Нормативная ширина колеи

Допускаются отклонения по уширению до +8 мм ипо сужению до - 4 мм, а на участках со скоростью движения не свыше 50 км/ч соответственно до +10 и - 4 мм.

В курсовой работе необходимо для заданного экипажа (локомотива или вагона) определить оптимальную и минимально-допустимую ширину колеи в кривой данного радиуса, сравнить ее с нормативной и сделать соответствуюший вывод о характере вписывания данного экипажа в кривую.

Определение оптимальной ширины колеи. При определении оптимальной ширины колеи за исходную принимают схему свободного вписывания. На рисунке 17 представлена схема такого вписывания для трехосной тележки с учетом разбегов крайних осей.

Рис. 17. Схема свободного вписывания трехосной тележки в кривую

Для двухосной тележки принципиальная схема сохраняется такой же (без средней оси). Точкой О обозначен центр вращения тележки. При свободном вписывании он находится на задней оси и внутреннее колесо этой оси своим гребнем касается внутренней нити кривой, не взаимодействуя с ней. [1,6]

Оптимальная ширина колеи ,мм, определяется по формуле

= ,

где - максимальная ширина колесной пары;

- стрела изгиба наружного рельса при хорде АВ, мм,

- допуск на сужение колеи.

Величина стрелы определяется по формуле

,

где - расстояние от центра вращения тележки до геометрической оси первой колесной пары, равное в данном случае длине жесткой базы L, мм;

R -радиус кривой, мм;

b - расстояние от оси первой колесной пары до точки касания гребня колеса с рельсом, определяемое по формуле,

где r - радиус колеса, мм;

t - расстояние от поверхности катания до точки прижатия гребня к боковой грани готовки рельса (глубина касания); принимается равным 10 мм,

tg - тангенс угла наклона рабочей поверхности гребня колеса к горизонту (угол для нового вагонного колеса равен 60°, для локомотивных бандажей — 70°);

S = 1520 мм.

Значения величин L, r, представлены в таблице 9.

Полученное значение сравнивают с нормативным [S] по данным таблицы 10. Если ≤[S], то принимают нормативную ширину колеи. Если же окажется больше [S], то необходимо определить минимально допустимую ширину колеи.

Определение минимально допустимой ширины колеи. В этом случае за исходную принимают схему заклиненного вписывания (см. рис. 18, 19).

Учитывая, что заклиненное вписывание не допускается, к полученной по этим

схемам ширине , прибавляют величину зазора между боковой рабочей гранью рельса и гребнем колеса.

Рис. 18. Схема заклиненного вписывания трехосной тележки без поперечных разбегов осей

Величины их определяются по формулам:

где

Рис. 19, Схема заклиненного вписывания трехосной тележки с поперечными разбегами осей

Для трехосной тележки следует рассматривать два случая.

1. Трехосная тележка не имеет разбегов (рис. 18).

В этом случае трехосная тележка будет заклинена в точках А, В и С и ширина колеи определится выражением

2. Трехосная тележка имеет разбеги (рис.19).

Вначале определим сумму разбегов

,

где - разбег крайних осей тележки;

- разбег средней оси тележки.

Сравним с величиной , полученной по формуле.

Если ≥ , то тележка будет заклинена в точках А, В, С и Д и ширина колеи определится выражением

Если < , то тележка будет заклинена в точках А, В и С (см. рис. 18). Ширина колеи в этом случае

Полученное значение необходимо сравнить с нормативной шириной колеи [S] для принятого радиуса R кривой (см. табл. 10).

Если <[S], то принимается нормативная ширина колеи. Во всех случаях минимально допустимая ширина колеи не должна превышать максимальную ширину, установленную ПТЭ для кривого участка пути и равную 1535 мм.

Если же по расчетам окажется, что >[ ], то необходимо увеличить радиус кривой, а при R≤ 150 м предусмотреть установку контррельсов.

Пример: Определить оптимальную и минимально необходимую ширину рельсовой колеи в кривой радиусом R = 300 м для пропуска электровоза ЧС2^М. имеющего радиус колеса r = 625 мм, трехосные тележки с жесткой базой L = 4600 мм, поперечные разбеги осей =0, =0.

Оптимальная ширина колеи определяется по формуле

Максимальная ширина колесной пары в соответствии с данными /1/

1509мм.

Величина стрелы определяется по формуле

Здесь = 4600 мм - расстояние от центра О вращения тележки до геометрической оси первой колесной пары.

b - расстояние от оси колесной пары до точки касания гребня с рельсом, определяемое по формуле

=

Пользуясь формулой найдем

Находим требуемую ширину колеи:

= 1509+36 -0+4 = 1 549мм = 1549 мм >1530мм.

В связи с тем, что требуемая ширина колеи для свободного вписывания электровоза ЧС2М получилась больше установленной ПТЭ для кривой радиусом 300 м, следует перейти к определению минимально допустимой ширины колеи.

Так как трехосная тележка ЧС2М не имеет поперечных разбегов = =0 , то в этом случае определится выражением:

Стрела изгиба наружной нити кривой определяется по формулам

Согласно /1/ = 7 мм.

Минимально допустимая ширина колеи

= 1509 + 9 + 4 + 3,5 = 1526мм < 1530 мм.

То есть, требования ПТЭ не нарушены.

Информация об материале:

«Расчет и обоснование конструкций железнодорожного пути на мостах» для студентов специальности «Мосты и транспортные тоннели» очной и заочной форм обучения по дисциплине «Железнодорожный путь на мостах». Самара 2008.

Составители: А.А. Бондаренко, Г.Р. Маёров.