WWW.DOC.KNIGI-X.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Различные документы
 

Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |

«ОБОБЩЕНИЕ передово-о.опыта тяжеловесно-о.движения: вопросы.взаимодействия ;олеса.и.рельса ox GUIDELINES TO BEST PRACTICES FOR HEAVY HAUL ...»

-- [ Страница 1 ] --

ОБОБЩЕНИЕ

передово-о.опыта

тяжеловесно-о.движения:

вопросы.взаимодействия

;олеса.и.рельса

ox

GUIDELINES TO

BEST PRACTICES

FOR HEAVY HAUL

RAILWAY OPERATIONS:

WHEEL AND RAIL

INTERFACE ISSUES

First Edition, First Printing, May 2001© International Heavy Haul Association 2808 Forest Hill Court Virginia Beach, Virginia 23454 USA ox ОБОБЩЕНИЕ передового опыта тяжеловесного движения:

вопросы взаимодействия колеса и рельса Первое&издание Межднародная ассоциация тяжеловесноо движения 2808 Форест-Хилл-орт, Вириния-Бич, штат Вириния, 23454 США Издание на рссом язые Мосва, 2002 ox УДК 656.222.2 Обобщение передовоо опыта тяжеловесноо движения: вопросы взаимодействия олеса и рельса: Пер. с анл. / У. Дж.Харрис, С. М.Захаров, Дж. Ландрен, Х. Трне, В. Эберсен. М.:

Интест, 2002. — 408 с.

Книа посвящена изложению опыта стран, входящих в Межднародню ассоциацию тяжеловесноо движения (IHHA) по проблемам олеса, рельса и их взаимодействия, оторые являются фндаментальными для железнодорожноо транспорта, работающео в словиях больших осевых нарзо, масс поезда и рзонапряженности.

Рассмотрены общие вопросы взаимодействия подвижноо состава и пти и влияние видов рессорноо подвешивания на работ системы.

Изложены основы механии онтатноо взаимодействия олеса и рельса, применяемые материалы, методы правления трением, а таже виды и причины повреждений олес и рельсов и реомендации по их снижению. Приведены опыт совершенствования работы системы олесо — рельс и таблицы вариантов решений по всем элементам системы для разных словий работы железных доро. Излааются способы оптимизации системы техничесоо обслживания и ремонта олес и рельсов, имеющие целью обеспечение эономичеси эффетивной работы системы олесо — рельс.

Приведен словарь наиболее потребительных терминов. На прилааемом в онце нии омпат-дисе приведен ее полный тест. Книа рассчитана на инженерно-техничесих работниов железных доро разных ровней.

Ил. 219.

Перевод с анлийсоо: С. М. Захаров, С. С. Карцев, В. Л. Мельниов, Б. М. Райсин Под редацией С.М.Захарова и В.М.Боданова Редатор Б. М. Райсин О 3602030000-005 Заказное 356(03 )-02 ©International Heavy Haul Association, 2808 Forest Hills Court, Virginia Beach, Virginia 23454, USA. 2002 ISBN 5 89277 037 0 © Перевод на русский язык «Интекст». 2002 ox Эта ниа подотовлена Техничесим омитетом по инициативе и при поддерже Межднародной ассоциации тяжеловесноо движения (IHHA) в ачестве пособия при принятии решений по оранизации эсплатационной деятельности на железных дороах, работающих в словиях тяжеловесноо движения. Настоящее издание является резльтатом совместных силий авторов — членов Техничесоо омитета и рецензентов. Оно не содержит ни обязательных применению решений, ни полноо обзора и анализа обширной техничесой литератры по вопросам тяжеловесноо движения. Кроме тоо, сществют особые сочетания словий, для оторых оптимальные решения мот отличаться от рассмотренных в ние.

Поэтом ниа не может слжить единственным источниом информации по методам достижения оптимальных харатеристи системы олесо — рельс.

Рссое издание настоящей нии подотовлено и выпщено в свет с разрешения Совета диреторов Межднародной ассоциации тяжеловесноо движения (IHHA) при словии, что данное издание распространяется не с целью полчения прибыли.

В рссое издание внесены ряд изменений для исправления обнарженных опечато и неточностей, а таже поправи, связанные с введением в России новых ГОСТов.

ox Н астоящее издание подотовлено по инициативе и при поддерже Межднародной ассоциации тяжеловесноо движения (IHHA) в лице Совета диреторов, членами отороо являются:

Австралия:

Брайен Дж. Бо (Brian G. Bock), председатель Совета диреторов, осдарственные железные дорои Австралии;

Майл Дарби (Michael Darby), частные железные дорои Австралии

Бразилия:

Роналдо Кошта (Ronaldo Costa), Companhia Vale Do Rio Doce

Канада:

Майл Рони (Michael Roney), Ассоциация железных доро Канады

Китай:

Цзян Лисинь (Qian Lixin), железные дорои Китая

МСЖД:

В. С. Шарма (V. C. Sharma), начальни всемирноо отдела

Россия:

Алесандр Леонидович Лисицын, диретор Всероссийсоо начно-исследовательсоо инститта железнодорожноо транспорта

США:

Рой А. Аллен (Roy A. Allen), Ассоциация америансих железных доро

Швеция/Норвеия:

Томас Нордмар (Thomas Nordmark), Северная ассоциация тяжеловесноо движения (Nordic Heavy Haul Association)

ЮАР:

Гарри Трне (Harry Tournay), железные дорои ЮАР (Spoornet) Межднародная ассоциация тяжеловесноо движения (IHHA):

У. Сотт Лавлейс (W. Scott Lovelace), исполнительный диретор

ox Авторы

Книа подотовлена Техничесим омитетом, чрежденным Советом диреторов IHHA:

Д-р Уильям Дж. Харрис (William J. Harris), почетный председатель IHHA, США;

Д-р, проф. Серей Захаров, заведющий лабораторией Всероссийсоо начно-исследовательсоо инститта железнодорожноо транспорта;

Д-р Джеймс Ландрен (James Lundgren), помощни вице-президента Центра транспортных технолоий, США;

Гарри Трне (Harry Tournay), помощни енеральноо правляющео Spoornet (железных доро ЮАР);

Проф. Виллем Эберсён (Willem Ebershn), бывший заведющий афедрой железнодорожной технии ниверситета Претории, ЮАР, в настоящее время роводитель техничесой слжбы омпании Amtrak, США.

–  –  –

Обращение председателя Совета диреторов IHHA читателям нии «Обобщение передовоо опыта тяжеловесноо движения:

вопросы взаимодействия олеса и рельса»

Ооло 50 лет назад железные дорои мноих стран мира в целях создания словий для повышения эономичности и эффетивности массовых перевозо навалочных рзов пристпили повышению осевых нарзо.

При этом вознили серьезные проблемы с рельсами и птевой стртрой, олесами и ваонами. Различные омпании и администрации развернли исследования с целью преодоления этих проблем. Ход и резльтаты исследований впервые были рассмотрены на Межднародной онференции по тяжеловесном движению, состоявшейся в Перте, Австралия, в 1978. С четом положительных отзывов об этой онференции была оранизована вторая онференция, проведенная в Колорадо-Спринс, США, в 1982.

Участнии онференции выразили пожелание иметь постоянно действющий оран для прощения обмена информацией по тяжеловесном движению.

В начале 1983. д-р Уильям Дж. Харрис (William J. Harris), бывший тода вице-президентом по начно-исследовательсим работам Ассоциации америансих железных доро, приласил частниов онференции 1982.

в Вашинтон, чтобы обсдить вопросы создания таоо постоянноо орана. Летом 1983. представители железных доро Австралии, Канады, Китая, Южной Африи и Соединенных Штатов официально объявили об чреждении Межднародной ассоциации тяжеловесноо движения (IHHA).

В 1994. в Ассоциацию вошли представители железных доро России, а в 1995. — железных доро Бразилии. Позже, в 1999., ним присоединились железные дорои Норвеии и Швеции а члены Северной ассоциации тяжеловесноо движения. В 1999. ассоциированным членом Ассоциации стал межднародный отдел МСЖД, представитель отороо принимает частие в заседаниях Совета диреторов IHHA.

В 1991. на онференции в Ванвере (Канада) Бриан Ле-Р (Brian le Roux), тода исполнительный диретор железных доро ЮАР (Spoornet), поднял вопрос о выпсе справочниа по передовом опыт железных доро с тяжеловесным движением. Таой справочни должен был базироваться на оллетивных знаниях, отраженных в материалах, представленных а на этой, та и на дрих онференциях IHHA. Этим было положено начало онцепции создания обобщений по разным областям и технолоиям тяжеловесноо движения.

Чтобы способствовать обмен информацией по начным исследованиям и разработам в области тяжеловесноо движения, IHHA оранизовала o ii x шесть общих и десять тематичесих межднародных онференций. Совет диреторов Ассоциации определил, что, хотя все эти онференции явились чрезвычайно важным инстрментом распространения передовых технолоий, специалистам-эсплатационниам на местах трдно пользоваться материалами всех 16 онференций.

Поэтом Совет пришел солашению, что полезным владом в развитие тяжеловесноо движения во всем мире бдет выпс справочниа-роводства, содержащео обобщенню информацию по передовом опыт в азанной области. Совет диреторов чредил Техничесий омитет и порчил ем подотовить обобщение передовоо опыта по тяжеловесном движению с особым вниманием вопросам взаимодействия олеса и рельса. Члены Техничесоо омитета по подотове нии работали весьма добросовестно, им оазывалась всесторонняя помощь. Осществлению замысла способствовало финансирование со стороны IHHA; следет отметить таже поддерж Министерства птей сообщения России, Всероссийсоо начно-исследовательсоо инститта железнодорожноо транспорта, железных доро ЮАР, частных и осдарственных железных доро Австралии, Центра транспортных технолоий, США.

Читатель обнаржит в настоящей ние подбор технолоичесих решений, полченных на основе анализа их эономичесой эффетивности.

Они представлены в форме, оторая позволит специалистам железных доро найти оптимальный способ применения на пратие приведенных в ние резльтатов исследований и разработо.

По мере тоо а бдет наоплен достаточный объем новых материалов, отражающих резльтаты дальнейших исследований, испытаний и эсплатационноо опыта, бдет выпщено второе издание нии.

Техничесий омитет прилашает читателей направлять омментарии и предложения по лчшению настоящео издания Сотт Лавлейс (Scott

Lovelace), исполнительном диретор IHHA, по элетронной почте:

ihha@erols.com.

–  –  –

Межднародная ассоциация тяжеловесноо движения (IHHA) является авторитетной межднародной неправительственной, неоммерчесой начно-техничесой оранизаций, в оторю входят железные дорои и оранизации Австралии, Бразилии, Канады, Китая, России, США, Швеции и Норвеии, Южной Африи, а таже Межднародный cоюз железных доро.

Под тяжеловесным движением понимается технолоия обеспечения оранизации работы рзовых поездов, имеющих большю осевю нарз, масс и длин. Россия начала развивать эт технолоию в середине 1980-х одов, ода вознила потребность в величении провозной способности, а рзонапряженность по основным маистралям достиала 100 – 120 млн. т.

Особенностью технолоии было наличие смешанноо (рзовоо и пассажирсоо) харатера движения и ее оранизация на сществющем пти.

