| Статистика |
|---|
Онлайн всього: 1 Гостей: 1 Користувачів: 0
|
|
Вертикальні і горизонтальні сили, що діють не шлях
Вертикальні сили, що діють не шлях
Коли вагон стоїть на рейках нерухомо, рейки відчувають вплив його коліс, рівну вазі вагона. Вага вагона, що припадає на одну колісну пару, називають навантаженням від колісної пари на рейки. Для будь-якого вагона на мережі залізниць колишнього СРСР (чотирьох-, шести-, восьмиосного) до 1976 р. вона не перевищувала 215 кН, а для локомотивів - 230 кН. У 1976 р. наказом МШС допустиме навантаження від колісної пари вагона на рейки була збільшена до 220 кН, а в 1982 р. - до 238 кН* на ряді напрямків. Випробовуються локомотиви з навантаженням від колісної пари на рейки до 270 кН. Навантаження від колісної пари на рейки зазвичай розглядається як сума ваг подрессоренной і непідресореної частин екіпажу. До ваги непідресореної частини відносять вага колеса, половини осі, букси та 2/3 ваги ресор.
Коли екіпаж починає рухатися, то внаслідок наявності різних нерівностей в шляху і на колесах виникають його коливання: бічна хитавиця, бічній віднесення, галопирование, підстрибування, посмикування, виляння. Всі ці коливання нерідко називають «паразитними», так як вони породжують додаткові сили віз-дії коліс на рейки. Із зростанням швидкості, як правило, ці сили ростуть¹.
Важливо відзначити, що в залежності від конструкцій вагонів (числа осей, бази, жорсткості ресор, гасіння коливань) зазначені коливання можуть, виникнувши, або затухати, або, навпаки, зростати. Наростання коливань екіпажів може призвести до втрати стійкості руху, інакше кажучи, до сходу екіпажу з рейок.
Нерівності на дорозі, що породжують коливання екіпажів, можуть бути безперервними або ізольованими, довгими або короткими. Якщо колесо проходить нерівність, не торкнувшись її дна, то її називають короткою. Короткі нерівності - це результат хвилеподібного зносу рейок внаслідок пробуксовки коліс та інших причин (докладніше див. п. 2.3). Частіше на шляху утворюються довгі нерівності - в місцях просевшей шпали, неоднаково щільною підбиття баласту, перекосу, наявності люфтів і т. д.
Нерівності на колесах також можуть бути ізольованими і безперервними - по всьому колу. Ізольовані нерівності - це закочені вибоїни або повзуни. ПТЕ допускає глибину їх для локомотивів 0,7 - 1 мм, для вагонів - 1 - 2 мм. Безперервні нерівності на колесах є результатом неправильної обточування або нерівномірного зносу.
Таким чином, у процесі руху екіпажів на шлях діє, крім власної ваги екіпажів, ряд додаткових сил: від коливання на ресорах, при проходженні по нерівностях на дорозі, при наявності нерівностей на колесах, катящихся по дорозі з нерівностями або без них. Сили ці виникають випадково, тому складати їх, щоб отримати найбільшу, не можна. Вчені користуються теорією ймовірності і не знаходять суму сил, а їх вірогідну найбільшу композицію.
Так, наприклад, від електровоза ВЛ10, що рухається зі швидкістю 100 км/год по колії з рейками Р50, дерев'яними шпалами і щебеневим баластом, найбільша сила з урахуванням випадкового поєднання додаткових сил досягає за підрахунками 207 кН на одне колесо. Якщо врахувати, що колісна навантаження для електровоза ВЛ10, що стоїть нерухомо, складає 112,5 кН, то виходить, що в русі навантаження на рейку майже подвоюється.
У паровозів вертикальні сили, що передаються від коліс на рейки, були ще більше. Крім вищеназваних сил, діяли ще додаткові сили від тиску пари і неврівноважених обертових частин на колесах.
У вагонів і локомотивів є візки, що включають дві або три осі. Якщо над цим перетином рейки знаходиться одне з коліс візка, то вплив на роботу рейки в цьому перерізі сусідніх коліс може бути наступним. При відстані до цих осей коліс більше 3,3 м (рейки Р50), або 3,8 м (рейки Р65), або 4,1 м (рейки Р75) їх вплив дорівнює нулю. Якщо ж сусідні колеса стоять ближче, то вони по-різному впливають на шлях: або розвантажують, або довантажують розглянуте розтин.Довелося, наприклад, первинну базу тривісної візків шестивісних вагонів збільшити з 3 до 3,5 м, щоб зменшити силу, що передається на шпали, баласт і основну площадку.
В даний час випуск шестивісних вагонів припинений. Збільшення вантажопідйомності вагонів в основному здійснюється за допомогою восьмивісного вагона, у яких використовуються чотиривісні візки, створені на базі двовісних візків ЦНИИ-ХЗ-О.
------------------------
* У 1985 р. наказом МШС вона тимчасово була збільшена до 250 кН.
1 Досліди показують, що після швидкості 160 - 180 км/год зростання вертикальних сил не спостерігається.
