельсов (рис. 3.1., а)

Рис. 3.1. Схема расчета устойчивости колес против схода с рельсов

Если горизонтальная сила динамического давления колеса на головку рельса Р_б велика, а вертикальная Р_в мала (например, вследствие разгрузки при колебаниях кузова вагона), то гребень колеса не будет скользить по головке рельса и при дальнейшем движении гребень накатится на головку рельса и произойдет сход колеса.

Чтобы гребень скользил вниз по головке рельса, т.е. колесо не вкатилось на головку рельса, необходимо чтобы соблюдалось условие:

(3.1)

где К_у – коэффициент запаса устойчивости колеса против схода с рельса;

b - угол наклона образующей гребня колеса к горизонтальной оси, b=65⁰;

m - коэффициент трения, принимается m=0,25;

Р_в1 – вертикальная составляющая силы реакции набегающего колеса на головку рельса;

Р_в2 - вертикальная составляющая силы реакции ненабегающего колеса на головку рельса;

Р_б – горизонтальная составляющая силы реакции набегающего колеса на головку рельса, действующая одновременно с Р_в1 и Р_в2;

Усилия Р_в1, Р_в2 и Р_б определим по формулам:

Р_в1=2Q ; (3.2)

Р_в2=2Q ;

где Q - вертикальная статическая сила, действующая на шейку, которая определяется по следующей формуле:

Q = ;

α - доля использования грузоподъемности вагона;

Р_бр – вес вагона брутто, Р_бр =Т+ α Р_гр

п - число осей в вагоне,

Р_кп – вес колесной пары без букс;

Р_ш - вес консольной части оси,;

Р_ш=0.47 т

q_кп – сила тяжести колесной пары,

К_дв – среднее значение коэффициента вертикальной динамики,

приближенно принимаем К_дв=0,75*

определяем по формуле:

при J>15 м/с (55 км/ч) = А+3,6*10^-4 *В ;

где А – коэффициент, равный для необрессоренных частей тележки, А=0,15;

В – коэффициент, учитывающий влияние числа осей п в тележке, или группе тележек под одним концом экипажа:

В= =0,75;

где n – число осей;

J - скорость движения вагона, м/с;

f _ст – статический прогиб рессорного подвешивания,м;

К_дбк – среднее значение коэффициента динамики боковой качки, приближенно принимаем: К_дбк=0,25*К_дв;

Н_р – среднее значение рамной силы, при среднем значении К_дг вычисляется по формуле: Н_р= Р₀ *К_дг

Р₀ – осевая нагрузка, определяется по заданию (согласно типа вагона);

К_дг – коэффициент горизонтальной динамики:

__

К_дг = вd(5+J);

где в – коэффициент, учитывающий влияние числа осей в тележке;

d - коэффициент, учитывающий тип ходовых частей, для грузовых вагонов d = 0,003;

J - скорость движения вагона, м/с

2b– расстояние между серединами шеек оси, м

l =1.555м расстояние между точками контакта колес с рельсами, м

а ₁=0,264м – расстояния от точек контакта до середины шеек, м

а₂=0.21м7

r – радиус колеса, м.