Были проведены лбоие исследования по взаимодействию пти и подвижноо состава, тормозам, принципам оранизации распределенной тяи, радиоправлению лоомотивами, определению ритичесой массы поезда и оэффициента сцепления и ряд дрих вопросов. В эти же оды по сложном част Транссибирсой маистрали был проведен опытный поезд массой 42 тыс. т.

В настоящее время на Российсих железных дороах в постоянном обращении находятся поезда массой 6 тыс. т. В период до 2010. для перевози рды, ля и нефти планирется оранизовать движение поездов массой от 6 до 18 тыс. т. В настоящее время проводятся омплесные исследования по применению осевой нарзи 30 т, оторю планирется вводить на отдельных направлениях железных доро.

Проблемы взаимодействия олеса и рельса, оторые вседа были предметом исследований и разработо на Российсих железных дороах, приобретают особое значение для тяжеловесноо движения. Железные дорои стран, входящих в Ассоциацию тяжеловесноо движения, наопили большой опыт в обеспечении работоспособности и величении сроа слжбы олес и рельсов в самых разных словиях работы железнодорожных линий с тяжеловесным движением: от специализированных маистралей до линий с большой долей смешанноо движения, в разных лиматичесих зонах, с разным ровнем рзонапряженности, планом и профилем пти, разными традициями в оранизации перевозо.

Совет диреторов Ассоциации, идя навстреч потребностям специалистов разных стран, работающих в областях, связанных с тяжеловесным движением, же давно планировал обобщить этот разнообразный опыт железных доро. В ачестве первой темы для обобщения были выбраны проблемы олеса и рельса и их взаимодействия а основы обеспечения работы o iv x железных доро. Первым шаом в создании таоо домента стало проведение в 1999. в Мосве межднародной онференции, посвященной этим проблемам, оранизацию оторой взял на себя ВНИИЖТ, а член Ассоциации тяжеловесноо движения, при поддерже Министерства птей сообщения и железных доро Российсой Федерации. Далее последовала почти двходичная работа творчесоо оллетива, назначенноо Советом диреторов из ведщих ченых и специалистов разных стран по созданию данноо трда.

Ценность нии состоит в том, что был собран ниальный мировой опыт железных доро с тяжеловесным движением.

Хочется особенно подчернть, что Совет диреторов поставил перед оллетивом по созданию нии задач не тольо обобщить имеющийся опыт разных стран по данной проблеме, но и изложить ео в простой и достпной форме. Материал, представленный в ние, обращен прежде всео инженерно-техничесим работниам разных слжб железных доро и на разных ее ровнях. Вместе с тем он, несомненно, бдет полезен всем специалистам, та или иначе связанным с данной проблемой.

Рссое издание нии «Обобщение передовоо опыта тяжеловесноо движения: вопросы взаимодействия олеса и рельса» осществлялось при частии заместителя диретора ВНИИЖТ анд. техн. на В. М. Боданова, на всех этапах рировшео работ по нем, а таже заведющео лабораторией ВНИИЖТ д-ра техн. на, проф. С. М. Захарова, являющеося членом творчесоо оллетива по созданию нии, одним из ее авторов, переводчиом несольих разделов и редатором рссоо теста.

Совет диреторов планирет выпстить второе издание данноо трда, в отором бдт чтены постпившие замечания, а таже отражен новый опыт и резльтаты работы, в частности, тяжеловесных железных доро Сандинавсих стран.

Униальный опыт совместной работы специалистов разных стран над данной ниой, несомненно, бдет полезен при создании бдщих обобщений по дрим аспетам тяжеловесноо движения.

–  –  –

Взаимодействие олеса и рельса является физичесой основой движения поездов по железным дороам. Именно оно во мноом определяет безопасность, а таже таие важнейшие технио-эономичесие поазатели, а масса и сорость движения поездов. По оценам различных авторов, потери, обсловленные изнашиванием в системе олесо — рельс, составляют от 10 до 30 % расходемых на тя поездов топливно-энеретичесих ресрсов.

В разных странах мира релярно проводятся начные онференции, симпозимы, семинары, посвященные проблеме взаимодействия олеса и рельса. Особое внимание решению этой проблемы деляет Межднародная ассоциация тяжеловесноо движения (IHHA). Входящие в нее железные дорои первыми столнлись с необходимостью чета влияния повышенных осевых нарзо и продольной динамии в тяжеловесных и длинносоставных поездах.

Вашем вниманию предлаается «Обобщение передовоо опыта тяжеловесноо движения на железных дороах: взаимодействие олеса и рельса» — трд, в отором отражены резльтаты работы Ассоциации в этой области начиная с 1978. Этот трд привлеает широтой охвата и лбиной проработи материала, ясностью постанови задачи и мастерством инженерноо анализа на предельно достпном для широоо читателя ровне.

Книа может широо использоваться а в пратичесой работе специалистов железных доро на всех ровнях правления, та и в ачестве чебноо пособия по взаимодействию олеса и рельса.

Отечественным специалистам при работе с ниой необходимо иметь в вид ряд различий в эсплатации Российсих и зарбежных железных доро, оторые в сил ораниченности объема издания не моли быть в нем чтены.

1. В зарбежной пратие тяжеловесное движение поездов осществляется, а правило, на специализированных одноптных линиях. Нормы стройства и содержания пти на этих линиях станавливаются исходя из динамичесих харатеристи подвижноо состава онретных типов, использемоо для перевози рзов, и мот не совпадать с общепринятыми.

Кроме тоо, при смешанном движении рзовых и пассажирсих поездов использются в основном одноптные линии и двхптные части, построенные по абаритам одноптных (ислючение составляют железные дорои европейсих стран). При таом стройстве линий странена возможность попадания сошедшео подвижноо состава на соседний пть, т. е. пратичеси ислючается столновение с ним поезда, следющео по дром пти. Это позволяет ряд железных доро принимать сбо эоo vi x номичесие ритерии оцени безопасности движения и допсать сщественно менее жестие нормы стройства и содержания пти, чем на Российсих железных дороах.

2. Введению в обращение тяжеловесных поездов и подвижноо состава с повышенными осевыми нарзами на зарбежных железных дороах, а правило, предшествют работы по силению пти. Особое внимание деляется вопросам прочности и стойчивости земляноо полотна, созданию высооэффетивных систем дренажа, водоотвода и специальных защитных слоев. Жестие требования предъявляются ачеств балластных материалов. Вводится онтроль жестости пти а в вертиальной, та и оризонтальной плосости. Применяются деревянные шпалы, изотовленные тольо из твердых пород древесины. Предпочтение отдается рельсовым среплениям раздельноо типа, обеспечивающим постоянню величин прижатия подошвы рельса шпале. Таие меры позволяют не тольо обеспечить прочность и надежность верхнео строения пти, но и сщественно снизить затраты на ео тещее содержание.

3. При использовании одноо и тоо же термина «трехэлементная» в отношении тележе рзовых ваонов, эсплатирющихся на отечественных и зарбежных железных дороах, необходимо понимать принципиальное различие в их онстрции. Отечественная тележа модели 18-100 создавалась а бессвязевая, допсающая радиальню станов направляющих олесных пар в рельсовой олее. Вызываемый этим «забе» боовин не приводит величению воздействия ваона на пть и даже, наоборот, меньшает ол набеания олеса на рельс. Однао с величением зарзи ваонов режим работы тележе модели 18-100 вышел из расчетноо. В связи с этим планирется их модернизация.

Тележи рзовых ваонов железных доро зарбежных стран, и в первю очередь США, обладают жестой связью боовин. В этих онстрциях высоий эффет полчается за счет применения стройств приндительной станови олесных пар в радиальное положение при движении в ривых.

Следет таже обратить внимание на широое применение адаптеров в злах сочленения боовины и орпса бсы, оторые не тольо величивают связность тележи, но и представляют собой дополнительню стпень подвешивания в вертиальной плосости. Параметры адаптеров, а и дрих элементов рессорноо подвешивания, выбираются исходя из расчетной рзоподъемности ваона.

4. В достижении эономии топливно-энеретичесих ресрсов, расходемых на тя поездов, а таже величения ресрса олес и рельсов значимая роль принадлежит соласованности их профилей в зоне онтата. Переход онформным профилям — это, безсловно, одно из решающих достижений зарбежных железных доро в решении проблем системы олесо — рельс. На отечественных железных дороах внедрение таих профилей сдерживается недостаточным ровнем оснащенности железных доро рельсошлифовальными поездами и, лавным образом, онстрцией и техничесим состоянием станочноо пара для обточи олесных пар.

o vii x Грамотное применение на отечественных железных дороах «ремонтных»

профилей обточи олес позволило несольо величить их ресрс. Однао одной из важнейших задач является разработа и широое внедрение специальноо обордования, обеспечивающео поддержание в эсплатации профилей поверхности атания олес с допсом не более 2 мм. Ка один из вариантов перехода онформным профилям целесообразно рассмотреть эономичесий аспет создания «одноразовых» олес, не обтачиваемых в процессе эсплатации. Литые одноразовые олеса нашли широое применение на железных дороах США.

5. Оптимизация взаимодействия пары трения олесо — рельс требет содержания рельсовой олеи и ходовых частей подвижноо состава в рамах чето определенных допсов. Система их тещео содержания и ремонта должна базироваться на мониторине техничесоо состояния с пронозом ео изменения а на ближайшю, та и на отдаленню перспетив. В этих целях на пти и подвижном составе монтирются специальные омплесы дианостичесих средств, железные дорои оснащаются средствами оперативной передачи и обработи данных с этих омплесов, а таже системами выработи предложений для принятия правленчесих решений. Базы данных систем мониторина содержат информацию не тольо по объетам инфрастртры и подвижноо состава, но и по формированию и режим вождения аждоо поезда.

o viii x Введение

Это издание представляет собой обобщение передовоо опыта тяжеловесноо движения на базе анализа ео эономичесой эффетивности. Резльтаты исследований и разработо представлены в форме, позволяющей специалистам железных доро решить, аим образом можно использовать их в онретных словиях эсплатации.

Рассмотрение резльтатов, полченных на основе эономичесоо анализа, представленных в части 5 нии, и изчения онретных слчаев оранизации тяжеловесноо движения и связанных с ним проблем, представленных в части 4, поазывает, что администрации железных доро имеют возможность выбора птей оптимизации эсплатационной деятельности при тяжеловесном движении с обеспечением ео эономичесой эффетивности. Приведенные в ние онретные примеры поазывают, что процесс оптимизации должен быть основан на системном подходе, в отором следет одновременно рассматривать единиц подвижноо состава, олесо, рельс и пть в целом. В одном слчае речь идет о железной дорое от рдниа до порта, перевозящей рзы по специализированной линии с использованием предназначенных для этоо ваонов и лоомотивов, в дром — о железной дорое, оторой на тяжеловесное движение приходится относительно небольшая доля общео объема перевозо на данной линии, в третьем — о переводе железнодорожной линии со смешанным движением на тяжеловесное. Помимо этоо приведены таблицы, в оторых представлено разнообразие словий эсплатации железных доро с широим диапазоном осевых нарзо, радисов ривых и рзонапряженности.

Выбор решения из имеющихся вариантов должен быть осществлен исходя из особенностей эсплатационной деятельности. Для специализированных линий, на оторых использются тольо лоомотивы и ваоны особых онстрций, мот быть приемлемы решения, не подходящие для тяжеловесноо движения на линиях, де обращаются и обычные поезда.

Рассмотренные онретные примеры, а таже помянтые таблицы поазывают, что не сществет единоо оптимальноо решения, приодноо для всех словий. Разнообразие вариантов решений азывает на множественность подходов, оторые следет изчить, перед тем а принимать решение для аждоо частноо слчая.

