|
|
|
содержание .. 1 2 3 ..
Основные части экипажа
.
Любая подвижная единица имеет
:
1.
Необрессоренную часть
(
колёсные пары и буксовые узлы
)
характеристика
:
масса
— m
к
.
2.
Комплекты пружин
(
рессор
)
характеристика
:
жёсткость
—
Жр
.
3.
Опирающиеся на рессоры кузов
—
надрессорное строение
(
обрессоренная масса
)
харак‐
теристика
:
масса
—
М
куз
.
Колебания кузова
.
Возвратно‐поступательные
:
1.
Подпрыгивание
–
кузов на рессорах перемещается вверх и вниз
(
ось
z).
2.
Подёргивание
—
кузов на рессорах смещается вдоль оси пути
(
ось
X).
3.
Относ
—
кузов на рессорах смещается поперёк пути
(
ось
Y).
Вращательные
:
4.
Виляние
—
вокруг вертикальной оси
Z.
5.
Боковая качка
—
вокруг продольной оси
X.
6.
Галопирование
—
вокруг поперечной оси
Y.
Модель колебаний обрессоренных масс
.
Р
инерц
=
М
куз
y
куз
Р
1
‐реак
= f
р
y
куз
Р
2
‐реак
=
Ж
р
y
куз
М
куз
—
масса кузова представляется в виде сосредоточенной массы
,
приведённой к колесу
.
Ж
р
—
жёсткость рессорного подвешивания
,
приведённая к колесу
.
f
р
—
коэффициент вязкого трения рессор
.
y
куз
—
вертикальное динамическое перемещение центра тяжести кузова при колебаниях на
рессорах
.
Неровности на пути
.
Делятся на
:
1.
Явные или геометрические
—
делятся
на
неровности
продольного
профиля
(
устанавлива
-
ются
нивелировкой
по
головке
рельса
)
и
микронеровности
на
поверхности
катания
головок
рельсов
,
вызванные
волнообразным
износом
рельсов
(
измеряются
специальными
прибо
-
рами
).
2.
Неявные
(
потайные
)
или
силовые
,
образующиеся
из
-
за
неплотного
прилегания
элементов
верхнего
строения
пути
друг
к
другу
и
проявляющиеся
при
выборке
этих
люфтов
под
на
-
грузкой
.
Ординаты
неровности
на
пути
представляют
собой
сумму
ординат
геометрических
и
силовых
неровностей
.
В
случае
наличия
этих
неровностей
при
взаимодействии
колеса
и
рельса
возникает
вертикальная
геометрическая
сила
инерции
P
нп
.
Несовершенства
колёс
.
1.
Дисбаланс
D —
несовпадение центра тяжести колеса с центром вращения
.
Дисбаланс мо‐
жет иметь одно место из‐за неравномерного распределения металла по сечению колеса
,
эксцентричной насадки колеса на ось
(
допускается до
1
мм
),
неравномерности проката
или износа колеса по среднему кругу
(
ползун допускается ПТЭ до
2
мм
).
Дисбаланс создаёт центробежную силу
,
максимальная вертикальная составляющая
которой на рельс равна самой центробежной силе при расположении центра тяжести в
нижней точке
.
Дисбаланс на наших дорогах не нормирован
,
но при существующих допусках его величина
может достигать
28
Нм
.
2.
Овальность колёс допускается до
1
мм
.
3.
Неравномерность износа колеса в поперечном сечении
.
Все эти несовершенства колёс
,
которые могут также быть представлены в виде неровностей на
колёсах
(
по аналогии с путём геометрических и силовых
),
вызывают возникновение
дополнительных инерционных сил
P
нк
.
Модель колебаний неподрессоренных масс колеса на пути
.
m
к
—
необрессоренная масса
.
m
п
—
фиктивная масса пути
.
Жк
—
жёсткость колеса
.
Жп
—
жёсткость пути
.
f
o
—
параметр вязкого трения
.
—
функция суммарной неровности пути и колеса
.
y —
вертикальное перемещение массы
.
Неровности на пути и колёсах по протяжённости разбиты на два вида
:
1.
Изолированные
—
расположены отдельно и влияние их на силы инерции заканчивается до
следующей неровности
.
2.
Непрерывные
—
примыкают друг к другу
.
Неровности на пути
.
При рассмотрении изолированной неровности на пути обычно принимают
,
что она очерчена по
косинусоиде
(
наиболее неблагоприятная форма неровности
):
η
(
x
)
=
a
2
°
(
1
−
cos
2
π
x
l
)
Где
a —
наибольшая ордината
(
амплитуда
)
неровности длинной
l.
Средний уклон этой неровности
i=2a/l
и тогда при замене
x=vt
получаем
η
(
x
)
=
a
2
°
(
1
−
cos
2
π
Vt
l
)
.
Решая это уравнение можно
получить величину дополнительного прогиба рельса
y,
вызванного неровностью
n(t),
а затем и
величину
P
нп
.
Непрерывные неровности на колесе
.
При рассмотрении непрерывной неровности на колесе её вид может быть принят по уравнению
синуса
:
η
(
x
)
=
a
°sin
(
ω
t
+
ϕ
)
Где а
–
наибольшая ордината
(
амплитуда
)
неровности
.
w –
круговая частота вынужденных колебаний
.
ϕ
—
начальная фаза колебаний
.
Решение уравнения для колебаний при такой форме неровности принимает вид
:
y = a n sin(wt+f+e).
где
n –
коэффициент динамичности
,
который показывает
,
во сколько раз общий динамический
прогиб рельса больше
,
чем статический
.
e —
фаза запаздывания
(
максимального перемещения по отношению к максимальной силе
).
Расчёт пути на прочность
,
принятый в инженерной практике
.
