Оценка безопасности движения

 

Наибольшую скорость движения проектируемого локомотива устанавливают в зависимости от прочности его узлов, железнодорожного пути и с учетом обеспечения безопасности его работы. При движении могут возникать не только повышенные динамические напряжения в пути и деталях локомотива, но и явления, опасные для движения: разгрузка колес, всползание направляющего колеса на головку рельса с последующим сходом с рельсов, расшивка пути, резонансные колебания и др.

Работа локомотива должна быть безопасной при конструкционной скорости на прямых участках пути. В кривых, на стрелках скорость движения ограничивается.
В процессе проектирования широко применяются методы математического и физического моделирования динамики экипажной части, позволяющие решать задачи оптимального выбора параметров механической части локомотивов. Для предварительной оценки динамических качеств могут быть также использованы приближенные аналитические и эмпирические методы. Окончательная оценка динамических качеств и безопасности движения локомотива может быть дана после проведения комплексных натурных испытаний. Рассмотрим некоторые приближенные методы оценки безопасности движения локомотива.

При движении локомотива в кривых участках пути гребень направляющей колесной пары набегает на наружный рельс, и между гребнем колеса и головкой рельса действует направляющая сила . При больших значениях этой силы колесо может приподняться над головкой рельса и будет касаться рельса в одной точке. При этом направляющая сила будет равна боковому давлению

 

(2.25)

 

где - рамное давление, создаваемое рамой экипажной части (тележки), на ось колесной пары в горизонтальном направлении;

Н - сила трения между колесом и рельсом.

Знак «+» берется при сбегании набегающего колеса с рельса и знак «-» при набегании. Отрыву колеса (рисунок 29, а) препятствует вертикальная нагрузка П колеса на рельс, соскальзыванию колеса сила трения ( - коэффициент трения).

Безопасность движения будет обеспечена, если

 

. (2.26)

 

При угле наклона гребня локомотивных колес и коэффициенте трения гребня о головку рельса = 0, 25 отношение . Данный критерий безопасности по всползанию не учитывает влияние таких факторов, как угол набегания, возможная разгрузка колес, скорость движения и т. д. С учетом необходимого запаса обычно принимают .

Рисунок 29. Схема для определения параметров безопасности движения в кривых: а – сил, возникающих при вползании гребня колеса на рельс; б – боковых сил от скорости движения локомотива

 

Располагая графиками зависимости боковых сил от скорости движения для различных радиусов кривых, полученными, например, в результате расчета динамического вписывания, и принимая , можно определить допускаемую скорость движения условию отсутствия всползания.

На практике более опасным является боковое отжатие рельса , возникающее под действием бокового давления. При больших значениях отжатия появляются остаточные боковые сдвиги рельса, которые постепенно могут увеличить ширину колеи до недопустимых размеров. Отжатие может быть определено по эмпирической формуле, предложенной проф. К. П. Королевым,

 

(2.27)

 

где - коэффициент горизонтальной динамики, характеризующий тип экипажной части и скорости движения;

-коэффициенты, обусловленные типом рельса;

- коэффициент трения между подкладкой и шпалой, принимаемый равным 0, 15.

Ориентировочные значения коэффициентов приведены в таблице 8.

Значения и П в формулу (2.27) подставляют в ньютонах при данных значениях . Коэффициент определяют по эмпирическим формулам. При отсутствии поперечной упругости в связи колесной пары и рамы для передней (направляющей) оси тележки

 

, (2.28)

 

где - скорость движения локомотива.

При наличии поперечной упругости (упругие осевые упоры или поводковые буксы)

 

. (2.29)

 

Движение в кривой считают удовлетворительным при значениях отжатия, приведенных в таблице 10.

 

 

Таблица 10

 

Ориентировочные значения коэффициентов и величины отжатия

 

Рельсы	Р50	Р65	Р75
	0, 1	0, 07	0, 08
Отжатие, мм (не более)	6, 5	6, 0	5, 0

 

Зная зависимость , по формуле (2.27) находят отжатие и строят график . Затем, откладывая на оси ординат допустимые значения отжатия рельса, определяют возможные скорости движения в кривых различного радиуса.

Для локомотивов определяют также максимально допустимые скорости движения при условии обеспечения нормальной работы локомотивных бригад в случае воздействия на экипажной части непогашенного ускорения. Непогашенное ускорение – это ускорение, приложенное радиально к грузу (пассажиру), возникает вследствие силы, равной разности центробежной силы и составляющей силы тяжести (из-за возвышения наружного рельса).

Максимальная скорость движения локомотива в кривой

 

, (2.30)

 

где R - радиус кривой;

h - возвышение наружного рельса, мм;

- допускаемое значение непогашенного ускорения, равное 0, 7 м/с².

При движении локомотива вследствие различных колебаний может возникнуть резонанс. При этом резко возрастает амплитуда колебаний кузова, а значит и динамические силы. Скорость, при которой наступает резонанс, называю критической. Она определяется по формуле

 

(2.31)

 

где L – длина рельсовых звеньев, м;

- статический прогиб рессорного подвешивания.

Таким образом, чем больше длина рельсовых звеньев и статический прогиб рессорного подвешивания, тем выше критическая скорость. Конструкционная скорость локомотива выбирается обязательно меньше критической.

 

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: