Снижение интенсивности накопления повреждений рельсов в кривых малого радиуса (стр. 5 )

Боковая нагрузка на рельсовые нити от колес тележки при параллелограмной и искаженной по первому варианту параллелограмной ( рад) формах контура для значений угла от нуля до 3,85 мрад определяется по формулам (3.3), а для больших значений этого угла – по формулам (3.4).

Боковая нагрузка на рельсовые нити от колес тележки с искаженной по второму варианту параллелограмной формой рамы ( рад) для значений суммарного угла () от нуля до 3,85 мрад определяется по формулам (3.3), а для больших значений этого суммарного угла – по формулам (3.4).

По результатам выполненных расчетов сделан вывод, что, во-первых, боковая нагрузка растет с увеличением угла , во-вторых, боковая нагрузка от колес передней колесной пары значительно больше, чем от колес задней колесной пары.

Далее для полной картины нагружения рельсовых нитей боковыми силами от колес вагонной тележки получены аналитические зависимости сил от углов и , выполнены расчеты и построены графики изменения этих сил в процессе вписывания тележки в кривую. На рисунках 3.2 и 3.3 представлены графики распределения боковой нагрузки на рельсы при первом и втором вариантах искажения параллелограмной формы рамы. Заштрихованные участки графиков обозначают области возможных значений боковой нагрузки на рельсы от колес тележки в зависимости от изменения углов и . Каждому выбранному значению угла можно поставить в соответствие вполне определенные значения анализируемых сил для различных конструктивных форм рамы.

Из сопоставленных графиков на рис. 3.2 и 3.3 видно, что при искажении параллелограмной формы рамы по первому варианту (рис. 3.2) возникают более значительные боковые нагрузки на рельсы, нежели при втором варианте искажения этой формы.

Также следует заметить, что величины сил могут быть больше отмеченных на представленных графиках, если рассматривать весь диапазон возможных значений суммарного угла , а именно, если рад.

После того, как установлен характер изменения боковой нагрузки, передающейся на рельсовые нити от колес вагонной тележки, определены поперечные отжатия под колесами вагонной тележки. Эти поперечные отжатия пропорциональны суммарному боковому давлению колес вагонных тележек на рельсы и при установившемся движении величины постоянные. Далее определены поперечные отжатия рельсовых нитей между колесами вагонных тележек.

Геометрическая картина изгиба рельсовой нити от боковой нагрузки переднего () и заднего () колес тележки в случае, когда силы и направлены в одну сторону, представлена на рис.3.4,а, а при противоположно направленных силах и - на рис. 3.4,б. Здесь сплошной линией показана реализуемая форма рельсовой нити в окрестности точек контакта с рельсами колес тележки (точки О1 и О2), штриховыми линиями показаны возможные формы рельсовой нити между колесами тележки от боковой нагрузки только переднего колеса () или только заднего колеса ().

Рис. 3.4. Картина изгиба рельсовой нити в окрестности точек контакта с рельсами колес вагонной тележки; а) при одинаково направленных боковых нагрузках, б) при противоположно направленных боковых нагрузках на рельс от колес тележки

Поперечное отжатие рельсовой нити в точке на расстоянии от заднего колеса тележки () определяется по формуле:

, (3.5)

где в действиях (±) верхний знак соответствует форме рельсовой нити на рис. 3.4,а, нижний знак – рельсовой нити на рис. 3.4,б.

Поперечное отжатие рельсовой нити в точке на расстоянии (в средней точке отрезка О1О2)

, (3.6)

Из формулы (3.6) следует, что отжатие пропорционально алгебраической сумме наибольших поперечных отжатий под колесами тележки (); коэффициент пропорциональности

, (3.7)

Для рельса Р50 коэффициент , а для рельса Р65 . Из этих данных следует, что боковое отжатие рельсовой нити в середине отрезка рельсовой нити между колесами тележки .

В четвертой главе изложены методика и результаты экспериментальных исследований, проведенных на эксплуатируемом пути Дальневосточной железной дороги, с использованием видеосъемки и электротензометрических методов.

Целью эксперимента являлась проверка адекватности принятых математических моделей реальным условиям вписывания тележек в кривые малого радиуса. Предусматривалось решение двух основных задач.

1.  Регистрация взаимного расположения колес и головок рельсов на наружной и внутренней рельсовых нитях в выбранном сечении колеи методом видеосъемки.

2.  Одновременное определение деформаций бокового отжатия наружной и внутренней рельсовых нитей в четырех точках, соответствующих точкам соприкосновения с рельсами колес каждой вагонной тележки, проходящей через выбранное сечение рельсовой колеи.

Для проведения эксперимента были выбрана опытная кривая на участке 8519 км ПК 2 – 8520 км ПК 0 четного направления главного хода с радиусом 306 м. Путь звеньевой на деревянных шпалах, скрепление костыльное, возвышение наружного рельса 60 мм, боковой износ 14 мм, ширина колеи 1530 мм.

Для выполнения первой задачи эксперимента в выбранном сечении внутри рельсовой колеи устанавливались две видеокамеры. Просмотр отснятого видеоматериала показал, что вагонные тележки проходят кривую малого радиуса с непременным прижатием гребня передней колесной пары к наружному рельсу. Задняя колесная пара либо также прижимается гребнем к наружному рельсу, либо не касается его. При этом отмечена различная степень прижатия гребней передней и задней колесных пар к наружному рельсу. Гребень передней колесной пары плотно прижат к рельсу, а между гребнем задней колесной пары и наружным рельсом всегда имеется небольшой просвет. Это обусловлено тем, что гребень передней колесной пары прижимается к головке рельса прямой вставкой профиля гребня, а гребень задней колесной пары – выкружкой основания гребня. Такой вывод соответствует теоретическим расчетам: давление на рельс гребня колеса задней колесной пары всегда меньше давления на рельс гребня колеса передней колесной пары.

Для решения второй задачи эксперимента проводились замеры бокового отжатия рельсовых нитей одновременно в двух сечениях рельсовой колеи, расположенных друг от друга на расстоянии, равном базе вагонной тележки (1,85 м). Результаты замеров представлены в виде осциллограмм (рис. 4.1 и 4.2).

На этих осциллограммах по оси абсцисс показано время прохождение поезда, а по оси ординат - величина боковых отжатий рельсовых нитей в мм. Положительное значение величины соответствует отжиму рельсовой нити внутрь кривой, а отрицательное значение этой же величины соответствует отжиму рельсовой нити наружу кривой. Положение нулевой линии выбрано в момент, когда рельсовая нить недеформирована.

Рисунок 4.1. Образец осциллограммы бокового отжатия головки наружного рельса