Извилистое движение колесной пары

Колебания кузова при умеренном демпфировании в подвешивании

Решение. Движение подчиняется закону:

Множитель обуславливает периодическое движение. Множитель обуславливает затухание колебаний с ростом t. Период колебаний:

;

Где период затухания колебаний

-круговая частота затухающих собственных колебаний.

Период увеличивается и остается неизменным все рассматриваемое время

Темп затухания колебаний определим как отношение двух последовательных размахов за один период (декремент)

Отсюда следует, что затухание колебаний происходит по закону геометрической прогрессии.

Извилистое движение колесной пары.

В результате извилистого движения подвижного состава на пути постепенно накапливаются волнообразные неровности в горизонталь­ной плоскости. Эти неровности имеют длину волны, которая связана с длиной волны извилистого движения основной массы экипажей и прак­тически не зависит от длины рельса. Такие неровности наблюдаются как на пути с болтовыми стыками, так и на бесстыковом.

Непериодические отклонения в положении рельсовых нитей в про­филе и в плане обусловлены неравномерным накоплением остаточных деформаций в каждой шпале и в балласте под каждой шпалой. Меньшим длинам волн соответствует и меньшая амплитуда.

Вертикальные и горизонтальные неровности пути являются основ­ной причиной, вызывающей большие усилия взаимодействия колес и рельсов.

Таким образом, железнодорожный путь в вертикальной и горизон­тальной плоскостях представляет собой волнообразную линию с не­закономерно (случайно) изменяющимися длинами и амплитудами волн.

Двигаясь по прямым участкам пути, вагоны в действительности описывают не прямолинейную, а сложную волнообразную траекторию. Наряду с движением вдоль пути они перемещаются поперек пути и совершают вращательные перемещения около вертикальной оси. Такое сложное движение называется извилистым. В процессе извили­стого движения в вагонах возникают большие силы инерции, создаю­щие значительное боковое нажатие колес на рельсы и причиняющие не­удобства пассажирам, что вызывает иногда необходимость ограниче­ния скорости движения поезда.

Существуют два случая: движение одиночной колесной пары без проскальзывания и с непрерывным скольжением. В действительности одиночная колесная пара движется попеременно то без скольжения, то со скольжением.

Движение колесной пары с одинаковыми коле­сами без проскальзывания по головкам рельсов. Оба колеса колесной пары жестко насажены на одну ось и угловая скорость вра­щения их ω одинакова. В общем случае вследствие неравенства факти­ческих диаметров по кругу катания левого и правого колес линейные скорости их центров неодинаковы. Следовательно, ось колесной пары в плане будет двигаться не только поступательно, но и все время поворачиваясь вокруг вертикальной оси OZ, проходящей через мгновенный центр вращения О, с некоторой переменной угловой ско­ростью Ψ.

Для качения колес с коническими поверхностями катания задача становится линейной, так как А оказывается прямо пропорциональной.

Колесная пара с коническими ободами колес на иде­ально прямом участке пути катится по синусоидальной траектории. В процессе извилистого движения колесной пары в ней возникают силы инерции, которые создают дополнительное поперечное воздейст­вие на головки рельсов. Поперечная составляющая силы инерции при извилистом движении равна центробежной силе.

Другой путь снижения интенсивности извилистого движения со­стоит в уменьшении его амплитуды (максимальная амплитуда траекто­рии извилистого движения равна половине суммарного зазора между головками рельсов и рабочими поверхностями гребней) за счет умень­шения ширины колеи.

Одиночная колесная пара движется в пределах по­логой кривой по сложной траектории, представляющей собой круго­вую кривую с синусоидальными отклонениями.

Уменьшение коничности колес, рекомендуемое для скоростных эки­пажей сопровождается повышением чувствительности колесных пар к неравенству диаметров колес. Следовательно, допуски на неравенство диаметров колес в колесной паре по кругу катания в этом случае должны быть уменьшены.