Геометрическое вписывание электровоза в кривую

Основное назначение операции графического вписывания электровоза - проверить возможность прохождения локомотивом кривую заданного радиуса без заклинивания и подреза гребней бандажей колесных пар или разрушения рельсовой колеи, т.е. теоретическим способом определить условия безопасного движения проектируемого тепловоза по кривым участкам пути.

На железных дорогах России согласно действующим «Правилам технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации» (ПТЭ) формирование колесных пар осуществляется таким образом, чтобы при установке колесной пары строго по оси пути между гребнями колес и внутренними гранями головок рельсов должны быть зазоры σ₁ и σ₂.

Минимальная величина суммарного зазора 2σ составляет (рисунок 4.1)

2σ = 1520–1440–2·33 = 14 мм.

Наличие зазоров 2σ предупреждает заклинивание колесных пар в колее и приводит к произвольным поперечным перемещениям колесных пар и тележек относительно пути из-за конусности рабочих поверхностей бандажей, что в целом уменьшает силы сопротивления движению подвижного состава.

Рисунок 4.1 – Центральное положение колесной пары в рельсовой колее

Для облегчения прохождения подвижным составом (локомотивов и вагонов) кривых участков пути ширину рельсовой колеи дополнительно увеличивают на величину = 15 мм в кривых радиусом до 300 м. Таким образом, наличие в кривых зазора 2σ + = 29 мм должно обеспечивать свободное и безопасное прохождение тележек локомотива в кривых участках пути.

Проведем геометрическое вписывание методом параболической диа-граммы (рисунок 4.2):

1. В масштабе m_х вычертим в упрощенной виде схему экипажной части, включающую следующие элементы экипажа одной секции электровоза: раму электровоза, рамы тележек, колесные пары и центры поворота тележек (шкворневые узлы) с указанием основных размеров.

Рекомендуемый масштаб для двухосных тележек m_х=1:50

2. Задаемся направлением движения локомотива – вектором скорости v. Обозначаем все колесные пары по ходу движения электровоза.

3. Под схемой экипажной части проводим горизонтальную ось абсцисс х, в середине этой оси отмечаем начало координат О, от которого вниз направляется вертикальная ось ординат у. Обе оси х и у разбиваются на равные отрезки по 10 мм.

4. Рассчитываем координаты (х, у) точек кривой, отображающей ветви параболы наружного рельса по уравнению, мм:

, (4.1)

где х, у – координаты точек ветвей параболы, изображающей положение наружного рельса в кривой, мм; при расчетах шаг изменения координаты х можно принять равным 10 мм;

R – радиус кривой, R = 150м;

m_х – масштаб по оси х, m_х = 1:50;

m_у – поперечный масштаб, m_у = 1:2.

Результаты расчета координат точек ветвей параболы наружного рельса представим в табличной форме (таблица 4.1).

Таблица 4.1 – Расчёт координат точек ветвей параболы наружного рельса

Х, мм
Y, мм		0,5	1,7	3,7	6,7	10,5	15,1	20,5	26,8
Х, мм
Y, мм	34,02		50,8

5. Из точки О (начало координат) по данным таблицы 4.1 строятся обе ветви параболы наружного рельса.

6. Изображение внутреннего рельса В получается при смещении координаты точек наружного рельса по вертикали параллельно самим себе в направлении оси ординат «у» на величину (2σ + )m_у.

7. На параболической диаграмме в зазорах между рельсами строятся линии, изображающие положение рам тележек электровоза в кривой.

Значения углов поворота тележек относительно рамы электровоза ЭП1, учитывая то, что масштаб m_у = 1:2, а m_х = 1:50 был увеличен ещё в 2 раза, рассчитывается по формуле тангенса.

Точки отрезка, показывающего положение рамы тележки, не оказались вне кривой, т.е. вне параболы, то тележка и электровоз, соответственно, вписываются в кривую, и эксплуатация локомотива с экипажной частью по кривым такого радиуса возможна.