Диссертация (792833), страница 4
Текст из файла (страница 4)
– 8 354,3 км1.ТипыприменяемыхскрепленийКостыльноеСтранапроизводительРоссия8 354,343c 1894 г.Протяженность главных путей с железобетонными шпалами на 01.01.2017 г. – 9886 км2КБ-65Россия5749,430с 1964 г.3Vosloh W-14Германия2520,413с 1998 г.4ЖБР-65Россия1337,76,89с 2003 г.5КПП-5Казахстан813,64,19с 2005 г.6ЖБР65-ШРоссия570,82,94с 2007 г.7Pandrol FastclipВеликобритания80,50,41с 2010 г.Примечание: Всего протяженность бесстыкового пути – 11 072 км.1.2 Основные аспекты теории взаимодействия пути и подвижногосоставаПри расчетах железнодорожного пути до последнего времени применяетсяизвестная гипотеза акад.
Н.П. Петрова, предполагающая идентичность формыупругой линии изгиба рельса при воздействии, как статической, так идинамической нагрузок. На основе этого предположения был решен ряд задачпо взаимодействию подвижного состава и пути. Определенное уточнениеданной гипотезы было сделано Г.М.
Шахунянцем [74], состояло оно в том, чтоупругая линия изгиба балки, колеблющейся от произвольной динамическойнагрузки, в любой момент времени соответствует форме, возникающей привоздействии движущейся постоянной нагрузки, численно равной значениюдинамической нагрузки, взятой на тот же момент времени.Вопросу движения груза по балке посвящен ряд работ. Важнейшими изних являются: исследования Стокса для случая, когда не учитывается масса21балки, но учитывается масса движущегося груза; работа А. Н. Крылова [75], гдеучтен вес балки, вибрирующей при воздействи безынерционных постоянныхсил; работа С. П. Тимошенко [76], посвященная колебанию балки сраспределенной массой на упругом основании под действием постоянной силы.Для случая движения постоянного груза, обладающего массой, по балке сраспределенной массой решение дано в работе Schallenkamp [77].
Наконец, вработе I. Dörr [78] исследовано движение постоянных безынерционных сил набалку с распределенными массой и демпфированием.Вышла в свет работа А. П. Филиппова и С. С. Кохманюка [79],посвященная динамическому воздействию подвижных нагрузок на стержни.Решение задачи движущейся периодической силы было получено А. Я.Коганом [80]. Решения приведены в форме частотных характеристик иимпульсных переходных функций. В качестве возмущений приняты основныефакторы, влияющие на величины динамических сил на контактах колес ирельсов при прохождении экипажа по пути, в том числе неровности на пути иколесах экипажа, выбоины на поверхности катания рельсов, люфты междурельсом и подрельсовым основанием. Однако, методы излагаемые в работе[80], приводят к дольно трудоемким расчетам, поэтому методика не получилаширокого распространения.Для современных конструкций пути, имеющих упругие элементы междурельсом и подкладкой и между подкладкой и шпалой, вертикальная силоваясистема должна быть представлена еще более полно.
При решении конкретныхзадач схема может быть несколько упрощена в зависимости от видавозмущающих факторов и целей исследования [81-83].Однако основным затруднением при решении одиночной вертикальнойсиловой системы является не степень детализации, а наличие в ней нелинейныходносторонних связей и переменных во времени масс. Попытка учета этихособенностей расчетной схемы была произведена в работе [84]. До этоговремени в расчетах пути принимались так называемые приведенные массы22колесаипути,которыеявляютсяусловнымикоэффициентамипропорциональности, имеющими размерность массы.Авторами[85]экспериментальныевработыэксплуатационныхпоопределениюусловияхвыполненыосновныхпараметроврельсошпальной решетки (приведенной массы пути, коэффициента вязкоготрения и жесткости рельсовых нитей), а затем одним из авторов предпринятапопытка определить массы колеса и рельса, участвующие в соударении.Фактически процесс взаимодействия колеса и рельса является сложным ивключает множество гармоник колебаний, поэтому при одной приведенной(постоянной) массе пути невозможно исследовать процесс взаимодействиядаже в пределах одной неровности.
Приведенная масса пути может относитьсялишь к определенному моменту времени взаимодействия (или определенномусечению), а также будет зависеть от условий взаимодействия – скоростиэкипажа, вида возмущающего фактора, направления движения, предысториимомента взаимодействия и др. Введение переменных масс позволяет болееточноисследоватьвзаимодействия.динамическиефакторыЭкспериментальныеивтечениетеоретическиевсегопериодаисследования,выполненные В.Ф. Яковлевым [86-89], внесли значительный вклад в развитиетеории о взаимодействии экипажа и пути, и позволили сделать ряд весьмасущественных для путейцев-расчетчиков выводов, а именно:– введение односторонних связей в контактной пружине и основании путивносит принципиальное уточнение расчетной схемы и позволяет исследоватьпроисходящие явления с учетом возможных отрывов колеса от рельса.Введение переменных масс вносит существенные уточнения в величиныдинамических эффектов.
