Оценка динам качеств пасс вагона. Показатели плавности хода вагона

Принятые при проектировании параметры отдельных систем и вагона в целом должны быть проверены на обеспечение необходимых динамических качеств и безусловное обеспечение безопасности движения как для сущест­вующих, так и для перспективных условий эксплуатации.

Основными показателями ходовых качеств являются:

для пассажирских вагонов:

- коэффициент K_дв и сила H_р; ускорения j_В и j_Г;

- показатели плавности хода W_в и W_Г и уровни вибраций;

- коэффициент запаса устойчивости К_ус;

Коэффициент вертикальной динамики определяет­ся по формуле

где K_дв - среднее значение коэффициента вертикальной динамики;

β - параметр распределения; для пассажирских β-1,0;

Р(K_дв)- доверительная вероятность, Р(K_дв)= 0,97. Среднее значение K_дв определяется по формулам: при ν >15 м/с (55 км/ч)

При ν<15м/с

где а - коэффициент, равный для элементов кузова 0,05, для обрессоренных частей тележки – 0,10, для необрессоренных частей - 0,15;

b - коэффициент, учитывающий влияние числа осей n в тележке или

группе тележек под одним концом вагона, b=(n+2)/2n; v - скорость движения вагона, м/с;

f_ст - статический прогиб рессорного подвешивания, м.

Значение коэффициента горизонтальной динамики K_дг определяется по формуле

где K_дг - среднее значение коэффициента горизонтальной динамики;

Р(K_дг) - доверительная вероятность, Р(K_дг) = 0,97.

Среднее значение коэффициента

=bδ(5+ν) (1.5)

где δ - коэффициент, учитывающий тип ходовых частей вагона; для пассажирских вагонов δ = 0,002. Среднее значение показателей плавности хода должно быть не более 3,25. В наиболее простом случае колебаний с одной частотой и одной ампли­тудой показатель плавности хода может быть определён по формуле (1.6) где k - коэффициент, учитывающий влияние частоты и направления (вер­тикальные и горизонтальные) колебаний на утомляемость пасса­жиров. Для пассажирских вагонов при частотах 0,8-1,0 Гц значение k = 0,8...1,0; большее значение соответствует горизонтальным ко­лебаниям; z₀ - амплитуда колебаний кузова вагона, см;

п - линейная (техническая) частота колебании, Гц.

22. Вертикальные неровности пути и их аналитическое описание

Виды вертикальных неровностей:

- искривление формы профиля пути, вызванные неравномерным износом колес;

- сезонные неисправности профиля путей;

- неравномерный износ профиля пути, вызванный овальностью и дисбалансом колёсных пар;

- искривление формы профиля при строительстве или ремонте;

- неравномерная посадка на стыках;

- неисправности при прохождении стрелочных переводов.

Обобщенной причиной является искривление траектории перемещения центров колес, вертикальное расстояние между колесом и рельсом при его движении не остается постоянным.

При аналитическом описании траектории движения в продольной вертикальной плоскости принимаются следующие допущения:

- путь считается периодичным, т.е. принимается, что за рассматриваемым участком пути длиной равной его периодичности будут, повторятся такие же участки. За длину участка может быть принят путь кратный целому числу рельсовых звеньев;

- начальная и конечная точки профиля на длине периодичности лежат на одном уровне;

- профиль пути считается независящим от нагрузки, действующей со стороны колес и не изменяющейся при колебаниях вагона – путь абсолютно жесткий.

В зависимости от природы и проявления неровности верхнего очертания пути неровности бывают:

- по распределению и длине пути (систематические и случайные);

- по зависимости от нажатия колеса на рельс (геометрические и силовые).

Вертикальная жёсткость пути определяется отношением, действующих на головку вертикальной нагрузки к вертикальному перемещению точки контакта колеса с рельсом. Это перемещение вызвано прогибом рельса, сжатием балластного слоя и верхней части земляного полотна, сжатием упругих прокладок в промежуточных скреплениях. На перемещение влияют зазоры между всеми элементами верхнего строения пути.

Дополнительное сопротивление деформированию верхнего строения пути создаётся силами трения, возникающими в его конструкции. Силы трения условно разделяют на две составляющие: пропорциональную просадке рельса под нагрузкой и пропорциональную скорости изменения просадки. В верхнем строении пути развиваются силы инерции, которые слагаются из сил инерции в рельсах, шпалах, балластном слое.

23. Горизонтальные неровности пути. Извилистое движение одиночной к/п

На прямых участках пути горизонтальные отклонения возникают из-за непрямолинейности концов рельсов.

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 безстыковом.

Непериодические отклонения в положении рельсовых нитей в про­филе и в плане обусловл. неравном. 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, проход. через мгновен. центр вращения О, с некоторой переменной углов. ско­ростью Ψ.

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.