Среда, 24.01.2018, 12:29
Вы вошли как Гость | Группа "Гости" | RSS
Главная  |  Мой профиль |  Выход  Пользовательское соглашение | Правило публикации материалов  | 
Железо

 

Меню сайта

Реклама

Навигация
Технология металлов
и других конструкционных материалов
Черный хлеб металлургии
Защита нефтяных резервуаров от коррозии
Конструкция железнодорожного пути
и его содержание
Путь в космос
Метеоритные кратеры на Земле
В мире застывших звуков
Рентгенотехника
Наука и техника
Термодинамика
Ручная ковка
Юмор

Реклама

Форма входа

Статистика сайта
Онлайн всего: 3
Гостей: 3
Пользователей: 0

Сегодня были:

Срочное фото на загранпаспорт в Химках

Главная » Статьи » Конструкция железнодорожного пути

Вертикальные и горизонтальные силы, действующие не путь
Вертикальные силы, действующие не путь

 Когда вагон стоит на рельсах неподвижно, рельсы испытывают воздействие его колес, равное весу вагона. Вес вагона, приходящийся на одну колесную пару, называют нагрузкой от колесной пары на рельсы. Для любого вагона на сети дорог бывшего СССР (четырех-, шести-, восьмиосного) до 1976 г. она не превышала 215 кН, а для локомотивов - 230 кН. В 1976 г. приказом МПС допустимая нагрузка от колесной пары вагона на рельсы была увеличена до 220 кН, а в 1982 г. - до 238 кН* на ряде направлений. Испытываются локомотивы с нагрузкой от колесной пары на рельсы до 270 кН. Нагрузка от колесной пары на рельсы обычно рассматривается как сумма весов подрессоренной и неподрессоренной частей экипажа. К весу неподрессоренной части относят вес колеса, половины оси, буксы и 2/3 веса рессор.

 Когда экипаж начинает двигаться, то вследствие наличия различных неровностей в пути и на колесах возникают его колебания: боковая качка, боковой относ, галопирование, подпрыгивание, подергивание, виляние. Все эти колебания нередко называют «паразитными», так как они порождают дополнительные силы воз-действия колес на рельсы. С ростом скорости, как правило, эти силы растут¹.

 Важно отметить, что в зависимости от конструкций вагонов (числа осей, базы, жесткости рессор, гашения колебаний) указанные колебания могут, возникнув, либо затухать, либо, наоборот, нарастать. Нарастание колебаний экипажей может привести к потере устойчивости движения, иначе говоря, к сходу экипажа с рельсов.

 Неровности на пути, порождающие колебания экипажей, могут быть непрерывными или изолированными, длинными или короткими. Если колесо проходит неровность, не коснувшись ее дна, то ее называют короткой. Короткие неровности - это результат волнообразного износа рельсов вследствие пробуксовки колес и других причин (подробнее см. п. 2.3). Чаще на пути образуются длинные неровности - в местах просевшей шпалы, неодинаково плотной подбивки балласта, перекоса, наличия люфтов и т. д.

 Неровности на колесах также могут быть изолированными и непрерывными - по всему кругу. Изолированные неровности - это закатанные выбоины или ползуны. ПТЭ допускает глубину их для локомотивов 0,7 - 1 мм, для вагонов - 1 - 2 мм. Непрерывные неровности на колесах являются результатом неправильной обточки или неравномерного износа.

 Таким образом, в процессе движения экипажей на путь действует, помимо собственного веса экипажей, ряд дополнительных сил: от колебания на рессорах, при прохождении по неровностям на пути, при наличии неровностей на колесах, катящихся по пути с неровностями или без них. Силы эти возникают случайно, поэтому складывать их, чтобы получить наибольшую, нельзя. Ученые пользуются теорией вероятности и находят не сумму сил, а их вероятностную наибольшую композицию.

 Так, например, от электровоза ВЛ10, движущегося со скоростью 100 км/ч по пути с рельсами Р50, деревянными шпалами и щебеночным балластом, наибольшая сила с учетом случайного сочетания дополнительных сил достигает по подсчетам 207 кН на одно колесо. Если учесть, что колесная нагрузка для электровоза ВЛ10, стоящего неподвижно, составляет 112,5 кН, то получается, что в движении нагрузка на рельс почти удваивается.

 У паровозов вертикальные силы, передаваемые от колес на рельсы, были еще больше. Кроме вышеназванных сил, действовали еще дополнительные силы от давления пара и неуравновешенных вращающихся частей на колесах
.

 У вагонов и локомотивов имеются тележки, включающие две или три оси. Если над данным сечением рельса находится одно из колес тележки, то влияние на работу рельса в этом сечении соседних колес может быть следующим. При расстоянии до осей этих колес более 3,3 м (рельсы Р50), или 3,8 м (рельсы Р65), или 4,1 м (рельсы Р75) их влияние равно нулю. Если же соседние колеса стоят ближе, то они по-разному влияют на путь: либо разгружают, либо догружают рассматриваемое сечение. Пришлось, например, первоначальную базу трехосной тележки шестиосных вагонов увеличить с 3 до 3,5 м, чтобы уменьшить силу, передающуюся на шпалы, балласт и основную площадку.

 В настоящее время выпуск шестиосных вагонов прекращен. Увеличение грузоподъемности вагонов в основном осуществляется с помощью восьмиосных вагонов, у которых используются четырехосные тележки, созданные на базе двухосных тележек ЦНИИ-ХЗ-О.