Посоль сществет множество возможных решений, в частях 2 и 3 нии содержится обзор современных решений, лчшающих взаимодействие эипажа и пти, а таже работ олеса и рельса.

Предсмотрен пересмотр настоящео издания через определенные интервалы времени по мере постпления предложений по ео совершенствованию, развития новых технолоий и наопления свежей информации по опыт эсплатации.

o ix x Благодарности

Техничесий омитет по подотове нии «Обобщение передовоо опыта тяжеловесноо движения: вопросы взаимодействия олеса и рельса»

(TRC) осознает значение 16 общих и тематичесих онференций, проведенных при содействии оранизаций, представленных в Совете диреторов Межднародной ассоциации тяжеловесноо движения (IHHA). Без интересных техничесих доладов и сообщений, представленных авторами на этих онференциях, было бы невозможно подотовить это издание.

Уазания на авторов разделов нии помещены в начале соответствющих частей.

TRC блаодарит железнодорожные омпании BHP (Австралия), Canadian Pacific (Канада) и CVRD (Бразилия) за отовность поделиться данными их опыта и резльтатами исследований онретных примеров оранизации и решения проблем тяжеловесноо движения, помещенными в части 4 нии. Авторы этих исследований азаны в тесте.

В дополнение признательности за поддерж, оазанню Советом диреторов IHHA, TRC хотел бы таже поблаодарить за оазанню помощь:

д-ра Алесандра Лисицына, члена совета диреторов IHHA, диретора Всероссийсоо начно-исследовательсоо инститта железнодорожноо транспорта Министерства птей сообщения Российсой Федерации. Он и дрие специалисты инститта очень эффетивно оранизовали в июне

1999. в Мосве специальню онференцию IHHA по вопросам взаимодействия олеса и рельса;

д-ра Вардина Оанна (Wardina Oghanna) за содействие в спешной оранизации онференции в Мосве, материалы отороо во мноом были использованы при подотове нии;

железные дорои Китая и Китайсю железнодорожню аадемию за постоянное содействие в работе IHHA и принятие в Китае двх онференций Ассоциации, материалы оторых таже лели в основ части настоящео издания;

-на Майла Рони (Michael Roney), енеральноо правляющео техничесими слжбами и системами железнодорожной омпании Canadian Pacific, оторый частвовал в работе Комитета и написал одн из частей нии;

-на Сотта Лавлейса (Scott Lovelace), исполнительноо диретора IHHA, за роводство решением сложных задач в ходе подотови нии;

-на Роя Аллена (Roy Allen), президента Центра по транспортным технолоиям (TTCI), -на Джима Ландрена (Jim Lundgren), помощниа вице-президента по финансам и орпоративном развитию, -ж Пеи Л. Херман (Peggy L. Herman), менеджера по доментации, и дрих сотрдниов Центра за своевременню пблиацию нии.

oxx Большая часть нии была написана членами Техничесоо омитета.

Вместе с тем прилашались и дрие авторы для подотови специальных материалов. Их фамилии азаны в соответствющих местах.

Техничесий омитет по подотове нии создал межднародню рпп рецензентов из признанных специалистов по тяжеловесном движению для предварительноо рассмотрения ее материалов. Эта рппа сделала мноо очень полезных замечаний, оторые нашли отражение в оончательной редации.

Членами рппы рецензентов являются:

д-р Стюант Грасси (Stuant Grassie), омпания Consulting Engineer, Велиобритания, д-р Джо Калосе (Joe Kalousek), Национальный исследовательсий совет, Канада, д-р Стивен Марич (Steven Marich), омпания Consulting Services, Австралия,

-н Эри Мейел (Eric Magel), Национальный исследовательсий совет, Канада, д-р Вардина Оанна (Wardina Oghanna), Начно-исследовательсий инститт железнодорожноо транспорта, Австралия, проф. Клас Райсберер (Klaus Reisberger), ниверситет. Граца, Австрия,

-н Майл Рони (Michael Roney), омпания CP Rail, Канада, д-р Йосохио Сато (Yoshohiko Sato), омпания Nippon Kikai Hosan, Япония, д-р Кевин Соли (Kevin Sawley), TTCI, США,

-н Дан Стон (Dan Stone), TTCI, США, проф. Евений Шр, ВНИИЖТ, Россия, проф. Конрад Эсвелд (Conrad Esveld), омпания Esveld Consulting, Нидерланды,

-н Джон Этинс (John Etkins), омпания RVD Consulting, США.

o xi x Замечание

Перечень использованной в аждой части литератры в онце нии не помещен. Вместо этоо ссыли приведены в онце соответствющих частей. Техничесий омитет (TRC) осознает, что неоторые читатели мот пропстить отдельные части, читая тольо те, оторые представляют для них интерес. Поэтом TRC счел целесообразным, чтобы аждая часть имела собственный перечень использованной литератры. Комитет бдет приветствовать любые предложения по лчшению омпонови нии при подотове ее следющео издания.

–  –  –

1.1. Введение Настоящее издание расрывает сщность птей оптимизации эсплатационной деятельности при тяжеловесном движении. В разделе 1.2 отражена важность изчения процессов с использованием системноо подхода.

Раздел 1.3 представляет собой расширенное рассмотрение взаимодействия олеса и рельса, раздел 1.

4 — оцен эономичесой эффетивности. Введение завершается разделами 1.5 – 1.8, содержащими ратие омментарии аждой из последющих четырех частей нии.

1.2. Системный&подход В ние подчернто, что нецелесообразно вносить изменения в одн из частей железнодорожной системы, не читывае влияния этих изменений на дрие части системы. Та, например, величение массы ваонов может оазать ощтимое воздействие на состояние пти и мостов, изменение харатеристи рельсов может привести непредвиденным изменениям в работе олес. Таим образом, основные положения нии слжат подтверждением взаимозависимости отдельных омпонентов и важности рассмотрения проблемы взаимодействия олеса и рельса а системы.

Ожидается, что применение системноо подхода проетированию и содержанию области взаимодействия олеса и рельса в виде обобщения передовоо опыта приведет минимизации изнашивания боовой поверхности олови рельса и ребней олес, снижению числа дефетов олес и рельсов, обеспечению стойчивой работы тележе, влючая вопросы безопасности и минимизации ровня выделяемоо шма.

1.3. Пояснения&&взаимодействию&олеса&и&рельса Взаимодействие олеса и рельса является лючевым в проблемах тяжеловесноо движения. В этом взаимодействии должен быть по возможности низий ровень трения, чтобы обеспечить движение больших масс с малым сопротивлением, но вместе с тем ровень трения должен быть достаточным, чтобы обеспечить требемю сил тяи. Констртивные материаo 1-1 x лы должны обладать достаточной прочностью, чтобы обеспечить сопротивляемость вертиальным силам, возниающим вследствие высоих нарзо, и динамичесим реациям во взаимодействии олес и рельсов, вызываемым вертиальными и поперечными сорениями элементов подвижноо состава, оторые обсловлены неровностями пти и нерлостью олес. Однао ни темпы изнашивания, ни темпы развития сталостных дефетов не должны быть столь высоими, чтобы создавать роз эономичесой эффетивности тяжеловесноо движения.

Выдающаяся способность стальноо олеса, атящеося по стальном рельс, нести чрезвычайно высоие нарзи азалась почти чдом 175 лет назад, ода началась эсплатация железных доро. Конечно, нарзи тоо времени были весьма низими по сравнению с современными. Повышение осевых нарзо происходило постепенно, но нелонно в течение десятилетий.

Более 50 лет назад темп повышения осевых нарзо возрос. Вследствие этоо стало необходимым лчшить харатеристии основания пти, балласта, а таже шпал и рельсовых среплений, повысить твердость рельсов и ачество рельсовоо металла, в ряде слчаев применить термичесое прочнение олово рельсов. Выявилась таже надобность в совершенствовании олес и рессорноо подвешивания подвижноо состава. Для меньшения числа наршений безопасности движения и повышения ачества транспортноо обслживания потребовалось лчшить технолоию онтроля состояния техничесих средств и величить частот проверо.

Эти требования по лчшению онстрций, материалов и методов техничесоо обслживания и ремонта основаны на эсплатационном опыте и резльтатах исследований и разработо там, де это было возможно. Каов бы ни был харатер проблем, возросшее внимание ачеств и технолоиям, связанным с олесами и рельсами, создало основ для дальнейшео повышения осевых нарзо. В материалах нии предлааются варианты птей совершенствования исходных омпонентов и систем, а таже методов обеспечения повышения эффетивности работы системы олесо — рельс по мере величения осевых нарзо.

Технолоия стальноо олеса, атящеося по рельс, полностью подходит для эсплатации в словиях тяжеловесноо движения с высоими осевыми нарзами. Униальные харатеристии онтата «сталь по стали» позволяют минимизировать деформации обоих онтатирющих тел под нарзой. Это выражается в онтате ачения с минимальными потерями энерии на трение в зоне онтата и минимальным демпфированием внтри материалов онтатирющих тел. Именно поэтом сопротивление ачению, лежащем в основе железнодорожной технолоии, мало и дает возможность перевозить большие объемы рзов.

Площада онтата чрезвычайно мала, и это обсловливает высоие онтатные напряжения. В типичном слчае онтат имеет место на вазиэллиптичесой площаде, по размер подобной небольшой монете диаметром 13 мм (рис. 1.1). Это значит, что весь поезд массой 20 тыс. т опираo 1-2 x ется на поверхность, площадь оторой примерно равна площади хонноо стола (1,31,3 м).

Непосредственно под площадой онтата металл а олеса, та и рельса находится под высоим давлением, действющим со всех направлений, посоль онтатное давление поддерживается давлением реации со стороны оржающео материала. На рис. 1.1 это поазано стрелами, сходящимися единичном элемент металла под площадой онтата. Таое состояние материала называется объемным напряженным состоянием. Все «стрели напряжения», а поазано, воздействют на металл пратичеси единообразно, та что металл не имеет свободноо направления для деформации или течения и может выдержать нарз. В этих словиях и при использовании высоопрочных сталей в перспетиве в эсплатации возможны осевые нарзи, достиающие 60 т и более.

Причины, по оторым на железных дороах таие осевые нарзи не применяются, а мноие железные дорои имеют проблемы и при сществющих значениях осевых нарзо, роются в том, что словия идеальноо онтата, описанные выше, не вседа обеспечиваются вследствие тоо, что:

! состояние пти и подвижноо состава может обсловить динамичесие нарзи, оторые намноо превосходят статичесие и зачастю вызывают содарения олеса и рельса;

! размер площади онтата может быть сщественно меньше при неоторых неонтролиремых словиях онтата олеса и рельса;

! хрпое равновесие объемно-напряженноо состояния может быть наршено:

" силами трения, действющими попере площади онтата или при смещении онтата раям поверхностей атания олеса или рельса;

Рис. 1.1. Контат олеса ирельса при их центральном расположении

o 1-3 x " при двхточечном онтате, при отором имеет место значительное относительное просальзывание по одной или обеим площадам онтата с соптствющим этом соренным изнашиванием.

На рис. 1.2 – 1.6 представлены типичные примеры неблаоприятных словий онтата олеса и рельса. Каждом рисн соптствют ратие пояснения.