Горизонтальні сили, що діють на шлях
Поперечні сили. Коли екіпаж рухається у прямих ділянках шляху, горизонтальні поперечні (бічні) сили виникають в основному через виляння, тобто з-за плавних набеганий гребеня на рейкову нитку і відходу від неї. Бічна сила дорівнює натискання гребеня на рейку (передача так званого рамного зусилля) плюс (або мінус в залежності від напрямку) сила тертя ковзання між колесом та рейкою.
Бічна сила, що діє від коліс на рейки, залежить від багатьох характеристик шляху і рухомого складу. Вона зростає, якщо збільшуються швидкість, вага візка, навантаження від колісної пари на рейки, бічна жорсткість рейкових ниток, початковий зазор між гребенем колеса і рейкою, коефіцієнт тертя колеса об рейку.
При русі вагонів і локомотивів в кривих ділянках шляху горизонтальні поперечні сили набагато зростають.
Крім рамного зусилля (або, що те ж, бічного натискання гребеня коліс на рейки в зв'язку з вилянням), в кривих виникають ще напрямні зусилля і відцентрові сили. Напрямні зусилля діють, як правило, від першої осі візка, так як колесо, вступаючи в криву, прагне продовжити прямолінійний рух, але рейок, покладений по кривій, змушує повернути колесо. При цьому виникають напрямні зусилля, що діють як на рейку, так і на колесо. При русі екіпажу по кривій виникають відцентрові і доцентрові прискорення і відповідні їм сили.Якщо піднесення зовнішньої рейки розраховано і зроблено абсолютно точно, то сума цих сил дорівнює нулю.
Фактично  потяги рухаються з різною швидкістю і тому для частини потягів завжди є так звані непогашені горизонтальні прискорення, які являють собою різницю відцентрових і доцентрових прискорень. Зараз для всіх видів рухомого складу за пропозицією О. П. Ершкова побудовані графіки-паспорта, за яким можна в залежності від величини непогашеного прискорення знайти направляючі зусилля, бічну силу і рамний зусилля (рис. 4.3).
Нехай, наприклад, чотиривісний вагон на візках ЦНИИ-ХЗ-ПРО рухається зі швидкістю 80 км/год (22,2 м/с) в кривій радіусом 600 м, де узвишшя зовнішньої рейки 60 мм (0,06 м). Для цих умов можна підрахувати, що непогашене прискорення складе 22,22/600 - 9,8 х (0,06/1,6) = 0,45 м/с2,
де 9,8 - прискорення вільного падіння, м/с2,
1,6 - відстань між осями головок рейок, м.
За графіком-паспорту (див. рис. 4.3) видно, що в цьому випадку направляє зусилля буде 88 кН, бічна сила - 61 кН і рамний зусилля - 40 кН.
На ділянках шляху, де криві розташовані на узвозі і застосовується рекуперативного гальмування поїздів, а також при проходженні великовагових складів, які отримують все більш широке поширення останнім часом, бічне вплив на шлях помітно зростає.
Поздовжні сили. На шлях діють в основному два види горизонтальних поздовжніх сил: сили викрадення і температурні. Незначні поздовжні сили виникають ще при прослизанні коліс по рейках в кривих з-за того, що два колеса однієї осі проходять одночасно різну довжину з зовнішньої і внутрішньої ниткам кривої.
На деяких ділянках мережі (в більшості випадків на гірничо-перевальних ділянках, електрифікованих ліній) застосовують рекуперативного гальмування поїздів, при якому виникають дуже значні поздовжні сили (див. п. 2.11), сконцентровані в голові поїзда.
Причини і характер викрадення, способи закріплення шляху від угону викладені у п. 2.6. Сили викрадення залежать від багатьох характеристик шляху і рухомого складу. Вони зростають зі збільшенням жорсткості підрейкової основи, при збільшенні числа осей в екіпажі, так як кожна вісь викликає викрадення. Наприклад, за даними Новосибірського інституту інженерів залізничного транспорту (НИИЖТ) при переході з чотирьох на восьмиосные вагони сили викрадення зростають і потрібно посилення протиугінної системи на 15 - 35%. Особливо істотно зростають сили викрадення при переході на великовагові поїзди.Так, збільшення довжини поїзда вдвічі викликає зростання сил викрадення приблизно в 3 рази порівняно з поїздом звичайної довжини. Сили викрадення залежать також від навантаження від колісної пари на рейки, числа гальмівних осей, коефіцієнта тертя колеса об рейку та інших показників. Наприклад, якщо локомотив має 6 гальмівних осей, коефіцієнт тертя коліс об рейки дорівнює 0,24, навантаження від колісної пари на рейки 230 кН, частка зчіпного ваги, використовуваного для гальмування, становить 0,5, то сила угону від гальмування буде 6 : 2 х 0,24 х 0,5 х 230 = 82,8 кН.
Набагато більші значення мають поздовжні сили в рейках від зміни температури. Наприклад, для нових (незношених) рейок типів Р75, Р65, Р50, Р43 зазначена сила при підвищенні температури на 1'С дорівнює відповідно 23,8; 20,7; 16,5; 13,3 кН. Якщо ж, наприклад, в рейках типу Р65 температура зросла на 30'С, то виникає температурна поздовжня сила 20,65 х 30 = 619 кН.
|
| Категорія: Конструкція залізничної колії і його зміст | Додав: 26.09.2016
|
| Переглядів: 2040
| Рейтинг: 0.0/0 |
|
