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

1 Оценка безопасности движения контактно-аккумуляторного электропоезда в кривой

1.1 Конструкция тележки

Для проведения расчетов на основе чертежа рамы тележки строится ее расчетная схема. В расчетной схеме элементы рамы заменяются стержнями, оси которых проходят через центры тяжести поперечных сечений этих элементов. Для удобства расчетов все остальные стержни условно принимаются лежащими в одной плоскости – расчетной плоскости рамы на уровне центра тяжести боковины рамы. Буксовые направляющие изображаются вертикальными стержнями, длина которых принимается равной расстоянию от уровня осей колесных пар до уровня расчетной плоскости рамы. Кронштейны крепления поводков представлены Г– образными консолями в местах установки пружин рессорного подвешивания. Расчетная схема тележки представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Расчетная схема тележки электропоезда ЭР9

Краткое описание конструкции тележки

Унифицированная тележка прицепных вагонов электропоездов – двухосная, бесчелюстная, с двухступенчатым рессорным подвешиванием. В буксовом и центральном подвешивании использованы винтовые цилиндрические пружины и гасители колебаний: фрикционные – в первой и гидравлические – во второй ступени.

Рама тележки сварная, Н-образной формы. Боковина сварена из двух штампованных профилей и усилена в средней части накладками. К боковинам приварены литые буксовые направляющие со съемными наличниками из антифрикционного чугуна. Места сварки боковых и поперечных балок усилены накладками.

Рама тележки через пружины опирается на балансиры, подвешенные к корпусу буксы. С крышкой буксы соединен поводок фрикционного гасителя колебаний, закрепленного на боковине.

Центральное подвешивание, развязывающее кузов и раму тележки в поперечной вертикальной плоскости, состоит из надрессорного шкворневого бруса, четырех комплектов двухрядных винтовых пружин, двух поддонов для установки этих пружин, четырех двойных подвесок для подвешивания поддонов на боковинах рамы и наклонных гидравлических амортизаторов. Благодаря наклону амортизаторы гасят как вертикальные, так и поперечные колебаниянадрессорного строения.

1.2 Расчет осевой нагрузки

Рама тележки находится под действием собственного веса элементов рамы, представляемого равномерно распределенной нагрузкой интенсивности q; веса кузова, веса подвешенных аккумуляторных батарей и устройства их вентиляции, реакций рессорных подвесок.

Вес кузова и надрессорных шкворневых балок центрального подвешивания Р'_к приложен к раме в местах крепления люлечных подвесок. Величина сил Р'_к зависит от загрузки вагона.

Перечисленные нагрузки уравновешиваются реакциями пружин буксового подвешивания.

Определим массу вагона с учетом массы аккумуляторных батарей и пассажиров, находящихся в вагоне. Число посадочных мест в прицепном вагоне электропоезда ЭР9 равно 107. С учетом стоячих пассажиров их общая масса

m_П = 107·1,5·70 = 11,2 т.                                           (1)

Масса аккумуляторных батарей равна 13,64 т. Примем это значение с коэффициентом 1,2 для того, чтобы учесть массу железного каркаса, подвешенного под прицепным вагоном для расположения аккумуляторов. Тогда получим 16,4 т.

Масса прицепного вагона равна 37 т, тогда его масса с учетом аккумуляторов и пассажиров

m_В = 37 + 16,4 + 11,2 = 64,6 т.                           (2)

Определим нагрузку на ось, т/ось

.                                                 (3)

 т/ось.

Масса моторного вагона с учетом массы пассажиров равна            71,2 тонны [1], а нагрузка на ось 17,8 т/ось [1]. Как видно из расчетов, масса моторного вагона электропоезда ЭР9 превышает массу прицепного вагона, следовательно на прицепном вагоне можно использовать в центральном и буксовом подвешивании пружины от моторного вагона, которые выдерживают большую нагрузку ( 17,8>16,15 т/ось ). В графической части проекта ( лист 1 ) представлена тележка прицепного вагона электропоезда ЭР9.

1.3 Вертикальная статическая нагрузка

Нагрузка от оси на рельс 2П_ст, кН, определяется как

,                                        (4)

гдеm_В – масса вагона.

 кН.

Здесь и далее для упрощения расчетов принимаем  g= 10 м/с².

1.4 Опрокидывающий момент от действия центробежной силы

При движении экипажа в кривой на него действуют распределенные по всей массе центробежные силы, которые мы заменяем равнодействующей С, приложенной в центре масс и направленной в сторону наружного рельса. Направление сил при движении электропоезда в кривой показано на рисунке 2.