Рис. 1.2. Динамичесие дарные нарзи обсловлены наличием ползнов, наваров и дрих дефетов на поверхности атания олеса или прохождением олеса по рельсовом сты, деформированном сварном шв в со

–  –  –

o 1-4 x единении рельсов, местам с волнообразным износом рельсов или наршением непрерывности поверхности атания рельсов на стрелочных переводах.

Рис. 1.3. Интенсивный одноточечный онтат основания ребня олеса и рабочей выржи рельса приводит возниновению налонных параллельных трещин или вырашиванию металла олови рельса.

Рис. 1.4. Интенсивный «выплый» онтат наиболее высоой точи профиля рельса и олеса может вызвать течение и вырашивание металла в центральной части поверхности атания рельса и/или олеса. Возниновение пластичесоо течения силивается, если онтатирование происходит ближе наржным поверностям олеса или рельса, де нет материала, чтобы «поддержать» область, находящюся под плащадой онтата.

Рис. 1.5. Поперечное просальзывание олеса относительно рельса в ривых имеет место при недовлетворительном вписывании ходовой части подвижноо состава в рельсовю олею. Силы, действющие попере площади онтата в резльтате просальзывания или миросольжения, вызывают деформацию элементов металла под площадой онтата. При этом наршается блаоприятная артина давлений и напряжений в элементе, что вызывает течение металла и может привести неравномерном изнашиванию поверхности атания рельса и деформациям, выражающимся в виде волнообразноо износа или большоо перемещения металла.

Рис. 1.6. Недостаточный онтроль за профилем онтатирющих тел может привести меньшению размера и изменению формы площади онтата, что влечет за собой интенсифиацию напряжений, течение металла и возниновение онтатно-сталостных повреждений. Наличие де

–  –  –

фетов в металле рельса или олеса в зоне интенсивных онтатных напряжений сбляет данные словия.

Железная дороа, оторая может свести минимм азанные явления, полчит возможность повысить осевые нарзи или меньшить расходы на техничесое обслживание и ремонт с полчением за счет этоо соответствющих преимществ перед онрентами.

o 1-6 x

1.4. Пример&э(ономичес(о-о&анализа Помимо техничесих аспетов, харатеризющих систем олесо — рельс, имеются и очень важные эономичесие аспеты. В процессе обоснования техничесих решений необходимо принять во внимание резльтаты эономичесоо анализа с четом предполааемых затрат и ожидаемоо эффета. Это проиллюстрировано приведенными ниже примерами.

Рельс представляет собой наиболее дороой элемент птевой стртры. На мноих железных дороах расходы в рельсовом хозяйстве стоят на третьем месте после затрат на оплат трда и топливно-энеретичесих ресрсов. Пропщенный тоннаж, выдерживаемый рельсом до снятия с пти, варьирется от 100 млн. до 2,5 млрд. т бртто.

В ачестве примера правления расходами в рельсовом хозяйстве предположим, что лада 1 м рельсов стоит 180 тыс. дол. США. Специалисты-птейцы пришли вывод, что на поверхности атания рельсов образовалось мноо дефетов сталостноо происхождения и это привело исчерпанию ресрса рельсов по сро слжбы. Было принято решение о замене рельсов, имеющих том времени ливидационню стоимость 18 тыс. дол.

Предположим далее, что вместо замены рельсов выполнили их орретирющее шлифование, обошедшееся в 1800 дол., и оставили рельсы в пти. Затем железная дороа вложила в строительство новоо объета инфрастртры 180 000 – 18 000 – 1800 = 160 200 дол. При оэффициенте опаемости апитальных вложений, равном 20 %, полченный в первом од доход составил 160 000 20 % = 32 000 дол.

В следющем од птейцы становили, что рельсы достили допстимоо предела износа, и запланировали замен рельсов, что обошлось теперь в 187 200 дол. из-за роста цены на 4 %. Но при этом железная дороа обеспечила себе эономию 32 000 – (187 200 – 180 000) = 24 800 дол. за счет отсрочи замены рельсов на рассматриваемом илометре без последствий за дополнительный од слжбы.

Блаодаря масимально возможной отсроче замены рельсов без риса для безопасности движения поездов можно эономить значительные средства. В обязанности специалистов-птейцев входит обеспечение масимально эффетивноо использования рельсов. В достижении этой цели действенными средствами являются поддержание оптимальноо профиля рельсов и тщательный онтроль их техничесоо состояния.

1.5. Пояснения&(&части&2:& Взаимодействие&подвижно-о&состава&и&п9ти В части 2 нии рассмотрены вопросы взаимодействия подвижноо состава и пти. Этом деляется особое внимание при строительстве железной дорои и приобретении лоомотивов и ваонов. Объетом рассмотрения в части 2 является влияние системы рессорноо подвешивания и дрих элементов онстрции ваонов, а таже основания пти, балласта, o 1-7 x шпал и рельсовых среплений на эсплатационные харатеристии системы подвижной состав — пть; при этом азываются возможные варианты оптимизации этой системы.

1.6. Пояснения()(части(3:( Взаимодействие()олеса(и(рельса В части 3 нии рассмотрены вопросы взаимодействия олеса и рельса.

Здесь содержатся основные положения механии онтата олеса и рельса, обзор харатеристи металла олеса и рельса, применения лбриации и методов правления трением, видов повреждений и механизмов их возниновения и развития. Рассмотрены резльтаты исследований поведения олес и рельсов в работе. Через объяснение механизма, харатера и причин повреждений дано обоснование принятых решений. Часть 3 содержит реомендации, неоторые из оторых мот быть использованы персоналом слжб техничесой эсплатации для оптимизации системы.

1.7. Пояснения()(части(4:( Исследование()он)ретных(примеров Часть 4 содержит материалы исследования несольих онретных слчаев тяжеловесноо движения. Первый из них относится опыт одной из рпных и спешно фнционирющих железных доро с тяжеловесным движением — BHP в Австралии. Уазаны пти, оторыми ВНР оптимизировала эсплатационню деятельность при перевозах железной рды из рдниа в порт в словиях тяжеловесноо движения по специализированной линии с использованием специально предназначенных для этоо лоомотивов и ваонов. В таих обстоятельствах далось наладить четю работ железнодорожной системы. Посоль все ваоны одинаовые или различия в их онстрции незначительные, а таже блаодаря единообразию харатеристи пти стало возможным оранизовать мониторин состояния всех элементов системы и оптимизировать принятие решений по их замене, а таже оранизовать наиболее подходящю систем техничесоо обслживания и ремонта.

Второй слчай относится опыт железной дорои Canadian Pacific, оторой 10 % объема перевозо приходится на специализированню линию с тяжеловесным движением, а остальное — на линии со смешанным движением. Изчение примера азанной железной дорои поазывает, что можно добиться частичной оптимизации эсплатационной деятельности птем правильноо определения аспетов, относящихся тяжеловесном движению, но при этом нельзя полностью использовать все преимщества, оторые наиболее эффетивно проявляются на специализированной железной дорое, де система в целом находится под правлением и онтролем операторов тяжеловесных перевозо.

Третий пример относится железной дорое Compahnia Vale do Rio Doce (CVRD) в Бразилии. Эта линия первоначально использовалась для o 1-8 x смешанноо движения, но постепенно была преобразована в специализированню для тяжеловесноо движения. При переобордовании дорои и ладе пти первоначально не были приняты решения, отражающие особенности эсплатации в словиях тяжеловесноо движения, а это было сделано на железной дорое ВНР. Тем не менее опыт CVRD поазывает, что можно добиться сщественноо проресса в оптимизации эсплатационной деятельности птем принятия оранизационных и техничесих мер по совершенствованию в процессе преобразования линии в специализированню для тяжеловесноо движения.

Залючительный материал части 4 содержит таблицы вариантов оптимизационных решений в тяжеловесном движении. Здесь представлена информация по предлааемым изменениям в стройстве и харатеристиах техничесих средств в соответствии с изменениями словий эсплатации.

Рассмотрены, в частности, изменения, наиболее подходящие для линий с ривыми относительно малоо радиса, возможности, оторые необходимо читывать при величении рзонапряженности, а таже влияние, оазываемое изменениями осевых нарзо на решения по рельсам, олесам, пти и подвижном состав в целом. Приведенные в таблицах этоо раздела части 4 сведения мот слжить основой при выборе возможных направлений совершенствования техничесих средств, оторые следет принимать во внимание по мере изменения словий эсплатации, харатера перевозо и профиля.

Из анализа рассмотренных слчаев становится очевидным, что не сществет единоо наилчшео решения. Имеется передовой опыт, оторый может быть использован в онретных словиях данной линии при определенных рзонапряженности, осевых нарзах и дрих обстоятельствах, харатеризющих эсплатационню деятельность. Это стало причиной тоо, что Техничесий омитет (TRC) попытался изложить в части 2 нии реомендации, относящиеся эипаж и пти, а в части 3 — взаимодействию олеса и рельса для использования их роводителями и специалистами железных доро, работающих в специфичесих для них словиях.

По этой же причине в ни влючена часть 5 с реомендациями по техничесом обслживанию и ремонт.

1.8. Пояснения()(части(5:( Оптимизация(системы(техничес)о4о(обсл7живания и(ремонта(при(тяжеловесном(движении В части 5 рассмотрены вопросы техничесоо обслживания и ремонта подвижноо состава, пти, олес и рельсов. После принятия первоначальноо решения важно создать систем техничесоо обслживания, основанню на эффетивном измерении изменений рабочих харатеристи и выявлении их наршений, а таже систем ремонта для приведения олес и рельсов, подвижноо состава и пти в требемое состояние. Система онтроля, техничесоо содержания и ремонта должна обеспечивать возможность идентифиации и странения серьезных повреждений и дефеo 1-9 x тов в онстртивных элементах. Таим образом, сочетание правильных решений по выбор техничесих средств на базе понимания процессов взаимодействия олеса и рельса, подвижноо состава и пти с созданием правильной омплесной технолоии техничесоо обслживания и ремонта может способствовать достижению желаемоо оптимма в тяжеловесном движении на железных дороах мноих стран мира.

o 1-10 x Часть&2. РЕШЕНИЯ,&УЛУЧШАЮЩИЕ

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ&ЭКИПАЖА

И&ПУТИ Автор: Гарри ТУРНЕ, член совета диреторов IHHA, член Техничесоо омитета по подотове нии

2.1. Взаимодействие&подвижноIо&состава&и&пJти Железнодорожный подвижной состав составляет подмножество наземных транспортных средств, ходовая часть оторых поддерживается и направляется в поперечном направлении посредством железнодорожноо пти. Транспортные средства автомобильноо транспорта составляют дрое подмножество, в отором дороа тольо поддерживает их ходовю часть, а водитель правляет автомобилем посредством рлевоо олеса или дроо механизма. Это правление меняет ориентацию ачения определенных олес и тем самым направление движения автомобиля.

Связанная с железнодорожным птем ходовая часть подвижноо состава реаирет на топорафию пти и следет заранее становленном направлению, определенном рельсами. Поверхность ачения рельсов обеспечивает не тольо вертиальню поддерж, но и поперечное направление олес. Правильно оранизованное взаимодействие олеса и рельса допсает очень высоие осевые нарзи. С дрой стороны, неправильно сонстрированное и не обеспеченное в достаточной мере техничесим обслживанием и ремонтом взаимодействие олеса и рельса может привести быстрой дерадации элементов системы и поставить под роз эономичесие поазатели эсплатационной деятельности железных доро.

