Определение необходимой ширины рельсовой колеи в кривых

Ширина рельсовой колеи определяется из условия вписывания тележек подвижного состава (жесткой базы) в кривые соответствующего радиуса.

Длиной жесткой базы L называется расстояние между крайними осями тележки или безтележечного экипажа, остающимися при движении взаимно параллельными.

В зависимости от соотношения размеров рельсовой колеи и сил, приложенных к жесткой базе экипажа, могут быть различные схемы вписывания экипажа в кривых.

При свободном вписывании наблюдается минимальное силовое взаимодействие ходовых частей подвижного состава и колеи, а, следовательно, имеют место минимальные износы рельсов и колес.

При заклиненном вписывании колесные пары жесткой базы тележек не имеют никакой поперечной свободы, вследствие чего создаются особо неблагоприятные условия взаимодействия подвижного состава и рельсовой колеи в кривой. Заклиненное вписывание в нормальных условиях эксплуатации не допускается.

Промежуточное положение жесткой базы тележки между заклиненным и свободным вписыванием характеризует принудительное вписывание, допускаемое в основном для локомотивов.

Мы будем определять оптимальную и минимальную необходимую ширину колеи в кривой радиусом R=300м.

Для ВЛ60

На рис.2.2 представлена схема такого вписывания для двухосной тележки с учетом разбегов 1 крайних осей.

Схема вписывания для двухосной тележки

Рисунок 2.2

Оптимальная ширина колеи, S_опт мм определяется по формуле

S_опт = q _max + f _H - ₁ + 4,

где q_max– максимальная ширина колесной пары

f_H– стрела изгиба наружного рельса, мм

4 – допуск на сужение колеи

Величина стрелы f_Hопределяется по формуле:

r – радиус колеса по кругу катания( r = 625 мм)

L – длина жесткой базы ( L = 3000 мм)

q_max = 1509 мм

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

t = 10 мм

tg = tg 70⁰ = 2.747

r = 625 мм

= 2900 мм

R = 300000 мм

S = 1520 мм

Получив b и f_н можем вычислить S_опт:

S = 1509 + 12,13 – 1 + 4 = 1524,13 мм > 1520 мм

S_опт>S_{нормативной}, следовательно, требуется определить минимальную ширину колеи

За исходную примем схему заклиненного вписывания.

Рисунок 2.3. Схема заклиненного вписывания двухосной тележки в кривую

Расстояние от оси первой колёсной пары до точки касания гребня колеса с рельсом на кривой

Стрела изгиба наружной нити кривой

Стрела изгиба внутренней нити кривой

Сумма разбегов

Минимально допустимая ширина колеи

топринимается нормативная ширина колеи

Для ЧС7

Схема свободного вписывания тележки в кривую

Рисунок 2.4

λ = L = 2950мм;

r = 625 мм;

t = 10 мм;

τ = 70^о;

R = 300000 мм;

S = 1520 мм.

q_max = 1509 мм.

Зная f_н и bопределим оптимальную ширину колеи:

S=1509+12,55-0+4=1525.55>1520мм

В связи с тем, что требуемая ширина колеи для свободного вписывания электровоза ЧС7 получилась больше установленной ПТЭ для кривой радиусом 300 м, следует перейти к определению минимально допустимой ширины колеи.

Так как тележка ЧС7 не имеет поперечных разбегов, то в этом случае определится выражение

S_min = q_max+f_H-f_в+4+ [S]

Стрела изгиба внутренней нити кривой

Стрела изгиба наружной нити кривой определяется по формуле:

Где

Минимально допустимая ширина колеи:

Таким образом:требуемая минимально допустимая ширина рельсовой колеи в кривой радиусом R=300м, полученная расчетом для пропуская длиннобазного электровоза ЧС7, не противоречит требованиям ПТЭ:[S]=1520мм.

Принимаем: 1520 мм

Вписывание обеспечено