Очень большой вклад в методику расчёта министр путей сообщения Петров
.
Он предложил отойти
от статического расчёта железных дорог
.
Вышли правила расчёта пути на прочность
(1950
е
)
Окончательная редакция
.
Методика оценки воздействия подвижного состава на путь по условиям
обеспечения его надёжности
.
Сфера применения методики
.
Методика распространяется на конструкции верхнего строения пути с рельсами длиной
12,5
и
25,0
м
,
в тои числе на рельсовые элементы стрелочных элементов
(
передний рельс рамного рельса
соединительных путей
),
предназначенные для эксплуатации на Российских железных дорогах
колеи
1520
мм для скоростей движения поездов до
140
км
/
ч
.
Для скоростей движения пассажирских поездов свыше
140
км
/
ч в расчётах необходимо
применять результаты испытаний конкретных типов подвижного состава
.
Эта методика не распространяется на зону стыка
.
Модель пути
.
Основные положения
.
1.
Рельс считается балкой бесконечно большой длины неизменного сечения
,
лежащей на
сплошном однородном упругом
(
равноупругом
)
основании
,
где реакции основания счита‐
ются двухсторонними
,
линейно зависящими от просадки основания
.
q =
‐
Uy (1)
Где
q –
реакция основания
—
упругий линейный отпор Н
/
м
.
у
—
упругий прогиб балки
,
м
.
U —
коэффициент пропорциональности
,
называемый модулем упругости подрельсового
основания
,
Н
/
м
2
Па
,
кгс
/
см
2
.
Знак минус в формуле
(1)
означает
,
что отпор направлен в сторону противоположную
направлению действия внешней силы
(
и прогибу
).
Модуль упругости подрельсового основания численно равен линейной реакции
основания
,
отнесённой к единице прогиба
,
т
.
е
.
является как бы жёсткостью единичного
столбика основания
.
Двусторонность основания означает
,
что подрельсовое основание сопротивляется не
только давлению на него рельса
,
но и отрыву рельса от основания
.
2.
Неупругие сопротивления в расчёте не учитываются
.
3.
Рельс рассматривается как невесомая балка
,
т
.
е
.
напряжениями и деформациями от собст‐
венного веса пренебрегают
.
4.
Предполагается
,
что упругая линия изгиба рельса под действием динамической нагрузки
имеет ту же форму
,
что и упругая линия изгиба
,
возникающая под действием соответст‐
вующей статической нагрузки
,
т
.
е
.
решается квазистатическая задача
.
5.
Характеристики пути
(U, |
σ
|,
и др
. )
считаются детерминированными
(
неслучайными
,
по‐
стоянными
)
величинами
.
Схема моделей рельса
.
1.
Сплошное основание
.
2.
Упруго прерывистое основание
.
Аналитическое решение при загрузке вертикальной сосредоточенной силой Р
.
(
Схема А
—
сплошное упругое основание
).
Модель взаимодействия пути и подвижного состава
.
1.
При расчёте принимается принцип независимости действия сил
,
т
.
е
.
принцип суперпози‐
ции сложения напряжений и деформаций от разных сил
.
2.
Расчёт выполняется на действие вертикальных сил от колёс к рельсам
,
которые приложены
статически
,
не перемещаясь вдоль пути
,
но их величина определяется с учётом динамики
.
Она складывается из статического давления колеса на рельс и динамических добавок
,
воз‐
никающих при колебаниях кузова и необрессоренных масс подвижного состава при нали‐
чии несовершенств пути и колёс
:
Р
вер
=
Р
ст
+
Р
р
+
Р
нп
+
Р
нк
Где Р
вер
—
динамическая сила
.
Р
ст
—
статическая сила
.
Р
р
+
Р
нп
+
Р
нк
—
динамические добавки
.
Р
р
—
инерционная сила
(
колебания кузова на рессорах
).
Р
нп
—
из‐за колебаний на неровностях пути
.
Р
нк
—
из‐за колебаний на неровностях колёс
.
3.
Предполагается
,
что при движении колеса не отрываются от рельса
(
движение без удара
).
4.
Считается
,
что конструкции верхнего строения пути и подвижного состава находятся в ис‐
правном состоянии
—
соответствуют ПТЭ
.
Принимается
:
неровность на колесе до
2,0
мм
(
ползун
),
а геометрические характеристики колеи удовлетворительного состояния пути
.
5.
Рельс рассчитывается только на нормальные напряжения изгиба
:
Местные
,
в том числе контактные напряжения не учитывают
.
Вертикальные силы считываются приложенными в плоскости симметрии рельса
,
т
.
е
.
не
учитывается подуклонка рельсов
.
Влияние поперечных сил и эксцентриситета приложения вертикальных сил учитывается
коэффициентом
f (
найден из испытаний
,
зависит от типа подвижной единицы и радиуса
кривой
).
Определение температурных горизонтальных продольных сил в плетях бесстыкового пути
производится согласно ТУ по устройству
,
укладке
,
содержанию и ремонту бесстыкового
пути
.
6.
В расчёте принимаются вероятностные значения воздействий
.
Вертикальные силы от расчётного колеса принимаются как максимально‐вероятные
значения Р
расч
,
а остальные колёса будут иметь средние значения Р
ср
.
Результаты многочисленных испытаний различных типов подвижного состава показали
,
распределение среднеквадратического отклонения динамической вертикальной нагрузки
колеса на рельс подчиняется нормальному закону
(
распределение Гаусса
).
Кривая
распределения по нормальному закону имеет симметричный холмообразный вид и
характеризуется двумя параметрами
:
математическим ожиданием
(
средним
)
и
среднеквадратическим отклонением
.
Исходя из многолетнего опыта для расчётного воздействия колеса
,
была принята
содержание .. 1 2 3 ..
|
|
|