Цель данной части нии состоит в описании значимых механизмов силовоо взаимодействия олеса и рельса и выяснении влияния онстрции ходовой части подвижноо состава на эти механизмы. Отмечены типичные признаи неправильноо харатера взаимодействия, с тем чтобы специалист мо распознать их и принять необходимые орретирющие меры. Приведены онфирации систем рессорноо подвешивания и азаны ритичесие параметры их оптимальной работы. Предложены оптимальные профили олеса и рельса. Кроме тоо, рассмотрено влияние еометричесих отлонений на работ ходовой части при движении по пти.

Все аспеты взаимодействия олеса и рельса рассмотрены ачественно с делением особоо внимания том, что считается важнейшим в механизме взаимодействия. Сделаны ссыли на источнии, де приведены более подробные изложения рассматриваемых вопросов.

o 2-1 x

2.2. Колесная)пара)и)п-ть Традиционно ходовая часть железнодорожноо подвижноо состава оснащается олесными парами с олесами, жесто становленными на общей оси (рис. 2.1). Колесные пары с независимо вращающимися олесами в ораниченной мере использются в пассажирсих ваонах неоторых типов, но не применяются для тяжеловесноо движения. Поверхность атания олеса обрабатывается та, что создается онс с лом оси олесной пары. В настоящее время для описания профилей поверхности атания использются термины «вонтый (орытообразный)», «изношенный», «профилированный». Эти профили описываются параметром «эффетивная онсность », определение отороо приведено в приложении.

Железнодорожный пть состоит из двх рельсов, ложенных на шпалы с обеспечением заданной ширины олеи, а поазано на рис. 2.2. Рельсы налонены внтрь олеи под лом поверхности шпал та, чтобы их положение соответствовало л профиля поверхности олеса. Таое стройство пти способствет предотвращению ватывания олеса на рельс, та а формирет нормальню реацию онтата олеса с рельсом, проходящю через подошв рельса.

Кода использются железобетонные шпалы, соединение рельса со шпалой осществляется с помощью рельсовой подлади и прой пролади, оторая размещается межд подладой и шпалой для тоо, чтобы поасить высоочастотные вибрации и защитить шпал. Для прирепления рельсов шпале использются пржинные срепления. Деревянные шпалы, с дрой стороны, дают возможность дополнительноо ашения олебаний.

Шпалы поддерживаются слоем балласта. Балласт обеспечивает правильню станов пти в плане, а таже ео стабилизацию в вертиальном, поперечном и продольном направлениях. Он таже способствет ашению вертиальных олебаний при движении поездов и защищает земляное полотно за счет распределения нарзи и рассеяния энерии олебаний.

Пстоты в балласте обеспечивают дренирование и в определенной степени

–  –  –

полощение мелодисперсных материалов без сщественноо влияния на положение и прие харатеристии пти.

Пть в ривых обычно ладывают с возвышением наржноо рельса, чтобы обеспечить восприятие центробежных сил при движении с высоой соростью без заметноо перераспределения нарзи межд наржным и внтренним рельсами при вписывании подвижноо состава в ривю. В ритичесих ситациях возвышение наржноо рельса помоает предотвратить опроидывание подвижноо состава при движении в ривой. Однао несоответствие возвышения пти сорости движения отрицательно сазывается на ачестве вписывания подвижноо состава в ривю, что в свою очередь приводит интенсифиации изнашивания и повышению напряжений в олесах и рельсах.

Участо межд прямой и ривой называется переходной ривой, и ходовая часть подвижноо состава воспринимает ее а поворот пти относительно продольной оси. Это приводит том, что площади онтата разных олес мот находиться не в одной плосости, что, в свою очередь, обсловливает разрз неоторых олес при неправильно сонстрированном или отрелированном рессорном подвешивании. Кроме тоо, поверхность атания прерывается в зоне стыов и на стрелочных переводах и пересечениях неоторых типов. В резльтате возниают дарные нарзи на олесо и рельс и смещается зона онтата на профиле олеса. Это, в свою очередь, может оазать влияние на направление олесной пары.

При онтате стальноо олеса со стальным рельсом обеспечивается чрезвычайно низое сопротивление ачению подвижноо состава. Геометрия олесной пары, математичеси описываемая а двойной онс (два онса, помещенные основаниями др др, с лом онсности 2), придает олесной паре ниальное свойство самостанови, т. е. самоцентрирования при движении в прямой, а поазано на рис. 2.3, и способность вписыванию в ривые, а поазано на рис. 2.4. Колесная пара

–  –  –

обладает таже способностью полощать различие межд диаметрами ачения двх олес, смещаясь в поперечном направлении для омпенсации этоо различия. Эти способности определяются разностью в радисах ачения, возниающей в олесах, жесто насаженных на одн ось. Гребень олеса необходим там, де имеются разрывы пти или сщественные неровности, а таже если рессорное подвешивание подвижноо состава таово, что свойства самостанови олесной пары недостаточно для ее направления в олее без ребневоо онтата.

2.2.1. Верти&альные,силы,межд1,&олесом,и,рельсом Для тоо чтобы обеспечить азанные выше направляющие силы, требется определенный ровень вертиальных сил межд олесом и рельсом.

Если достаточный ровень вертиальных сил не обеспечивается, это может привести сход подвижноо состава с рельсов. Сход является первым и наиболее серьезным по последствиям поазателем неправильноо взаo 2-4 x имодействия эипажа и пти. Минимальный ровень вертиальных сил приведен в резльтатах исследований Европейсоо железнодорожноо исследовательсоо инститта [2.1].

Масимально допстимое соотношение межд боовой и вертиальной нарзами, действющими на одиночное олесо, известное а отношение Y/Q, использется для оцени слонности сход в резльтате ватывания олеса на рельс. Этот ритерий был изначально предложен Надалем (Nadal) [2.2]. Посоль ритерий Надаля является онсервативным, особенно для малых или отрицательных лов набеания, Уэйнсто (Weinstock) предложил более реалистичный ритерий, основанный на смме величин Y/Q для олесной пары [2.6]. Однао, прежде чем бдет достинта предельная величина этоо ритерия, либо вертиальные отлонения пти значительно превысят допстимые или/и сщественно интенсифицирется онтат ребня олеса с рельсом. Действительно, онтат ребня с рельсом зачастю является поазателем неправильно оранизованноо направления олесной пары в олее и причиной изнашивания и потерь энерии и поэтом должен быть объетом особоо внимания.

Вертиальная нарза в зоне онтата зависит от массы подвижноо состава, сорости ео движения, харатеристи системы рессорноо подвешивания и еометричесих параметров пти. Эти параметры сазываются на нарзах на подшипнии и, в свою очередь, на наржении площади онтата.

2.2.2. Поперечные)силы)межд0)1олесом)и)рельсом В этом разделе рассмотрены различные силы, действющие в оризонтальной плосости, особенно силы рипа и силы на ребне олеса.

2.2.2.1. Силы)1рипа Наиболее эффетивный способ обеспечения направления подвижноо состава или олесной пары обеспечивается посредством сил рипа. Силы рипа — это силы, оторые возниают при ачении железнодорожной олесной пары а двойноо онса (см. рис. 2.3 и 2.4). Крип возниает в резльтате сочетания сцепления и миропросальзывания в зоне взаимодействия олеса и рельса (см. таже часть 3 нии и [2.3]). Силы рипа возниают тода, ода олесная пара отлоняется от словий чистоо ачения, определяемых инематиой движения, и находится под действием сил, возниающих в бсовых подшипниах. Продольный и поперечные омпоненты рипа более подробно рассмотрены в следющих разделах.

2.2.2.1.1. Продольный)1рип Предположим, что олесная пара смещена в поперечном направлении от положения чистоо ачения на расстояние y. На рис. 2.5 и 2.6 это положение обозначено а начальное. В прямой (см. рис. 2.5) положение чистоо ачения имеет место при совпадении середины олесной пары и

–  –  –

оси пти. В ривых (см. рис. 2.6) положение чистоо ачения соответствет таом смещению олесной пары наржном рельс, при отором разность диаметров ачения двх олес позволяет олесной паре инематичеси атиться по рельсам. При ачении со соростью V смещенная олесная пара бдет стремиться предпочтительном положению, поазанном на обоих риснах пнтиром.

Если олесная пара вынждена оставаться на пти в положении, соответствющем начальном состоянию, при ачении имеет место рип или относительное просальзывание (см. Словарь). В слчае, поазанном на рис. 2.6, наржное олесо, атящееся по большем диаметр, просальзывает назад по отношению постпательном движению олесной пары, в то время а дрое олесо, атящееся по меньшем диаметр, просальзывает вперед. На олесной паре возниают силы просальзывания Fs, оторые действют в направлении, противоположном действию держивающих сил Fj на подшипниах. Силы, противоположные Fs, действют на рельс. Величина рипа (просальзывания) и возниающие силы рипа прямо пропорциональны смещению олесной пары y и л онсности олеса. Коэффициент пропорциональности зависит, помимо прочео, от осевой нарзи и еометрии онтата. Механизм рипа более подробно описан в части 3. Для простоты приведенные выше соображения отнесены вазистатичесом состоянию. Подобная модель может быть построена и с отнесением динамичесом состоянию с четом дополнительных сил, обсловленных инерцией олесной пары и онстрцией рессорноо подвешивания.

–  –  –

Рис. 2.7. Сета параллельных трещин и по- Рис. 2.8. Пластичесое течение материала следющее вырашивание на вырже о- рельса в зоне температрноо влияния лови рельса Влияние повышенных продольных сил рипа вместе с высоими онтатными напряжениями часто проявляется в пластичесом течении материала рельса, вызывающем появление сети параллельных трещин на поверхности олови рельса с последющим вырашиванием (рис. 2.7) или в зоне шва онтатной свари на вырже олови рельса (рис. 2.8).

2.2.2.1.2. Поперечный*+рип Подобным образом может быть описан и поперечный рип. Предположим, что олесная пара располаается под лом оси пти, а поазано на рис. 2.9. Соответствющее предпочтительном состоянию положение

–  –  –

олесной пары при ачении в азанном стрелой направлении поазано пнтиром. Та а олесо ораничено в перемещениях системой рессорноо подвешивания или силами на ребне, то, чтобы оставаться на пти в положении, соответствющем начальном состоянию, олесо должно просальзывать в поперечном направлении. Поперечный рип и связанная с ним сила пропорциональны л. Коэффициент пропорциональности зависит, помимо прочео, от осевой нарзи и еометрии онтата.

Повышенное поперечное просальзывание проявляется в пластичесом течении материала на поверхности атания рельса в ривых малоо радиса, а таже в течении материала олеса, а поазано на рис 2.10.

При этом таже возниают большие силы в зоне онтата ребня с рельсом, а рассмотрено ниже.

2.2.2.2. Силы%на%(ребне Кода правление положением олесной пары в олее не может обеспечиваться с помощью сил рипа, возниает ребневой онтат и появляются боовые силы на ребне, предохраняющие олесню пар от схода. Гребневой онтат часто связан с нахождением олесной пары под лом оси пти и свидетельствет о наличии поперечноо рипа (просальзывания).

Схема действия сил на олесню пар, находящюся в словиях ребневоо онтата и поперечноо просальзывания, поазана на рис. 2.10. Здесь приведены типичные причины и форма изнашивания боовой поверхности олови рельса в ривых.

С силами на ребне связаны и составляющие сил трения, оторые мот приводить снижению нарзи в зоне онтата, способствющем ватыванию олеса на рельс и последющем сход. Влияние этих сил чтено в теории Надаля, о оторой поминалось ранее.