------------------------
* В 1985 г. приказом МПС она временно была увеличена до 250 кН.
¹ Опыты показывают, что после скорости 160 - 180 км/ч рост вертикальных сил не наблюдается.

Горизонтальные силы, действующие на путь

 Поперечные силы. Когда экипаж движется в прямых участках пути, горизонтальные поперечные (боковые) силы возникают в основном из-за виляния, т. е. из-за плавных набеганий гребня на рельсовую нить и отхода от нее. Боковая сила равна нажатию гребня на рельс (передача так называемого рамного усилия) плюс (или минус в зависимости от направления) сила трения скольжения между колесом и рельсом.

 Боковая сила, действующая от колес на рельсы, зависит от многих характеристик пути и подвижного состава. Она растет, если увеличиваются скорость, вес тележки, нагрузка от колесной пары на рельсы, боковая жесткость рельсовых нитей, начальный зазор между гребнем колеса и рельсом, коэффициент трения колеса о рельс.

 При движении вагонов и локомотивов в кривых участках пути горизонтальные поперечные силы намного возрастают.

 Помимо рамного усилия (или, что то же, бокового нажатия гребня колес на рельсы в связи с вилянием), в кривых возникают еще направляющие усилия и центробежные силы. Направляющие усилия действуют, как правило, от первой оси тележки, так как колесо, вступая в кривую, стремится продолжить прямолинейное движение, но рельс, уложенный по кривой, заставляет колесо повернуть. При этом возникают направляющие усилия, действующие как на рельс, так и на колесо. При движении экипажа по кривой возникают центробежные и центростремительные ускорения и соответствующие им силы. Если возвышение наружного рельса рассчитано и сделано совершенно точно, то сумма этих сил равна нулю.

 Фактически График-паспорт бокового воздействия на путь поезда движутся с разной скоростью и поэтому для части поездов всегда есть так называемые непогашенные горизонтальные ускорения, которые представляют собой разность центробежных и центростремительных ускорений. Сейчас для всех видов подвижного состава по предложению О. П. Ершкова построены графики-паспорта, по которым можно в зависимости от величины непогашенного ускорения найти направляющие усилия, боковую силу и рамное усилие (рис. 4.3).

 Пусть, например, четырехосный вагон на тележках ЦНИИ-ХЗ-О движется со скоростью 80 км/ч (22,2 м/с) в кривой радиусом 600 м, где возвышение наружного рельса 60 мм (0,06 м). Для этих условий можно подсчитать, что непогашенное ускорение составит 22,2²/600 - 9,8 х (0,06/1,6) = 0,45 м/с²,

 где 9,8 - ускорение свободного падения, м/с²,

 1,6 - расстояние между осями головок рельсов, м.

 По графику-паспорту (см. рис. 4.3) видно, что в этом случае направляющее усилие будет 88 кН, боковая сила - 61 кН и рамное усилие - 40 кН.

 На участках пути, где кривые расположены на спуске и применяется рекуперативное торможение поездов, а также при прохождении тяжеловесных составов, получающих все более широкое распространение в последнее время, боковое воздействие на путь заметно возрастает.

 Продольные силы. На путь действуют в основном два вида продольных горизонтальных сил: силы угона и температурные. Незначительные продольные силы возникают еще при проскальзывании колес по рельсам в кривых из-за того, что два колеса одной оси проходят одновременно разную длину по наружной и внутренней нитям кривой.

 На некоторых участках сети (в большинстве случаев на горно-перевальных участках электрифицированных линий) применяют рекуперативное торможение поездов, при котором возникают очень значительные продольные силы (см. п. 2.11), сконцентрированные в голове поезда.

 Причины и характер угона, способы закрепления пути от угона изложены в п. 2.6. Силы угона зависят от многих характеристик пути и подвижного состава. Они растут с увеличением жесткости подрельсового основания, при увеличении числа осей в экипаже, так как каждая ось вызывает угон. Например; по данным Новосибирского института инженеров железнодорожного транспорта (НИИЖТ) при переходе с четырех на восьмиосные вагоны силы угона возрастают и требуется усиление противоугонной системы на 15 - 35%. Особенно существенно возрастают силы угона при переходе на тяжеловесные поезда. Так, увеличение длины поезда вдвое вызывает возрастание сил угона примерно в 3 раза по сравнению с поездом обычной длины. Силы угона зависят также от нагрузки от колесной пары на рельсы, числа тормозных осей, коэффициента трения колеса о рельс и других показателей. Например, если локомотив имеет 6 тормозных осей, коэффициент трения колес о рельсы равен 0,24, нагрузка от колесной пары на рельсы 230 кН, доля сцепного веса, используемого для торможения, составляет 0,5, то сила угона от торможения будет 6 : 2 х 0,24 х 0,5 х 230 = 82,8 кН.

 Гораздо большие значения имеют продольные силы в рельсах от изменения температуры. Например, для новых (неизношенных) рельсов типов Р75, Р65, Р50, Р43 указанная сила при повышении температуры на 1'С равна соответственно 23,8; 20,7; 16,5; 13,3 кН. Если же, например, в рельсах типа Р65 температура возросла на 30'С, то возникает температурная продольная сила 20,65 х 30 = 619 кН.



Статьи по теме:
Категория: Конструкция железнодорожного пути | Добавил: Talabas07 (23.01.2014)
Просмотров: 7472 | Теги: колея | Рейтинг: 0.0/0


Ags-metalgroup © 2018