РОЗДІЛ 2
Теоретичні дослідження ЗНОСУ ГРЕБЕНІВ БАНДАЖІВ ЛОКОМОТИВІВ
Як відомо, спрямування екіпажів рейковою колією здійснюється завдяки традиційно
сформованої конструкції колісних пар і особливому профілю поверхонь кочення
коліс, що включає основну ділянку і гребінь. Незважаючи на велике різноманіття
профілів коліс на залізницях світу, форма їх гребенів має багато загального.
При русі екіпажа по рейковій колії, в залежності від поперечного положення
колісних пар відносно подовжньої осі колії, можуть мати місце три варіанти
контактування коліс з рейками: одноточковий контакт по поверхні кочення
(основний контакт) без гребеневого торкання, двохточковий контакт з одночасним
обпиранням по поверхні кочення і по поверхні гребеня, одноточковий гребеневий
контакт [105].
Найбільший час роботи колісної пари займає одноточковий контакт по поверхні
кочення, характерний для режимів руху з малими швидкостями в прямих ділянках
шляху і кривих великого радіуса. Двохточковий контакт характерний для руху в
прямих ділянках шляху і в кривих великого радіуса зі швидкостями вище критичних
по стійкості руху, а також при русі в кривих малого радіуса протягом тривалого
часу. Тривалий двохточковий контакт може мати місце також при будь-яких режимах
руху, як у кривих, так і в прямих ділянках колії при порушенні геометрії
установки колісних пар у рамах візків і при великій різниці діаметрів коліс
колісних пар. При двохточковому контакті, короткочасному чи тривалому, має
місце складний динамічний процес перерозподілу вертикальних, нормальних і
дотичних навантажень і швидкостей ковзання. Чистий гребеневий контакт може мати
місце тільки при відриві поверхні кочення колеса від рейки, тобто у випадку
сходу колеса з рейки, і є аварійним випадком взаємодії колеса з рейкою.
Параметри контактування поділяються на геометричні, кінематичні і динамічні чи
силові. В індексах перерахованих нижче параметрів позначені: I ? перший
(основний) контакт колеса з рейкою, тобто контакт по поверхні кочення; II ?
другий контакт – контакт гребеня колеса з рейкою; j ? номер колеса в колісній
парі (j=1 ? ліве колесо по ходу руху екіпажа, j=2 ? праве колесо); k ? номер
колісної пари у візку (k=1, 2, 3); m ? номер візка (m=1, 2).
При двохточковому контакті мають місце дві системи параметрів, відповідно для
основного (I) контакту і гребеневого (II) контакту. Прийнято наступну систему
позначення контактів: основні контакти ? ; гребеневі контакти ? (рис. 2.2). У
загальному випадку контакти будуть мати позначення з урахуванням номерів
колеса, колісної пари і візка: , .
2.1. Геометричні параметри гребеневого контактування колеса з рейкою
До геометричних параметрів контактування колеса з рейкою відносяться:
- , , , , , ? координати точок контактів у системі координат профілю колеса,
відповідно для першого і другого контактів (рис. 2.2);
- – радіуси по кругах кочення, відповідно для першого і другого контактів
j-того колеса k-ї колісної пари m-го візка;
; , (2.1)
де ? радіус колеса по кругу катання на початку координат .
- ? ухили профілю колеса в першому і другому контактах j-того колеса k-ї
колісної пари m-го візка;
- 2 ? відстань між початками координат і систем координат профілів коліс
колісної пари;
- 2E ? відстань між середніми точками поверхонь кочення рейок – початками
координат і систем координат профілів рейок.
Величини 2А і 2Е визначаються з наступних співвідношень (рис. 2.1):
, (2.2)
де bб – ширина бандажа; bр – ширина головки рейки.
Рис. 2.1. Схема розташування колісної пари в рейковій колії
Сумарний зазор у рейковій колії визначається по формулі:
, (2.3)
де b – товщина гребеня.
В табл.2.1 приведені значення сумарного зазору колісної пари в рейковій колії
для різних сполучень параметрів колісних пар і рейкової колії. Відстань між d
осями і систем координат колеса і рейки при симетричному розташуванні колісної
пари в колії буде дорівнювати:
Як видно з табл. 2.2, значення сумарного зазору в рейковій колії коливається
від 9,2 до 46,0 мм. При обліку припускового зносу голівки рейки, максимальне
значення зазору може досягати 53 мм.
Таблиця 2.1
Значення сумарного зазору в колії для різних сполучень параметрів колісних пар
і рейкової колії
Ширина колії,
Міжбандажна відстань,
Товщина гребеня, bг
3 ГОСТ 11018
«МІНЕТЕК»
Максимальна з урахуванням віджаття рейки
Sмакс*= 1535
Тмакс.=1443
макс.
28,2
37,0
12,75
мін.
42,0
42,0
14,25
Тном.=1440
макс.
31,2
40,0
14,25
мін.
45,0
45,0
15,75
Тмин.=1439
макс.
32,2
41,0
14,75
мін.
46,0
46,0
16,25
Максимальна Sмакс= 1528
Тмакс.=1443
макс.
21,2
30,0
9,25
мін.
35,0
35,0
10,75
Тном.=1440
макс.
24,2
33,0
10,75
мін.
38,0
38,0
12,25
Тмин.=1439
макс.
25,2
34,0
11,25
мін.
39,0
39,0
12,75
Номінальна Sном.= 1520
Тмакс.=1443
макс.
13,2
22,0
5,25
мін.
27,0
27,0
6,75
Тном.=1440
макс.
16,2
25,0
6,75
мін.
30,0
30,0
8,25
Тмин.=1439
макс.
17,2
26,0
7,25
мін.
31,0
31,0
8,75
Мінімальна Sмин.= 1516
Тмакс.=1443
макс.
9,2
18,0
3,25
мін.
23,0
23,0
4,75
Тном.=1440
макс.
12,2
21,0
4,75
мін.
26,0
26,0
6,25
Тмин.=1439
макс.
13,2
22,0
5,25
мін.
27,0
27,0
6,75
На рис. 2.2 показано приклад розташування контактів при двухточковому
контактуванні в системі координат профілю колеса . Початок координат профілю
колеса прийнято на поверхні кочення колеса в її середині у вертикальній
площині, що проходить через вісь обертання колісної пари. Ось ? рівнобіжна осі
обертання колісної пари. Ось направлена вертикально вверх. Ось перпендикулярна
осям , і спрям
- Київ+380960830922