Сили, що діють на відчеп та їх визначення.
Лекція №1. Основи динаміки скочування вагонів з гірки. Диференційне рівняння руху відчепа і методи його розв’язання. Характеристика діючих сил.
Сили, що діють на відчеп та їх визначення.
Рух відчепів на сортувальній гірці здійснюється під впливом зовнішніх сил, які поділяють на:
- рушійні сили (F): профільна сила (від нахилу ділянки колії), сила тяги локомотива, сила дії прискорювачів, осаджувачів, підштовхувачів;
- сили опору руху (W): сила основного опору руху (викликана тертям підшипників в буксах колесних пар), сила опору повітряного середовища та вітру, сили опору від стрілочних переводів, кривих ділянок колій, снігу та інею, гальмових засобів (уповільнювачів, гальмових башмаків).
У теорії та практиці розрахунків сортувальних гірок прийнято, (умовилися)
1) що усі сили прикладені до центру ваги (ЦВ) вагона (відчепа),
2) користуватися у розрахунках питомими величинами сил (величина сили F віднесена на одиницю ваги відчепа Q), тобто :
кгс/тс або ‰.
На вагон, що знаходиться на похилій площині, яка має кут нахилу g до горизонтального рівня (рис. 1.1), діє паралельна похилій площині профільна сила Fпр, величина якої визначається
Зважаючи, що у межах кутів g < 3о, які застосовуються на гірках, з достатньою для інженерних розрахунків точністю справедливо sing @ tgg, і величину Fпр можна розрахувати
де і - уклон елемента профілю, ‰.
Питома величина цієї сили становить
тобто чисельно дорівнює уклону колії з розмірністю кгс/тс або ‰.
Узгоджуючи напрямки руху вагонів і дії профільної сили, приймають спуски у напрямку скочування як додатні уклони (+і), а підйоми - як від’ємні (-і).
Питома робота профільної сили на переміщенні DS (м) зі сталим уклоном і визначається
і дорівнює профільній висоті (м) ділянки DS (рис. 1.1).
Основнимназивають опір руху вагонів на прямій горизонтальній колії, що виникає внаслідок: тертя між собою буксових вузлів, тертя кочення між колесами та рейками, ударів на стиках, місцевих викривлень колії у плані та профілі. Величина цього опору залежить від безлічі факторів (конструкції, технічного стану та ваги вагона, стану колії, температури та вологості середовища і т.п.), тому являє собою випадкову величину. Питома (на 1 тс ваги вагона) величина основного опору руху вагонів (wо) визначається шляхом експериментальних досліджень на діючих гірках. Параметри та закон розподілення wо залежать від вагової категорії вагонів і типу підшипників.
Для вагонів з роликовими підшипниками величина wо має гама-розподілення, а з підшипниками ковзання нормальне розподілення.
Питома (на 1 тс ваги вагона) величина опору руху відчепів від повітряного середовища і вітру визначається з допомогою емпіричного виразу:
( 10.1)
де Cх - коефіцієнт повітряного опору одиночних вагонів або першого вагона у відчепі;
Cххi - коефіцієнт повітряного опору і-го (окрім першого) вагона у відчепі;
S, Si - площа поперечного перетину відповідно першого (або одиночного) та і-го (окрім першого) вагонів у відчепі, м2;
Qi - вага і-го вагона у відчепі, тс;
n - кількість вагонів у відчепі;
t - температура зовнішнього повітря, оС;
Vр - результуюча (відносна) швидкість вагона з урахуванням напрямку вітру.
Відносна швидкість Vр визначається як векторна різниця швидкостей вітру 
і вагона 
, тобто 
Скалярне значення Vр може бути розраховане як:
(1.2)
де 
- кут між напрямом скочування вагона і напрямом вітру;
V, Vв – відповідно швидкості вагону і вітру.
Кут обдуву 
між вектором відносної швидкості 
і напрямком руху вагона розраховується:
( 1.3)
При кутах 
розрахунки Vр і з достатньою точністю можливо виконувати таким чином:
(1.4)
У формулах (1.2) і (1.4) знак “+” приймають при зустрічному вітрі, а “–” при попутному.
Величини S, Cx, Cxx в (1.1) приймаються по таблиці у залежності від роду вагона та кута обдуву .
Опір снігу та інею враховується для зимових умов у межах стрілочної зони після пучкової гальмової позиції та на сортувальних коліях, питома величина якого wсн визначається по таблиці в залежності від вагової категорії вагона та температури зовнішнього повітря.
Питома робота сил опору руху вагона на переміщені DS (м) становить, тсм/тс:
- основного 
;
-середовища і вітру 
;
- снігу та інею 
.
Криві ділянки колії створюють додатковий опір руху вагонів внаслідок тертя в шкворневих вузлах вагонів при вході та виході з кривої, від тертя гребенів коліс об зовнішню рейку кривої. Величина цього опору визначається експериментальним шляхом. Дослідженнями встановлено, що опір від кривих є величина випадкова і залежить від типу буксового вузла вагона, швидкості його скочування та величини кута повороту. Середня величина питомої роботи опору руху від кривої (тсм/тс) визначається:
- для вагонів з роликовими підшипниками 
; (1.5)
- для вагонів з підшипниками ковзання 
, (1.6)
де jкр - кут повороту кривої, град;
V - середня швидкість скочування вагона в кривій, м/с.
Середня величина питомого опору руху від кривої становить, кгс/тс
,
де K - довжина кривої, м.
Опір руху від стрілочних переводів включає дві складові частини: опір від стрілочної переводної кривої (при слідуванні на бокове відхилення) і опір, що виникає внаслідок взаємодії (ударів, тертя) коліс вагона з гостряками, хрестовиною, контрейками стрілочного перевода. Величина першої складової частини визначається з допомогою (1.5) або (1.6). Друга складова частина оцінюється питомою роботою сил опору від ударів, середнє значення якої (як випадкової величини) визначається незалежно від типу підшипників, тсм/тс
, (1.7)
де V - середня швидкість скочування вагона по стрілочному переводу, м/с.
Середня величина питомої роботи сил опору руху від кривих і стрілочних переводів в межах маршрута або окремої ділянки скочування вагона розраховується, тсм/тс:
- для вагонів з роликовими підшипниками
;
- для вагонів з підшипниками ковзання
,
де n, Sjск - кількість стрілочних переводів і сума кутів повороту (включаючи стрілочні), град, на маршруті чи ділянці скочування;
V - середня швидкість вагона на маршруті (ділянці) скочування, м/с.
Дата добавления: 2015-10-19; просмотров: 1377;