2.2.2.3. Др-(ие%силы Дрие силы, таие, а силы рипа вращения и равитационные, таже действют на олесню пар, но часто в меньшей степени, чем рассмотренные выше, и не ирают заметной роли. Формлы для их расчета приведены в работе [2.3] и дрой литератре по динамие подвижноо состава.

o 2-8 x Крип вращения (спин) возниает, ода разные зоны площади онтата атятся по различным радисам ачения по отношению оси олесной пары. В резльтате при больших лах онтата появляется вращательное «сребщее» действие. С этим действием при больших онтатных напряжениях связывают образование сети параллельных трещин на вырже олови рельса. В то же время момент сил, связанный с рипом вращения, оазывает слабое влияние на силы взаимодействия олеса и рельса.

Гравитационные силы возниают на олесной паре, ода поперечные составляющие нормальной площаде онтата реации становятся неравными. Эти силы обсловлены поперечным перемещением олесной пары и применением олес с наршенной онсностью или профилированных (см. Приложение части 2).

2.3. Основные(виды(рессорно,о(подвешивания железнодорожно,о(э5ипажа

Система рессорноо подвешивания тележи может быть разделена на:

! оризонтальное подвешивание (поперечное и продольное), определяющее харатер движения в олее и вписывания в ривые;

! вертиальное подвешивание, оторое воспринимает нарз и оазывает влияние на вертиальные силы, действющие в системе олесо — рельс.

Любая единица железнодорожноо подвижноо состава имеет по меньшей мере две олесные пары. Способ, с помощью отороо эти олесные пары связаны с основной онстрцией, оазывает сщественное влияние на стоимость подвижноо состава, работ олеса и рельса, направляемость и динами ходовой части. Хотя имеется сильная взаимосвязь межд оризонтальной и вертиальной динамиой, элементы рессорноо подвешивания (вертиальное и оризонтальное, продольное и поперечное) рассматриваются раздельно. Динамиа эипажа не может быть рассмотрена без чета харатеристи пти (еометрии, жестости), и эти харатеристии пристствют в анализе систем рессорноо подвешивания.

2.3.1. Верти5альное(подвешивание Вертиальное подвешивание должно обеспечить выполнение трех азанных ниже фнций.

2.3.1.1. Гашение(верти5альных(5олебаний Эипаж, движщийся по пти, испытывает олебания различных частот, оторые возбждают различные олебательные перемещения элементов ходовой части, зова и рза. К таим олебательным перемещениям относятся подпрыивание, алопирование, боовая и продольная ача, o 2-9 x боовой относ, виляние. В число механизмов возбждения этих олебаний входят:

! длинноволновые вертиальные неровности и переашивание пти. Эти отлонения вызывают олебания частотой от 0,5 до 30 Гц;

! длинноволновые изменения жестости пти, оторые вызывают олебания таих же частот и типов;

! оротоволновые изменения жестости пти, связанные с различием харатеристи балласта под шпалами, оторые вызывают олебания частотой до 40 Гц;

! высоочастотные дарные нарзи при наршениях непрерывности поверхности атания рельсов, в частности, на стыах, часто вызывающие вертиальные олебания зова, в свою очередь приводящие возниновению та называемых низочастотных сил реации.

2.3.1.2. Выравнивание)на*р+зо.)на).олеса)с)помощью рессорно*о)подвешивания Эипаж опирается а минимм на четыре площади онтата, находящиеся на неровном пти, представляет собой статичеси неопределимю стртр, подобню стол, стоящем на неровном пол. Ка азано в разделе 2.2.1, для обеспечения эффетивноо направляющео силия нжна достаточная вертиальная нарза. Для предотвращения разрзи олеса, движщеося по пти с переосом, требется определенная жестость вертиальноо подвешивания.

2.3.1.3. Гашение)верти.альных).олебаний, передаваемых)на)п+ть В резльтате вертиальной динамии подвижноо состава динамичесая нарза от нео передается через олеса на верхнее строение и основание пти. Динамичесие харатеристии подвижноо состава оазывают непосредственное влияние на элементы пти, таие, а рельсы, рельсовые подлади, шпалы, балласт и подбалластный слой.

Типичными механизмами возбждения олебаний являются:

! вертиальная динамиа зова, возбждающая олебания в диапазоне частот от 1 до 30 Гц;

! нерлость олес (10 – 20 Гц);

! ползны и навары на олесах (10 – 20 Гц);

! неровности рельсов, таие, а стыи, следы босования.

Ораничениями, оторые препятствют созданию системы рессорноо подвешивания с оптимальными харатеристиами, являются:

! предел по минимальной вертиальной жестости в связи с ораничением разницы высот автосцепи соседних ваонов в порожнем и рженом состоянии;

! пространство, отведенное для системы подвешивания, а таже напряжения, возниающие в ео онстртивных элементах;

o 2-10 x ! начальная стоимость системы подвешивания и расходы по ео техничесом обслживанию и ремонт.

Точно та же имеются ораничения, препятствющие созданию оптимальноо пти, среди оторых наиболее типичными являются:

! стоимость рельсовых среплений;

! ораничения по стоимости материалов, оторые использются для балласта и в основании пти, и их объем;

! затраты на строительство, тещее содержание и ремонт пти.

Большинство аналитичесих моделей динамии пти влючает та называемю ерцевсю (Hertzian) жестость, оторая связана с деформацией олеса и рельса в зоне онтата под действием приложенной нарзи.

Это жестость высооо поряда, ассоциированная с высоочастотными вибрациями и дарами. Данные модели являются предметом исследования специалистов-птейцев и по этой причине рассмотрены в разделе, посвященном подрельсовом основанию.

(Имеются и дрие модели пти: см., например, Коан А. Я. «Динамиа пти и ео взаимодействие с подвижным составом». М., «Транспорт», 1998, 326 с. — Прим. перевод.) 2.3.1.4. Типы%верти*ально0о%подвешивания Концептально в простейшем виде рессорное подвешивание подвижноо состава состоит из четырех пржин, соединяющих вертиально четыре подшипниовых бсы двх олесных пар с зовом (рис. 2.11). Эти четыре пржины рассчитываются в пределах отведенноо для них пространства на нарз от сравнительно небольшоо и леоо эипажа. Однао по мере величения размеров и массы подвижноо состава должны приниматься во внимание следющие фаторы:

! возможность полощения неровностей пти пржинами входит в противоречие с предельной разностью высот автосцепи ваонов в рженом и порожним состоянии;

–  –  –

! пространство, занимаемое пржинами и асителями олебаний в зоне бс, ораничено;

! по мере величения вместимости ваонов величивается и их олесная база, что приводит повышению требований вертиальным проибам для обеспечения полощения неровностей пти.

Решение данной проблемы найдено в применении тележе. Тележа представляет собой онстрцию, сочетающю а минимм две олесные пары с соответствющим рессорным подвешиванием и шворневым соединением с зовом, а поазано на рис. 2.12. В аждой единице подвижноо состава использются а минимм две тележи. Тележа является эвивалентом оротобазноо эипажа с ораниченным, но достаточным для полощения неровностей пти вертиальным проибом. К том же несщая центральная опора имеет ораниченный диаметр. В онстрции тележи заложена возможность полощения дополнительноо переоса пти посредством обеспечения достаточноо зазора в боовых опорах.

Боковая рама

–  –  –

o 2-12 x Применение тележе стало стандартным решением для железнодорожноо подвижноо состава. С точи зрения восприятия вертиальной нарзи тележи бывают двх основных типов: с жестой рамой и трехэлементными. Эти типы тележе отличаются а по онстрции, та и по системе рессорноо подвешивания.

2.3.1.4.1. Тележ%а'с'жест%ой'рамой Тележа с жестой рамой в вертиальном направлении ведет себя примерно та же, а и модель простейшео эипажа, описанная выше. Она имеет жестю рам в форме бвы «Н», а поазано на рис. 2.13. Нарза от зова передается через центральню опор и Н-образню рам на пржины, расположенные над бсами. Эти пржины, образющие вертиальное рессорное подвешивание, выполняют все азанные выше фнции.

Тележи этоо типа не нашли применения в тяжеловесном движении а способ передачи вертиальной нарзи по причинам:

! ораниченноо пространства для размещения пржин, имеющих необходимю несщю способность и проибы, в зоне бс;

! стоимости станови на тележе четырех отдельных омплетов пржина/аситель олебаний;

! величенной стоимости Н-образной рамы из-за сложности изотовления с соблюдением требемых допсов.

Среди разных вариантов исполнения Н-образной рамы имеются, роме прочих, и таие, оторые за счет меньшенной жестости на изиб способны полощать переосы пти. Однао ни одна из таих онстрций не нашла широоо пратичесоо применения.

2.3.1.4.2. Трехэлементная'тележ%а Трехэлементная тележа, а видно из названия, состоит из двх боовых рам (боовин), аждая из оторых в продольном направлении опирается на подшипниовые бсы олесных пар. На рис. 2.14 поазана схема типичной трехэлементной тележи. Боовины поддерживают третий, поперечный элемент, именемый надрессорной (шворневой) балой. На этой бале расположены центральная шворневая опора, оторая соединяет тележ с зовом. Каждый из этих трех элементов (две боовины и одна поперечная бала) представляет собой просто нарженню бал.

Блаодаря этом тележа является статичеси определимой стртрой, что позволяет ей работать в словиях неровностей пти без разрзи олес от вертиальной нарзи.

Достоинствами таой онстрции для вертиальноо рессорноо подвешивания являются:

! эффетивное восприятие переоса пти;

! сосредоточение пржин рессорноо подвешивания в двх омплетах, что обеспечивает преимщество в отношении числа и стоимости элементов подвешивания;

o 2-13 x Рис. 2.14. Трехэлементная тележа ! расположение пржин подвешивания в местах, де больше свободноо пространства, чем в зоне бс.

Недостатом онстрции является то, что масса боовин прибавляется неподрессоренным массам олесных пар. К том же при таой онстртивной схеме динамиа тележи в поперечном направлении неоптимальна.

2.3.1.5. Демпфирование,в,рессорном,подвешивании С вертиальным рессорным подвешиванием объединены неоторые средства диссипации энерии, выделяющейся при движении подвижноо состава по пти с неровностями. В тяжеловесном движении для этоо обычно применяются фриционные элементы тоо или иноо типа. Фриционные элементы имеют ряд недостатов, залючающихся в том, что они:

! имеют нелинейные харатеристии в фнции сила/перемещение;

! слонны проявлению сачообразноо трения (схватывание/сольжение);

! пропсают высоочастотные вибрации;

! подвержены изнашиванию.

Однао эти недостати фриционных элементов перерываются их достоинствами, основными из оторых являются:

! низая начальная стоимость;

! простота онстрции и низая стоимость обслживания и ремонта.

2.3.2. Соединение,1олесных,пар,и,поперечное подвешивание В этом разделе рассмотрены способы, с помощью оторых использются присщие олесным парам направляющие свойства, а таже азаны их недостати. Ка отмечено в п. 2.1, одиночная несвязанная олесная пара o 2-14 x имеет таю онстрцию, что может обеспечивать вписывание в ривю без ребневоо онтата с рельсами и самоцентрирование при движении в прямой. Еще на ранней стадии развития технии железных доро было становлено, что свойство самоцентрирования (см. рис. 2.3) не сохраняется во всем диапазоне соростей движения единичной олесной пары. Это явление нестойчивости движения называется вилянием олесной пары.