При постоянных массах расчетные величиныполучаются завышенными в 1,12-1,73 раза;– анализ расчетных значений динамических эффектов (сил и ускорений),появляющихся при перекатывании колес по геометрическим неровностямрельсовых путей, позволяет подразделить их по уровню сил и ускорений на 2составляющие: с повышенным уровнем вибродинамических эффектов, к23которым, прежде всего, относятся стыковые неровности и неровности вкрестовинах, и с низким уровнем динамических эффектов, к которым относятсянеровности типа плавного волнообразного износа рельсов, впадины и горбы вместах сварки бесстыкового пути, плавные неровности в стрелках и др.– процесс взаимодействия колеса и рельса на неровностях первой группыхарактеризуется ударным изменением сил в пределах неровности, отрывамиколесаотповерхностикатаниярельса,интенсивнымувеличениемдинамических эффектов при увеличении скорости, а также значительнымвлиянием расчетных параметров на уровень сил взаимодействия.
Придвижении колеса по неровностям второй группы во всем диапазонеисследованных скоростей (90-240 км/ч), как правило, наблюдается безотрывноедвижение колеса и сравнительно плавное изменение сил взаимодействия. Нанеровностях первой группы при увеличении скорости движения наблюдаетсяотносительно большой рост сил в контактной зоне, а на неровностях второйгруппы – на элементах буксового узла;– силы взаимодействия в отдельных элементах системы не совпадают пофазе.
Динамическое давление на шейку оси колесной пары отстает во времениот сил, действующих в контакте колеса и рельса.– для большинства неровностей с увеличением скорости движениянагрузки,динамическиесилыувеличиваются,однакодлянекоторыхнеровностей в исследованном диапазоне скоростей однозначная зависимостьсил от скорости движения не наблюдается. Ряд стыковых неровностей,неровностей в стрелке и крестовине вызывают увеличение колебания системы.Критические скорости на различных неровностях неодинаковы (изменяются вшироком диапазоне). Одна и та же неровность может вызывать резонансныеявления при движении нагрузки в одном направлении и не вызывать их придвижении в другом направлении;– масса пути, участвующая во взаимодействии системы «колесо-рельс» внаибольшем интервале изменяется на неровностях типа впадин в крестовинах.На этих неровностях диапазон изменения массы пути составляет 0,21-1,8024кг·с2/см.
В наименьшем интервале масса пути изменяется на стыковыхнеровностях (0,33-0,67 кг·с2/см);– в процессе движения колес, имеющих такие неровности, с большимискоростями наблюдаются продолжительные отрывы их от поверхности рельса.На этих участках, учитывая полную разгрузку, колесо весьма неустойчиво навкатывание гребня на рельс.
Это подтверждает настоятельную необходимостьвведения систематического контроля равномерности проката колес подвижногосостава.Однако силы взаимодействия и ускорения элементов пути и подвижногосостава зависят не только от геометрических параметров неровностей, скоростии направления движения подвижного состава.Вработе[90]рассматривалосьвлияниенекоторыхрасчетныххарактеристик элементов пути и колес (жесткости шейки рельса, контактнойжесткости, массы пути, жесткости основания рельсовой нити, коэффициентавязкого трения, жесткости диска колеса) на динамические силы контактноговзаимодействия рельса и колеса. Исследование влияния основных расчетныххарактеристик пути и подвижного состава на уровень динамических эффектоввзаимодействия колеса и рельса в пределах геометрических неровностейрельсовых нитей и колес подвижного состава позволило В.Ф Яковлеву, вдополнение к вышеизложенным, сделать следующие выводы:– уровень сил взаимодействия и ускорений расчетной системы «колесорельс» зависит не только от геометрических характеристик неровностей(возмущающих факторов), но в существенной степени предопределяетсявеличиной и соотношением основных расчетных параметров: упругодинамических характеристик рельсовых нитей и динамико-кинематическиххарактеристик подвижного состава.
Соотношения жесткостей упругих связей,масс элементов системы и коэффициентов трения в элементах связей изменяютчастоты собственных колебаний системы, декремент затухания и влияют навеличины сил и ускорений;25– изменение жесткости пути в пределах, соответствующих ее значениям наобычном пути со шпальным и монолитным подрельсовым основанием,приводит к увеличению динамических сил в контакте колеса и рельса иизменению расположения и протяженности зон отрывов колеса от рельса. Приизменении расчетных значений жесткости пути в зависимости от переменноймассы основания уровень сил взаимодействия повышается на 10-27 %, а длиназон отрыва на 14-200 %. Зависимость сил взаимодействия от величиныжесткости пути является нелинейной. С увеличением жесткости интенсивностьее влияния уменьшается. Влияние этого параметра зависит также от скоростидвижения нагрузки и вида неровностей.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
