п.з. (1219528), страница 5

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

Текст из файла (страница 5)

Анализ, проведенный В.Б. Каменским, показал, что коэффициент корреляции между выходом рельсов из строя по дефекту 44 (боковой износ) и долей грузовых вагонов, оборудованных роликовыми подшипниками, за период 1980-1995 годов составил 0,84, что, несомненно, свидетельствует о тесной связи между этими событиями.

При анализе предложений по увеличению ширины колеи в кривых необходимо учитывать, что при современных уровнях износов это потребует более частой регулировки и смены рельсов по износу.

2.2 Забег гребня стандартных колёс

Положение контакта гребня колеса подвижного состава относительно головки рельса необходимо знать как для оценки безопасности движения, так и для установления причины бокового износа колёс и рельсов. При этом положение контакта на рельсе достаточно полно характеризуется следующими величинами: по вертикали – глубиной касания t мм, поперёк пути – углом β, вдоль пути – величиной забега λ. На рисунке 2.1 изображена схема набегания гребня колеса на головку рельса под углом α рабочей (точка В) и тыльной (точки Т и К) поверхностями, а также границы перехода на вершину гребня. Высоту гребня для стандартных колёс подвижного состава магистральных дорог h₀ можно принять равной 6 мм.

Из характеристик положения контакта забег гребня несёт наибольшую информацию об условиях взаимодействия, так как зависит от α, β и t, формы контактирующих поверхностей и их износа. Рассмотрим изменение забега гребня при отсутствии схода, за начало которого можно принять выход контакта на вершину гребня. Расчёт величины забега гребня по рабочей грани λ, мм впервые был сделан К. Ю. Циглинским, и с учётом глубины касания предложенная им формула приняла вид

(2.3)

где r – радиус колёс вагонов и локомотивов, мм.

Рисунок 2.1 – Характеристики набегания гребня колеса на головку рельса рабочей (точки В и Г) и тыльной (точки Т, Р и К) поверхностей

Формула (2.3) успешно применялась для практических расчётов как для рабочей, так и тыльной стороны гребня и углов набегания, не превышающих 2. Она получена на основании того, что сечение рабочей поверхности гребня и его выкружки горизонтальной плоскостью представляет собой гиперболу. Профили гребней современных стандартных колёс имеют по рабочей грани в принципе коническую поверхность(рисунок 3), образующую при сечении горизонтальной плоскостью эллипс. Очевидно, что область применения формулы(3) должна быть ограничена пределами конической части гребня, наибольшее значение забега при высоте гребня h. Тогда забег гребня λ, мм, определяется по формуле

(2.4)

На основании формул (2.3) и (2.4) предельный угол набегания α при котором справедлива формула (2.3), составляет для вагонов 6-7, а для локомотивов – не более 420'. Глубина касания рассчитана с учётом подуклонки рельсов и составляет, как и в предыдущих исследованиях, 9-10 мм. По тыльной стороне гребня глубина касания при набегании на усовик крестовин и отведённые остряки стрелок находится на уровне измерения ширины рельсовой колеи и может быть принята 13 мм.

На основании уравнений эллипса и касательной к нему в точке набегания величина забега гребня для его тыльной стороны определяется выражением

(2.5)

где большая полуось эллипса

(2.6)

Малая полуось b может быть с достаточной степенью определена графически или с учётом износа гребня. Переход контакта на вершину гребня происходит в этом случае при углах набегания, превышающих для локомотивных колёс 730’. Расчёты величины λ по формулам (1) и (3) показывают, что значение её по тыловой стороне меньше, чем по рабочей при углах гребня β>65 независимо от угла набегания, а если β=60 – то при углах набегания больших 4. Определено, что эллиптическая поверхность обеспечивает лучшее вписывание в рельсовую колею колёс локомотивов и вагонов с увеличенным углом гребня, чем коническая.При α<2 разница величины λ по рабочей и тыловой поверхностям у колёс с β=60, 65 и 70 равна соответственно 2, 4 и 10.

Рисунок 2.2 – Профили стандартных колёс: а, б – вагонов; в – локомотивов

В случае взаимодействия с контррельсом повышенного профиля (ГОСТ 9788-85. рельсы контррельсовые РК65), имеющего возвышение над уровнем поверхности катания головки рельса h_кр=20 мм, положение точки набегания гребня определяется скосом на головке контррельса в сторону желоба под углом β_к=82˚ до глубины t_кр=15 мм от его верха. Глубина касания гребня стандартных колёс t_к составляет при набегании на скос головки контррельса 6, 11 и 13 мм. При этом забег гребняλ, ммот угла набегания практически не зависит и может быть определён по формуле

(2.7)

Для локомотивного колеса с углами гребня по рабочей грани 60 и 65 λ_к=150. При отсутствии скоса головки контррельса в сторону желоба величина забега гребня λ_к равна 193 мм, т. е. на 30 % больше. Это обусловливает более высокий уровень горизонтальной динамики в зоне контррельса.