Виляние олесной пары приводит величению амплитды поперечноо смещения, циличеси повторяющемся онтат ребней олес с рельсами в прямых и ривых относительно большоо радиса и даже сход, если сорение поперечноо перемещения достаточно для ватывания олеса на рельс. Однао довольно быстро было обнаржено, что нестойчивость движения можно странить связыванием в оризонтальной плосости двх олесных пар, оторое способствет вписыванию в ривые и направлению в прямых. Установлено, что жестость системы подвешивания межд тележой и зовом в поперечном направлении оазывает влияние на стойчивость движения и ходовые харатеристии подвижноо состава.

Создание системы рессорноо подвешивания, обеспечивающей оптимизацию способности а вписывания в ривые, та и направления в прямых, ходовых харатеристи в поперечном направлении, а таже сопротивляемость вилянию в словиях требований низой начальной стоимости и ремонтоприодности, вседа было проблемой для разработчиов таих систем.

2.3.2.1. Динами&а'э&ипажа В последние 30 лет было достинто лчшее понимание динамии системы подвешивания железнодорожноо эипажа. Устойчивость против виляния зависит прежде всео от поворотной (изибной) и сдвиовой жестости межд двмя олесными парами. Эти понятия рассмотрены ниже.

Изибная жестость. Если две олесные пары разворачиваются одна относительно дрой в противоположных направлениях, а поазано на рис. 2.15, противодействие этом движению называется сопротивлением ловом поворот. Если это сопротивление линейно, то применительно олесным парам оно называется изибной жестостью.

Сдвиовая жестость. Если две олесные пары перемещаются одна относительно дрой в поперечной плосости в противоположных направлениях, сохраняя параллельность осей, это явление называется сдвиом (рис. 2.16). Если сопротивление этом перемещению линейно, то оно называется сдвиовой жестостью.

На рис. 2.17 приведены варианты онстртивных схем с разными ровнями жестости на изиб и/или сдви.

Исследования поазывают, что для обеспечения необходимой сопротивляемости вилянию двх соседних олесных пар необходимо оптимальное сочетание жестости на изиб и сдви. Можно подобрать омбинацию этих параметров для оптимизации харатеристи проетиремой тележи.

Хотя мот быть выбраны самые разные величины жестости, однао с

–  –  –

Пример 1: Если выбран вариант с большой жестостью на изиб, нельзя в то же время вводить в онстрцию тележи большю жестость на сдви. Это, а правило, справедливо для трехэлементной тележи, тележи с жестой рамой и приндительно станавливающейся тележи Пример 2: Если выбран вариант с малой жестостью на изиб, для обеспечения необходимой стойчивости против виляния требется ввести в онстрцию тележи большое сопротивление сдви. Это требование в общем слчае применимо самостанавливающейся тележе

Рис. 2.17. Разные степени ораничения изибных и сдвиовых связей

o 2-16 x ществет минимальная жестость в одном аспете, оторая требет относительно высоой жестости в дром, и наоборот. На рис. 2.17 рассмотрены два примера возможных решений.

Выбором оптимальноо варианта с промежточными значениями жестости а на изиб, та и на сдви можно достичь очень высоой стойчивости при движении тележи. Причина, почем таой вариант не вседа принимается, связана с высоой начальной стоимостью, сложностью изотовления и техничесоо обслживания. Кроме тоо, онстрция с оптимальными для новой тележи харатеристиами может не сохранять этот оптимм в течение всео сроа эсплатации, а онстрция, способная сохранять первоначальные оптимальные харатеристии в межремонтный период, может иметь слишом высою начальню стоимость. С дрой стороны, словия эсплатации и топорафии пти мот вносить орретивы в онретню онстрцию. С требованиями жестости неразрывно связаны требования более высоой точности соблюдения допсов в онстртивных элементах, посоль отлонения в элементах жестости рессорноо подвешивания ведт ачественном хдшению движения тележи.

Дрой важной чертой систем рессорноо подвешивания является наличие поперечной связи межд олесными парами и зовом через рам тележи и центральню опор. Сравнительно мяая связь, оторой зачастю трдно достинть, помоает в разделении масс зова и олесных пар, подобном меньшению неподрессоренных в вертиальном направлении масс. Необходимо очень тщательно выбирать величин жестости таой связи, посоль собственная частота подпрыивания зова лео входит в резонанс с периодичесими неровностями пти, таими, а рельсовые стыи, а таже с собственной инематичесой частотой поворотных олебаний олесной пары.

2.3.2.2. Способность)*)вписыванию)в)*ривые

и)направлению)в)прямых Ка же отмечалось, при наличии более чем одной олесной пары для обеспечения стойчивости при движении с обычными на пратие соростями требется соединение олесных пар в оризонтальной плосости.

Способ, оторым это соединение осществлено, оазывает влияние на способность соединенных олесных пар вписываться в ривые.

2.3.2.2.1. Тележ*и)с)большой)жест*остью)на)из;иб Высоая жестость на изиб приводит том, что две олесные пары остаются параллельными др др и, таим образом, не занимают радиальное положение при движении в ривых. Таие тележи имеют предел по способности вписываться в ривые без онтата ребней олес с рельсами. Этот предел зависит от ширины олеи, олесной базы тележи, онсности олесных пар, зазора в олее и сопротивления тележи ловом поворот. Вписывание в ривю без асания рельсов ребнями олес поа

–  –  –

зано на рис. 2.18. Моменты в направлении по часовой стреле, возниающие от сил продольноо рипа, находятся в равновесии с моментами в направлении против часовой стрели, возниающими от сил поперечноо рипа, и таим образом тележа находится в равновесии.

Обычно тележи для нормальной олеи (1435 мм), имеющие олесню баз ооло 1,8 м, мот вписываться в ривые радисом от 1500 до 2000 м без ребневоо онтата. В этих словиях и при достаточной точности взаимноо расположения элементов тележи поперечный и продольный рип мал, а вредное воздействие тележи на рельс и пть сведено минимм.

Изнашивание поверхности атания и рабочей рани олови рельса миниRc — радиус кривой, м Поперечное смещение, мм

–  –  –

мально, но после пропса поездной нарзи поряда 200 млн. т бртто обнарживается неоторое пластичесое течение металла с поверхности атания внешним сторонам наржноо и внтреннео рельсов. Это явление может быть исправлено шлифованием.

На рис. 2.19 и 2.20 поазана взаимосвязь азанных переменных величин (радиса ривой, онсности олеса, базы тележи, поперечноо смещения).

В ривых радисом менее 1500 м, при малой онсности олес, меньшенном зазоре в олее, больших наршениях непрерывности поверхности атания рельсов, а таже ода в составе поезда есть ваоны с плохо направляемыми в олее тележами, имеет место ребневой онтат, а тележа занимает положение, поазанное на рис. 2.21.

Моменты сил Fa поперечноо рипа, возниающие от наличия лов набеания олеса на рельс и направленные против часовой стрели, оазываются больше моментов в направлении по часовой стреле, возниающих от сил Fпрод продольноо рипа, и поэтом должны быть дополнены силами на ребне. При этом имеет место онтат межд олесом и рельсом, подобный поазанном на рис. 2.10 и сопровождающийся большим изнашиванием зоны выржи олови рельса и повышенным пластичесим течением материала в направлении внешней стороне внтреннео рельса. Лбриация не изменяет баланс сил на тележе при движении в ривой, но вводит механизм пониженноо изнашивания межд олесом и рельсом.

Дальнейшие исследования позволили оценить варианты словий работы системы олесо — рельс и дать неоторые реомендации.

! Двхточечный онтат олеса и рельса при малой эффетивной онсности. Этот вариант необходимо проверить а для новых, та и для изношенных олес и рельсов. При этих словиях в дополнение лбриации реомендется обеспечить онформные профили олеса и рельса, посоль птем применения дрих помянтых в данном разделе o 2-19 x средств для лчшения распределения сил можно сделать лишь немноое. Возможно, потребется становить новые предельные величины износа олеса и рельса. Имеются ораничения и на изменение онсности олесной пары. Для достижения движения без онтата ребня с рельсом мот применяться профили с большой онсностью. Это достиается, лавным образом, посредством асимметричноо шлифования олови рельса, причем полченный профиль не сохраняется в течение длительноо времени и в словиях высоих осевых нарзо требет частоо восстановления, посоль действие поперечноо просальзывания изнашивает поверхность атания олови рельса и нивелирет резльтаты шлифования (см. рис 2.10). Поэтом для достижения доловременных резльтатов с помощью данной меры требется обеспечить мониторин пти. Помимо этоо, асимметричное шлифование порождает большие напряжения на вырже олови рельса и обсловливает преждевременные сталостные повреждения, за возниновением оторых необходимо следить. Большая онсность профиля олес может таже приводить нестойчивости движения подвижноо состава в прямых. По этой причине любые изменения профиля олеса, ведщие величению онсности, должны быть проверены на прямых частах пти.

! Неадеватное возвышение наржноо рельса в ривых. Чрезмерное возвышение наржноо рельса может приводить том, что тележа бдет стараться развернться в ривой, чтобы противостоять действющим на нее при движении силам. Это обсловливает величение ла набеания, интенсифиацию поперечноо рипа и рост резльтирющих сил, действющих на ребне олеса. Чтобы вертиальные силы, действющие на наржный и внтренний рельс, были примерно равными, необходимо, чтобы сорость движения в ривой соответствовала фатичесом возвышению наржноо рельса. Это предотвратит перерз одной из рельсовых нитей в словиях тяжеловесноо движения. Увеличение ла набеания сазывается на силах, действющих на центральню опор. Связь межд поперечными силами, действющими на центральню опор, и лом набеания поазана на рис. 2.22.

–  –  –

! Точность направления в рельсовой олее. Следет проверить весь эсплатиремый пар подвижноо состава на точность направления в олее, посоль неоторые ваоны мот изменять свое положение относительно оси пти при движении в одних ривых и вести себя по-дром в дрих.

! Рациональная связь межд тележой и зовом эипажа. Необходимо оценивать сопротивление ловом поворот тележи относительно зова.

2.3.2.2.2. Тележ%и'с'малой'жест%остью'на'из2иб В тележах, называемых самостанавливающимися, использются продольные силы рипа, возниающие межд олесной парой и рельсом, для сжатия/растяжения продольных пржин, оторые обеспечивают жестость на изиб. Это позволяет осям олесных пар станавливаться в ривых почти в радиальное положение, а поазано на рис. 2.23. При этом поперечные силы рипа снижаются почти до нля, что позволяет предотвратить возниновение сил на ребне олеса и их вредное воздействие на рельс, последствия отороо продемонстрированы на рис. 2.10.

2.4. Системы'рессорно2о'подвешивания,'применяемые на'пра%ти%е'в'тяжеловесном'движении 2.4.1. Тележ%и'для'больше2рзных'ва2онов Ка отмечено выше, в ваонах для тяжеловесноо движения использются преимщественно трехэлементные тележи. На ряде железных доро применяются таже тележи разных онстрций, имеющие свойство самостанови. В данном разделе рассматриваются а обычные, та и самостанавливающиеся тележи.

o 2-21 x 2.4.1.1. Обычная(трехэлементная(тележ1а Хотя таие тележи именются трехэлементными, в них, помимо боовин и шворневой бали, имеется мноо дрих онстртивных элементов. Кроме тоо, для лчшения ходовых харатеристи тележе в них был внесен ряд совершенствований. Ниже рассмотрены совершенствованные элементы рессорноо подвешивания и неоторые дополнения основной онстрции.

