Расчет устойчивости колесной пары против схода с рельс по условию вкатывания платформы модели 23-469

Настоящий расчет выполнен с целью оценки  устойчивости колесной пары против схода с рельс по условию вкатывания платформы модели 23-469 (далее по тексту рамы), переоборудованной под перевозку контейнеров.

Расчет производится в соответствии с «Нормами для расчета и проектирования вагонов, железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных)», 1996 г. (далее по тексту «Нормами...»).

В соответствии  с  «Нормами…» расчет проводится для двух расчетных случаев:

 - ударном входе вагона в кривую, при проходе стрелок на боковой путь, интенсивном вилянии тележки при движении с максимальной скоростью по прямому участку пути, при интенсивных боковых колебаниях кузова  и сопутствующих невыгодных обстоятельствах взаимодействия колесной пары и пути;

 -  экстренном торможении тяжеловесного поезда на малой скорости с головного локомотива, при прохождении составом кривого участка пути, когда возникающие значительные квазистатические усилия сжатия состава могут привести к перекосу вагона в колее и появлению больших поперечных сил взаимодействия колес с рельсами;

1   ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА

1.1  Рама платформы модели 23-469, переоборудованная под перевозку контейнеров.

Таблица 1 - Исходные данные

Наименование		Обозначение	Величина
Вес вагона (брутто),т		Gb	86,2
Тара, т		T	25,2
Число осей вагона		n	4
Число осей тележки		n1	2
Конструкционная скорость, км/ч		V	120
Длина вагона по осям сцепления автосцепок, м		2Lc	25,22
База вагона, м		2l	19
Расстояние между упорными плитами автосцепок, м		2L	22
Длина корпуса автосцепки от оси сцепления до хвостовика, м		a	1
Высота центра тяжести платформы от уровня головок рельсов (при установке на платформе контейнеров типоразмера 1АА, высотой 2,591 м), м		hц	2,064
Высота центра тяжести порожней платформы от уровня головок рельсов, м			0,9
Высота рабочей плоскости пятника, м		hn	0,79
Высота от уровня головок рельсов до продольной оси автосцепок, м	порожней платформы	ha	1,08
	груженой платформы		1,04

2   РАСЧЕТ  УСТОЙЧИВОСТИ КОЛЕСНОЙ ПАРЫ  ПРОТИВ СХОДА С РЕЛЬСА

2.1  Коэффициент устойчивости колесной пары против схода с рельса (по условию вкатывания) определяется по формуле

,                  (1)

где   b - угол наклона образующей конусообразной поверхности гребня колеса с горизонталью. Для новых колес с профилем по ГОСТ 9036-88 b=60⁰;

m- коэффициент трения поверхностей колес и рельсов, m =0,25;

Рв  - вертикальная нагрузка от набегающего колеса на рельс;

Рб - боковое усилие взаимодействия гребня набегающего колеса и головки рельса;

 - допускаемое значения коэффициента запаса устойчивости.

Для первого расчетного случая формула (2) имеет окончательный вид

,     (2)

где - сила тяжести обрессоренных частей вагона, действующая на шейку оси колесной пары;

        - сила тяжести необрессоренных частей вагона, приходящихся на колесную пару;

       - расчетное значение коэффициента вертикальной динамики экипажа, приближенно принимается ,  определяется согласно «Нормам…»;

         – расчетное среднее значение рамной силы, определяется согласно «Нормам…»;

        – расчетное значение коэффициента динамики боковой качки, приближенно принимается ;

       2b – расстояние между серединами шеек оси,  2b=2,03 м;

l – среднее расстояние между точками контакта колес с рельсами, принимается l=1,58 м;

       а_1,2 – расчетные расстояния от точек контакта до середины шеек, принимается a=0,250 м и a=0,220 м;

r – радиус средне изношенного колеса, по ГОСТ 9036-88, принимается r=0,45 м.

Среднее значение коэффициента вертикальной динамики, определяется согласно «Нормам…»

 ,                          (3)

где а – коэффициент для обрессоренных частей тележки, а=0,1;

b – коэффициент, учитывающий влияние числа осей тележки под одним концом вагона;

V – расчетная скорость движения, V=33 м/с;

f_ст – статический прогиб рессорного подвешивания.

Расчетное среднее значение рамной силы, определяется по формуле

 ,                                                  (4)

где   Р₀ – расчетная статическая осевая нагрузка;

d– коэффициент, учитывающий тип ходовых частей вагона, d=0,003;

остальные обозначения см. формулу (4).

Расчет производится для порожнего и груженого состояний вагона при конструкционной скорости.

Для второго расчетного случая коэффициент запаса устойчивости определяется по формуле

(5)

где   Р_Т - вертикальная нагрузка от тележки на путь с учетом ее обезгрузки при эксцентричном действии продольных сил;

         Р_ТСТ - вертикальная статическая нагрузка от тележки на путь;

j и a -  коэффициенты перекоса;

N - расчетные продольные сжимающие силы, действующие на автосцепки вагона;

         2d₀ -  суммарный поперечный разбег рамы платформы относительно оси пути в направляющем сечении (по шкворню);

         2l,2L,2Lс - соответственно база вагона, расстояние между упорными плитами автосцепок и длина вагона по осям сцепления автосцепок;

         а – длина корпуса автосцепки от оси сцепления до конца хвостовика;

hn, ha, hц, - соответственно высоты рабочей плоскости пятника, оси автосцепки и центра тяжести вагона над уровнем плоскости головок рельсов;

hр – возвышение наружного рельса в кривой;

          2S  – расстояние между кругами катания колес, 2S=1,6 м;

R – радиус кривой, R=250 м.

Вертикальная нагрузка от тележки на путь с учетом ее обезгрузки под действием продольной силы, вызванной разностью высот осей автосцепок исследуемого и соседнего вагонов, определяется по формуле

  ,          (6)

где  Δh – разность уровней осей автосцепок в соединении 2-х вагонов,           Δh = 0,08 м;

        Св - вертикальная жесткость рессорного подвешивания одной тележки.

Остальные обозначения см. формулу  (3).