По мере износа колёс, как показывают периодически проводимые исследования, угол гребня β может возрастать, что ведёт к увеличению забега гребня при тех же углах набегания. Исследованиями установлено, что при подрезе гребня точка касания стремится перейти на вершину. Это вызывает повреждения рельса и создаёт опасность схода вкатыванием гребня на головку остряка в случае движения «против шерсти» на боковое направление стрелочного перевода. Рабочая поверхность гребня при подрезе и остроконечном накате может быть описана, кроме конической, поверхностями вращения гиперболы и параболы относительно оси колёсной пары.

Расчёты показывают, что наименьшее значение забега гребня обеспечивает параболоид вращения – вдвое меньше, чем конус и гиперболоид вращения, имеющие близкие значения λ. При достижении угла подреза гребня по рабочей грани 75 и превышении угла набегания 030’ контакт переходит на вершину гребня независимо от формы его поверхности. Следовательно, при движении на боковое направление стрелочного перевода марки 1/11 (и более крутой марки) локомотивов в режиме выбега, с подрезанными или имеющими остроконечный накат гребнями, возможен сход с рельсов и безопасность движения не обеспечивается. Это подтверждается практической эксплуатацией стрелочных переводов и крутых кривых.

Рисунок 2.3 – График зависимости величины забега гребня от угла набегания по рабочей (1…3) и тыльной (4…6) поверхностям для стандартных колёс вагонов с углом гребня 60˚ (1, 4), 65˚ (2, 5) и локомотивного колеса (3, 6)

Следует оценить влияние на величину забега гребня отличия значений угла гребня β_вв точке набегания, перпендикулярной оси рельса и вертикальной меридиональной плоскости колеса. Кроме того, следует оценить влияние глубины касания t вследствие износа гребня и головки рельса.

В формуле tgβ_в принят равным tgβ, однако

(2.8)

Согласно формуле (6), возрастание tgβ_в в пределах углов α составляет для колёс локомотивов 70-80, т. е. 2,3 %. Фактическое увеличение угла β идёт в запас устойчивости против схода.

Значение t не может конструктивно превышать 24 мм для локомотивов с r=600-625 мм, что соответствует 3,8 %. При максимально допустимом износе обода колёс локомотивов в 7 мм значение t не может превышать 5 %.

Таким образом, изменение значений β и неточностей в определении t при возрастании угла набегания и износе гребня (за исключением случая предельно допустимого износа обода) существенного влияния на величину забега гребня по рабочей грани не оказывает. Однако при более точном расчёте они могут быть учтены. В формулы (3) и (5) для определения забега по тыльной стороне гребня угол β не входит, влияние t аналогично вышерассмотренному для рабочей грани, а изменение высоты гребня при износе обода влияния не оказывает, так как для каждого колеса сумма (r + h) величина постоянная.

2.3 Остроконечный накат на гребнях колёсных пар

В последнее время, как и десять лет назад, вокруг остроконечного наката вновь разгораются споры специалистов: нужно ли браковать по это­му дефекту подвижной состав, т.е. отцеплять ва­гоны от поездов, заменять колесные пары и обта­чивать их.

Дискуссия, как и раньше, идет между специалистами подвижного состава и путевого хозяйства. Удивляет, что за отмену браковки колесных пар по остроконечному накату выступает ВНИИЖТ. От за­местителя директора этого института В.М.Богда­нова исходит предложение в комиссию по ПТЭ об исключении из п. 10.3 остроконечного наката как дефекта, не допускающего эксплуатацию колёсных пар. Считается необходимым при этом ввести другой критерий браковки, характеризующий опасную форму износа гребня, – так называемый параметр qR, заимствованный из Правил пользова­ния вагонами в международном сообщении (ППВ). Он представляет собой горизонтальную проекцию образующей изношенную поверхность гребня между точками, расположенными на 2 мм ниже его вершины и на 13 мм выше среднего круга катания.

