Материал: 61

Допустимая скорость движения локомотива в кривой.

В кривых участках пути скорость движения ограничивается из-за возрастающих боковых давлений колес на рельсы из-за недопустимых поперечных ускорений, действующих на человека.

Превышение боковых усилий колеса на рельс может привести к недопустимому отжатию, всползанию гребня на рельс. Наибольшие боковые давления у₁ будут от наружного рельса на первом по ходу колесе. Это давление называют направляющим усилием и обозначают у₁.

Оно должно быть не более

Такое усилие является предельным, так как превышение этого усилия влечет потерю устойчивости рельсошпальной решетки пути и как результат - необеспечение безопасности движения подвижного состава.

Направляющее усилие задней по ходу движения колесной пары -у_2. Для определения допустимой скорости движения в кривой, необходимо решить систему уравнений равновесия сил, действующих на тележку, при условии значений у₁,не превышающих допустимых значений.

Рассмотрим вписывание двухосной тележки, когда Y₂=0, но тележка нахо­дится в положении наибольшего перекоса. Этому случаю соответствует рис. 4. Система уравнений сил, действующих на экипаж:

где Y_i - направляющее усилие первой по ходу колесной пары, кН;

С - значение непогашенной центробежной силы для

массы электровоза, приходящейся на тележку, кН ;

f - коэффициент трения между колесом и рельсом.

t ∙ Р'_сц ∙Cos(α_i) – проекция силы трения на ось Y . Решая уравнение (2.1), получим

Следовательно,

Из уравнения (2.2) будем иметь:

Подставляя значения из (2.3), получим:

П одставляя различные значения X_i в пределах от Х_imin до X_irmax и соответственно Х₂- X₁ - 2∙d получиv зависимости изменения Y_i и С от различных зна­чений X_i, а следовательно, и от различных скоростей движения.

Анализ показывает, что зависимости (2.3) и (2.4) удовлетворяют всем поло­жениям экипажа в кривой от положение "наибольшего перекоса" до положения "отброса" при изменении X₁ от X_i ⁼ Х_max до X_i = Х_min. Если учитывать возвышение наружного рельса C_н те в выражениях (2.3) и (2.4) вместо С необходимо подставить непогашенное ускорение С_н, равное

где С - центробежная сила, определяемая выражением

где R-радиус кривой ,м ;

V - скорость движения, м/с ;

g - ускорении свободного падения, g = 9.81 м/с² Следовательно,

Тогда скорость движения в кривой без возвышения наружного рельса

с возвышением наружного рельса

Положение электровоза при движении в кривой зависит от центробежной силы С и сил трения Я/, развивающихся в опорных точках колес на рельсах и направляющих усилий У, проявляющихся в виде воздействия рельсов на гребни бандажей колес, набегающих на них. Для облегчения прохождения подвижным составом кривых ширину рельсовой колеи увеличивают в кривых радиусом 300—349 м на Д = 10 мм, в кривых меньшего радиуса на Д = 15 мм (для чего перемещают внутренний рельс в сторону центра кривой).

Сила С может достигать 30% веса локомотива; она приводит к поперечному перекосу кузова, увеличению нагрузок на наружные буксы колесных пар и уменьшению нагрузок на внутренние (со стороны центра кривой). Такое же неблагоприятное действие может оказывать сила бокового ветра. Поэтому центробежная сила и сила ветра учитываются при расчете узлов ходовой части на прочность. Частично опрокидывающее действие центробежной силы компенсируется возвышением наружного рельса в кривых участках пути.

Возможности прохождения локомотивами кривых участков пути проверяют так называемым вписыванием локомотивов в кривые. Для кривых малого радиуса, например на путях локомотивных депо, по которым локомотивы следуют, как правило, с малой скоростью и без состава, важно проверить саму возможность вписывания локомотива в кривую заданного радиуса. Это так называемое статическое вписывание, которое осуществляют геометрически. Для кривых, встречающихся на перегонах, в которых локомотив движется с поездом при большой скорости, следует определять силы, действующие на колеса и рельсы, для оценки допустимости заданных скоростей по условиям прочности колес и рельсов и обеспечения безопасности движения. Это так называемое динамическое вписывание.

Безопасность движения в кривых участках пути считается обеспеченной, если исключается возможность всползания гребня набегающего колеса на рельс, что могло бы привести к сходу колесной пары с рельсов. Установлено, что это условие выполняется (с запасом), если отношение бокового давления колеса на рельс Vf к вертикальной нагрузке Я не превышает к6=У(/Я^ 0,8. На основе этого соотношения при динамическом вписывание электровоза в кривые и существующих на дорогах СССР нормах уширения колеи (для радиуса менее 80 м) определяют наибольшие допустимые скорости движения в заданных кривых. Величина Yî, а следовательно зависит от угла у (наклон поверхности гребня бандажа) и коэффициента трения f. Так как поверхность гребня имеет наклон, то при входе в кривую начинается наползание гребня на рельс; оно продолжается до тех пор, пока энергия удара не будет компенсирована работой, затраченной на преодоление трения и поднятие колесной пары. Сход колесной пары с рельсов может произойти, когда нагрузка Яст, заставляющая колесо соскальзывать вниз, оказывается недостаточной. Поэтому для обеспечения безопасности движения необходимо: сохранять постоянство нагрузок на рельсы Яст, особенно при движении с большими скоростями, когда неизбежна поперечная качка, а следовательно, н периодическая разгрузка направляющих колес; строго соблюдать установленный профиль бандажа, не допускать подреза гребня, так как при этом увеличивается угол у и вся энергия удара затрачивается на деформацию рельса; не допускать превышения скорости движения, установленной для данного участка пути, так как с ростом скорости значительно увеличивается сила, которая действует от гребня бандажа на рельс.