ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА (1219135), страница 6

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 6)

Известно, что движение тележки в круговой кривой с сохранением хордового положения и с постоянной угловой скоростью может происходить без касания наружного рельса гребнем набегающего колеса. При этом сила давления гребня набегающего колеса на рельс минимальна, что является положительным фактом.

Однако, при хордовой установке тележки в кривой существуют две причины появления неуравновешенных составляющих касательных сил в точках контакта колес, способствующих разворачиванию тележки вокруг оси . Касательные силы (силы крипа) - эти силы следствие дополнительных упругих смещение точек контакта поверхностей катания колес относительно рельса, величины сил пропорциональны скоростям упругого проскальзывания по рельсам контактных точек колес.

Причины появления дополнительных упругих скоростей контактных точек колес:

Первая, как представлена на рисунке 2.4 – вращение тележки вокруг оси Z_C (по часовой стрелке) с угловой скоростью рассчитываемая по формуле [2.3] – 0,035 м/с приводит к возникновению в точках контакта колес с рельсами дополнительных скоростей упругого проскальзывания рассчитывается по формуле [2.4]:

где а_т – половина базы тележки;

- S – половина расстояния между контактными точками колес.

Дополнительные скорости упругого проскальзывания в точках контакта колёс рассчитываются по формуле (2.4):

Рисунок 2.4 – Касательные силы в точках контакта колес и рельсов при хордовой установке (I дополнительные внешние силовые факторы)

Соответствующие этим скоростям касательные силы рассчитываются по формуле [2.5]:

где 2,1 с/м – динамический коэффициент упругого проскальзывания;

Р=235 кН – нагрузка от колеса на рельс.

Касательные силы определяются по формуле (2.5):

.

Силы F_1I, I=1, 2, 3, 4 создают относительно оси Z_C момент M₁, препятствующий поворачиванию тележки по часовой стрелке рассчитываются по формуле [2.6]:

Момент М, препятствующий поворачиванию тележки по часовой стрелке рассчитывается по формуле (2.6):

.

Главный вектор сил F_LI (их векторная сумма, т.е. R₁=0) равен нулю.

Вторая, так как представлена на рисунке 2.5 – неодинаковость диаметров окружностей катания колес на внешнем и на внутреннем рельсах при смещении колесных пар к наружному рельсу в кривой за счет конусности бандажей. При этом радиус окружности катания колес на наружном рельсе становится больше среднего радиуса на величину r.

Рисунок 2.5 - Касательные силы в точках контакта колес и рельсов за счет различия диаметров окружностей катания колес (II дополнительные внешние силовые факторы)

Величина r рассчитывается по формуле [2.7]:

где i=0,05 – конусность поверхности катания колеса;

- – половина колейного зазора, которая зависит от радиуса круговой кривой представленного на рисунке 2.1 и рассчитывается по формуле [2.8]:

где S_К – ширина рельсовой колеи;

- S_Р=1506 мм – расстояние между рабочими гранями гребней колес.

Половина колейного зазора, которая зависит от радиуса круговой кривой рассчитывается по формуле (2.8):

.

Величина r рассчитывается по формуле (2.7):

.

Соответственно радиус окружности катания колеса на внутреннем рельсе будет меньше на величину r. Возникающие в связи с этим дополнительные скорости упругого проскальзывания в четырех контактных точках колес одинаковы по модулю и рассчитываются по формуле [2.9]:

.

(2.9)

Дополнительные скорости упругого проскальзывания в четырех контактных точках колес рассчитываются по формуле (2.9):

.

Соответствующие скоростям V_2I касательные силы создают относительно оси Z_C момент M₂, поворачивающий тележку по часовой стрелке рассчитываются по формуле [2.10]:

Момент M₂, поворачивающий тележку по часовой стрелке рассчитываются по формуле (2.10):

.

Главный вектор сил F_2I (их векторная сумма, т.е. R₂=0) равен нулю.