Основной мотивировкой указанных новшеств служит, якобы, стремление сократить потери в пе­ревозочной работе железнодорожного транспорта, связанные с износом гребней и образованием на них остроконечного наката. А потери действитель­но большие. В 1999 г. по данным отчета формы ТО-З в локомотивном хозяйстве обточки по гребню(износ плюс остроконечный накат) составили72% всех обточенных колесных пар, и процент этот в последнем десятилетии не снижался не­смотря на применяемое в широком масштабе смазывание рельсов. Доля остроконечного наката составила 20%, и она также не снижается. Еще более внушительны потери в вагонном хозяйстве, связанные с отцепкой вагонов от поездов по де­фектам колесных пар. В 1998 г. было отцеплено 510480, вагонов, из них 40 % по причине износа гребней, в том числе 25% по остроконечному на­кату, из-за которого отцеплялся в среднем каждый пятый вагон рабочего парка.

Проблема весьма актуальная, но решать ее так, как предлагается, по моему убеждению, нельзя ввиду возрастания угрозы безопасности при, противошерстном движении по стрелочным переводам. Подтверждением служит отечественный и за­рубежный опыт эксплуатации. Показательны в этом отношении и результаты сетевого экспери­мента, проведенного в 1991 г.

Тогда, как и теперь, ВНИИЖТ и главк вагонного хозяйства ставили вопрос об отмене браковки колесных пар по остроконечному накату, но возра­жал главк пути. Решили временно, до конца года, допускать эксплуатацию грузовых вагонов с ост­роконечным накатом на гребнях колес. А чтобы разобраться со сходами в противошерстном дви­жении по стрелочным переводам, создали в МПС группу экспертов. Многие дороги, опасаясь сходов, на экспери­мент не пошли и продолжали браковать колесные пары по нормам ПТЭ. Видимо поэтому общее чис­ло отцепок по техническим неисправностям (дан­ные отчета формы ВО-1) в тот год по сравнению с 1990 г. не только не сократилось, но и увеличи­лось на 12%, т.е. эксперимент не стал общесете­вым, и поставленная цель – сокращение отцепок вагонов от поездов – не была достигнута.

За апрель-ноябрь 1991 г. эксперты рассмотрели, в большинстве своем с выездом на место, материалы по 38-ми сходам (из них 31 сход грузовых вагонов) на 14-ти из 31-ой дороги. В предшествующем 1990 г. аналогичных сходов по всем видам подвижного состава по данным Главного управления по безопасности движения и эколо­гии было 14. Следовательно, ослабление контро­ля за остроконечным накатом привело к много­кратному увеличению сходов в противошерстном движении по стрелочным переводам. Эксперимент прекратили, а браковку колесных пар по ос­троконечному накату Указанием министра №62у в 1992 г. восстановили.

Из анализа материалов следует, что все сходы происходили в начале остряка и распределились следующим образом: на стрелках типа Р65 – 34 %, Р50 – 66%, расположенных в главных путях – 66%, в приемоотправочных – 34 %, в прямых участках – 83%, в кривых – 17 %. Вертикальный и боковой износ рамных рельсов не превышал 6 мм, т.е. был в пределах нормы, за исключением двух случаев, когда боковой износ составлял 7 и 9 мм. Регламент проверок стрелок до схода соблюдался. Загрузка вагонов составляла от 70 до 75 т, и только в пяти случаях – 40-65 т. Сходы происхо­дили при скорости от 15 до 25 км/ч, чаще всего при приеме поездов на станцию и при следова­нии в режиме торможения - 83 % (в том числе одним локомотивом – 48 %). Колеса грузовых вагонов, сходившие первыми, имели остроконеч­ный накат, и только в одном случае имел место вертикальный подрез. Все гребни были «тонки­ми» – от 22 до 26 мм. Вторые колеса имели бо­лее полный гребень 31-32 мм, а два колеса – 28 и 29 мм, что указывает на перекосное положение колесных пар при движении. Углы наклона гребня к горизонту составляли от 70 до 90.

Приведенные данные и результаты проверок при выездах на место аварий привели автора к убеждению, что сходы в противошерстном движе­нии по стрелочным переводам происходят не по одной причине, а при одновременном наличии следующих трех условий:

- остроконечный накат в вершинной части тонкого гребня или вертикальный подрез его;

- угол набегания наостряк гребня колеса направляющей колесной пары из-за ее перекоса в колее;

- выход за пределы укрытия рамным рельсом острия пера вследствие износа и отжима этого рельса под колесом.

Отсутствие одной из указанных причин исключает сход.

Характеристики

Список файлов ВКР