Оценка безопасности движения контактно-аккумуляторного электропоезда в кривой. Конструкция тележки, страница 2

Рисунок 2 – Направление сил при движении в кривой

Величина центробежной силы (кН) в расчете на одну тележку

,                                                          (5)

где V – скорость движения, км/ч; по заданию V=120 км/ч;

ρ –  радиус кривой, м; по заданию ρ = 200 м.

 кН.

В кривой с возвышением наружного рельса линии действия веса

.                                        (6)

 кН.

и нормальной реакции опоры N не совпадают, а пересекаются под углом γ, поэтому в поперечном направлении действует сила

,                                  (7)

где   h – возвышение наружного рельса, м; по заданию h = 0,15 м;

2s – расстояние между кругами катания колёс, м; по заданию2s= 1,6 м.

 кН.

Сила С^’ частично компенсирует силу С, так что такое же по величине значение силы С_В в кривой с возвышением достигается при большей скорости движения

C_В = C – C’.                                         (8)

C_В = 179,4 – 30,3 = 149,1 кН.

Опрокидывающий момент в кривой с возвышением от силы С_В

,                                        (9)

где 

,                            (10)

где        0,5 т_В – масса вагона в расчете на одну тележку, т;

 – высоты расположения центров масс кузова, подрессо ренных масс тележки и неподрессоренных масс колесных пар над уровнем головок рельсов, м;

m_к –  масса кузова прицепного вагона, которая находится как разность масс вагона, тележек и  неподрессорен ных масс , т;

m_р –  масса рамы тележки, т; m_р = 7 т[1];

m_нп –  масса неподрессоренных частей , m_нп = 1,5 т[1].

m_к= 64,6 – 2·7 – 4·1,5 = 44,6 т.                              (11)

м.

кН·м.

Считают, что безопасность движения обеспечивается, если опрокидывающий момент меньше восстанавливающего момента от силы тяжести на плече  s  с коэффициентом запаса 2

,                                           (12)

где

.                                             (13)

кН·м.

Тогда из условия (12) для обеспечения безопасности движения опрокидывающий момент должен быть равен

кН·м.

Из выражений (9), (8), (5) для данного значения опрокидывающего момента определим значение максимально допустимой скорости движения электропоезда ЭР9 в кривой заданного радиуса. После проведённых преобразований и вычислений получили, что максимальная скорость движения электропоезда в кривой не может превышать 90 км/ч.

1.5 Силы, действующие на тележку при движении в кривой

При входе в кривую на переднее наружное колесо со стороны наружного рельса начинает действовать направляющее усилие Y₁, которое понуждает экипаж двигаться по окружности вокруг центра кривой O. Вписывание тележки в кривую показано в графическом приложении ( лист 2 ). Экипаж, двигавшийся с линейной скоростью V, начинает вращаться вокруг точки О с угловой скоростью

,                                                        (14)

где ρ – радиус вращения, т. е. перпендикуляр, опущенный из центра кривой на продольную ось экипажа. Основание перпендикуляра – точка Ω,

с^-1.

Абсолютная скорость V_абс любой точки тележки, в частности центра переднего внутреннего колеса А, направлена перпендикулярно радиусу, проведенному из точки О в данную точку, и равна по величине

.                                                   (15)

Величины и направления абсолютных скоростей всех точек тележки будут различны. Для дальнейших рассуждений и расчетов удобно представить абсолютную скорость каждой точки как сумму переносной и относительной скоростей. Нам известна величина и направление скорости Vв точке Ω. Тогда можно выразить абсолютную скорость точки А  как векторную сумму переносной скорости  в точке Ωи относительной скорости точки А во вращательном движении ее вокруг точки Ω