Результат действия на тележку моментов M₁ и M₂ зависит от соотношения их модулей М₁/М₂. Также можно определить радиус кривого участка пути R_min, при котором М₁=М₂. При движении подвижного состава в кривых, у которых R<R_min, всегда M>M₂.

В связи с этим тележки не могут сохранять хордовую установку. Если принять, что при входе в кривую тележка занимала хордовое положение, то последующее ее движение по кривой будет сопровождаться разворачиванием в противоположном направлении. При этом гребень набегающего колеса будет касаться наружного рельса в точке А₂, а угол между продольной осью тележки и касательной к оси пути будет увеличиваться (например, как на рисунке 2.6). Угол - называют углом перекоса тележки.

Такое разворачивание тележки рассматривается как относительное движение плоской фигуры А₁А₂А₃А₄ ,так как представлена на рисунке 2.6, равномерно вращающейся вращающийся вокруг центра кривизны рельсовой колеи с угловой скоростью .

В этом движении скорость V_2R в точке A₂ направлена по касательной к наружному рельсу, а скорость центра тележки V_CR – перпендикулярна продольной оси тележки. Мгновенный центр относительного вращения тележки находится на пересечении перпендикуляров к скоростям V_2R и V_CR – в точке Р. Но т.к. угол перекоса тележки – величина малая, мгновенный центр совпадает со средней точкой B отрезка А₁А₂.

Рисунок 2.6 – Кинематическая схема тележки при перекосной установке

Третья причина появления дополнительных скоростей упругого проскальзывания контактных точек колес, как показано на рисунке 2.7 – относительное движение тележки (поворот тележки на угол относительно точки В).

Рисунок 2.7 – Касательные силы в точках контакта колес и рельсов за счет относительного движения тележки (III дополнительные внешние силовые факторы)

Скорости упругого проскальзывания в четырех контактных точках колёс рассчитываются по формулам [2.11]:

Скорость упругого проскальзывания точки V₃₁ равная скорости упругого проскальзывания точки V₃₂ рассчитывается по формуле (2.11):

,

где – угловая скорость разворачивания тележки в рельсовой колее;

- ВА₁=ВА₂=S=0,9 м.

Скорость упругого проскальзывания точки V₃₃ равная скорости упругого проскальзывания точки V₃₄ рассчитывается по формуле (2.11):

,

где ВА₃=ВА₄= 3м.

Соответствующие скоростям касательные силы рассчитываются по формуле [2.11]:

Касательная сила F₃₁ равная касательной силе F₃₂ рассчитывается по формуле (2.12):

.

Касательная сила F₃₃ равная касательной силе F₃₄ рассчитывается по формуле (2.12):

.

Приводя силы F_3I к центру тележки C получим главный вектор R₃, направленный перпендикулярно продольной оси тележки наружу кривой, и главный момент M₃, стремящийся развернуть тележку по часовой стрелке рассчитывается по формуле [2.13 и 2.14]:

Главный вектор R₃, направленный перпендикулярно продольной оси тележки наружу кривой рассчитывается по формуле (2.13):

.

Главный момент M₃, стремящийся развернуть тележку по часовой стрелке рассчитывается по формуле (2.14):

.

Четвертая причина появления дополнительных скоростей упругого проскальзывания контактных точек колёс представлена на рисунке 2.8 – определяемые углом перекоса тележки . Поворот тележки на угол приводит к тому, что между скоростью V центра тележки C и продольной осью тележки образуется угол , а в контактных точках колес возникают дополнительные скорости упругого проскальзывания, перпендикулярные продольной оси тележки.

Рисунок 2.8 – Касательные силы в точках контакта колес и рельсов, определяемые углом перекоса тележки λ (IV дополнительные внешние силовые факторы)

Модули этих скоростей одинаковы для всех контактных точек и рассчитываются по формуле [2.15]:

где – угол перекоса тележки.

Характеристики

Список файлов ВКР