2.4.1.1.1. Компле1т(пр5жин(вторично8о(подвешивания Комплет пржин второй стпени рессорноо подвешивания трехэлементной тележи расположен в проеме боовины, де он опирается на нездо и поддерживает шворневю бал, таже выходящю в проем боовины (рис. 2.24). Комплет состоит из определенноо числа двхрядных (внтренних и наржных) пржин, навитых при изотовлении в орячем состоянии, и фриционных линовых амортизаторов. Число пржин и их харатеристии зависят от рзоподъемности онретноо ваона. Фриционный амортизатор обычно состоит из литых линьев, становленных межд стойами боовины и шворневой балой и поддерживаемых стабилизирющими пржинами. Подвешивание таоо типа сонстрировано таим образом, чтобы межд вертиальной поверхностью лина и изнашиваемой планой на стойе боовины возниали силы трения, обеспечивающие определенное положение шворневой бали и боовины относительно др дра. Оно таже способствет ораничению виляния тележи.

Созданию оптимальной онстрции омплета пржин вторичноо подвешивания на пратие препятствют следющие фаторы:

! ораниченное пространство для размещения элементов подвешивания;

! допстимые предельные напряжения в элементах подвешивания;

! предельные деформации пржин под нарзой;

! харатеристии тележи по направлению в олее;

! стоимость изотовления и техничесоо обслживания.

Первичное подвешивание

–  –  –

o 2-22 x 2.4.1.1.2. Фри$ционные*амортизаторы Ка азано ранее, линья фриционных амортизаторов, становленные межд шворневой балой и боовиной и поддерживаемые стабилизирющими пржинами, предназначены для демпфирования динамичесих реаций ходовой части ваона, движщеося по неровностям пти. В тяжеловесном движении применяются фриционные амортизаторы двх типов: с постоянным трением и чвствительные изменениям нарзи, а поазано на рис. 2.25 и 2.26. Харатеристии фриционноо амортизатора с постоянным трением не зависят от нарзи ваона, в то время а онстрция, чвствительная изменениям нарзи, обеспечивает более эффетивное фриционное демпфирование при большей нарзе.

В онстрциях с фриционными линовыми элементами использется свойство диссипации энерии при трении стали о сталь. Однао при определенных обстоятельствах, таих, а движение с высоой соростью или недовлетворительное состояние пти, имеет место интенсивное изнашивание трщихся поверхностей. В резльтате линья выходят за поверх

–  –  –

o 2-24 x ность шворневой бали и изнашиваемой плани в проеме боовины (рис. 2.27), что приводит меньшению сил фриционноо демпфирования и изменению вертиальной, поперечной жестости и сопротивляемости параллелораммированию рамы тележи. Таие изменения мот приводить хдшению динамии движения подвижноо состава. С дрой стороны, потеря подвижности рессорноо подвешивания вследствие схватывания линьев в резльтате их переоса из-за износа онтатирющих поверхностей боовины (рис. 2.28) приводит том, что в онтат межд олесом и рельсом передаются большие дарные нарзи, оторые не тольо повреждают онстртивные элементы ваона, но и ведт соренном наршению параметров птевой стртры.

Для предотвращения повышенноо износа и схватывания линьев на неоторых железных дороах использют прие фриционные элементы, выполненные из ретановых эластомеров, оторые значительно снижают износ. В таих онстрциях способность фриционном демпфированию и сопротивляемость параллелораммированию тележи сохраняется в течение более длительноо времени и меньшает необходимость в релярном восстановлении налонных поверхностей шворневой бали.

В ваонах, предназначенных для перевози рпноабаритных онтейнеров, в целях снижения вертиальных олебаний зова при движении с высоой соростью, лчшения ходовых харатеристи, минимизации сил во взаимодействии олеса и рельса, возниающих вследствие плохой динамии ваона, и предотвращения повреждений перевозимоо рза использются идравличесие амортизаторы.

–  –  –

o 2-25 x 2.4.1.1.4. Констр'(ции,+'величивающие+жест(ость тележ(и+на+сдви6 Применение пржинных плано (рис. 2.30), диаональных связей межд боовинами (рис. 2.31) и фриционных линьев повышает жестость трехэлементной тележи на сдви. При этом за счет определенной мяости пржин обеспечивается податливость в поперечном направлении. В отстствие больших поперечных сил на фриционных линьях, для тоо чтобы еще более смячить ходовые свойства эипажа в поперечном направлении, использется онстрция с подвесами и шарнирами (см. рис. 2.30).

Та называемая люлечная тележа (см. рис. 2.30) создана для лчшения поперечной динамии посредством применения онстрции, эвивалентной маятниовом подвешиванию. Шворневая бала таой тележи опирается на пржины через пржинню план, оторая держится на продольных призматичесих опорах на дне проемов боовин. В свою очередь, боовины оснащены подобными призматичесими опорами в зоне бсовых проемов, де становлены адаптеры подшипниов. Боовины Рис. 2.30. Трехэлементная тележа с пржинной планой и маятниовым стройством

–  –  –

выстпают в ачестве элементов ачающейся подвеси. Пржинная плана, соединяющая боовины, предохраняет их от потери связей др с дром, что снижает слонность тележи вилянию.

Одним из наиболее дачных способов борьбы с вилянием тележи является использование связей межд боовинами, а поазано на рис. 2.31.

В этой онстрции межд боовинами становлены диаональные связи, а межд бсовыми проемами боовин и адаптерами подшипниов — демпфирющие пролади.

Тележи, в онстрции оторых предсмотрена повышенная жестость на сдви, часто выполняются таим образом, что имеют возможность неотороо поворота осей олесных пар относительно др дра, что достиается становой эластичных проладо межд орпсами бс и бсовыми проемами боовин или допщением неоторой степени свободы перемещений в этих зонах. Вместе с тем подобные онстрции мот оазаться слишом податливыми в продольном направлении при больших тормозных силиях.

2.4.1.1.5. Сопротивление+поворот,+тележ.и Сопротивление поворот тележи относительно зова является важной харатеристиой с точи зрения стойчивости движения и предотвращения виляния трехэлементной тележи. Сопротивление поворот тележи зависит в основном от трения в центральной опоре, но на нео мот влиять таже харатеристии пржин и/или идравличесих демпферов системы рессорноо подвешивания. Эти три основных фатора можно обобщить следющим образом:

! Фриционное сопротивление поворот. В слчае фриционноо сопротивления вращающий момент величивается до тех пор, поа не превысит момент трения. После этоо возниает интенсивное сольжение, o 2-27 x сопровождающееся диссипацией энерии в процессе трения. Возвращающих сил при этом нет.

! Сопротивление пржин. Если в ачестве элемента, ораничивающео поворот, выстпают пржины, то имеет место постоянное величение возвращающих сил по мере вписывания тележи в ривю. Пржины, взятые изолированно, не мот диссипировать энерию поворота и способны тольо влиять на собственные частоты рессорноо подвешивания.

! Сопротивление демпферов. Гидравличесие амортизирющие стройства не оазывают дополнительноо сопротивления поворот тележи при вписывании в ривю, но обладают свойством полощения динамичесой энерии вращения при движении в прямой.

Обеспечение сопротивления поворот тележи за счет трения в опорах и прости пржин не требет дополнительных затрат и способствет достижению омпромисса межд параметрами стойчивости против виляния и вписывания в ривые. Использование идравличесих стройств обходится дороже и не обеспечивает омпромисс межд вилянием и вписыванием в ривые. Эти стройства применяются в основном в совершенствованных тележах.

Во всех слчаях рассмотренные фаторы вполне довлетворительно способствют меньшению виляния трехэлементных тележе. В общем слчае применение дрих средств не приносит дополнительных преимществ для большинства трехэлементных тележе. Однао боовые опоры постоянноо онтата в неоторой степени дают возможность ораничивать виляние, что позволяет снизить эсплатационные расходы и лчшить ходовые харатеристии тележе.

Ниже рассмотрены четыре основных типа боовых опор.

Боовые опоры непостоянноо онтата (рис. 2.32). При использовании боовых опор таоо типа онтат межд зовом ваона и боовой опорой имеет место в слчаях значительных переосов пти или/и при наличии поперечных центробежных сил, действющих на зов. Основным предназначением боовых опор непостоянноо онтата является ораничение перемещений зова, но они не повышают стойчивость движения эипажа. Таие опоры обычно применяются в сочетании с самостанавливающимися трехэлементными тележами.

Уприе боовые опоры постоянноо онтата (рис. 2.33). Опоры этоо типа обеспечивают неоторое прое (пржинное) сопротивление небольшим перемещениям шворневой бали относительно рамы зова.

Это решение приодно в основном для ваонов сравнительно небольшой рзоподъемности.

Ролиовые боовые опоры постоянноо онтата (рис. 2.34). Таие боовые опоры обеспечивают малое сопротивление поворот тележи и слжат для ораничения перемещения зова ваона.

Уприе боовые опоры постоянноо онтата в сочетании с ролиами (про-атовые опоры, рис. 2.35). У опор этоо типа прие элементы обеспечивают правляемый ровень виляния ваона а в порожнем, та и

–  –  –

в рженом состоянии, в то время а ролиовые элементы, воспринимающие бльшю часть нарзи, позволяют тележе поворачиваться относительно зова с сщественно меньшим сопротивлением, чем если бы эти большие нарзи воспринимались элементами с трением сольжения, а не ачения.

Очень важно посредством правильноо релирования боовых опор не допсать разрзи отдельных олес по сравнению с дрими. Кроме тоо, следет отметить, что при использовании опор с бльшим моментным плечом создается большее фриционное сопротивление. Это сопротивление должно омпенсироваться применением ролиовых и/или прих элементов в боовых опорах постоянноо онтата.

o 2-29 x 2.4.1.2. Трехэлементные+тележ-и+с+различными способами+6станов-и Традиционные трехэлементные тележи, оторые в течение длительноо времени являлись стандартными для рзовых ваонов, имеют преимщество малой стоимости изотовления и техничесоо обслживания. В то же время таим тележам свойственны определенные недостати: они нестойчивы при движении с высоой соростью, недовлетворительно вписываются в ривые, из-за чео имеет место высоая интенсивность изнашивания ребней олес и боовой поверхности олови рельсов; значительные поперечные силы и сопротивление поворот мот быть причиной схода с рельсов.

В обычных трехэлементных тележах межосевая жестость на сдви и изиб, необходимая для обеспечения стойчивости, достиается за счет поперечной и продольной жестости первой стпени рессорноо подвешивания межд олесными парами и рамой тележи. Посоль жестость поперечноо и продольноо подвешивания действет последовательно, снижение жестости на изиб вызывает снижение жестости на сдви, таим образом ораничивая допстимю в эсплатации сорость движения.

Для оптимизации харатеристи вписывания в ривые необходимо меньшее, чем обычных тележе, сопротивление поворот относительно зова. Это требет применения непосредственных связей межд осями олесных пар, выполненных та, чтобы достиалась межосевая жестость на сдви, независимая от межосевой жестости на изиб.

Таим образом, в рессорном подвешивании тележи в связях межд олесными парами нжны стройства, оторые обеспечивали бы фатичеси чистое ачение олесной пары при движении в ривых и необходимю стойчивость в прямых. Соответствющие техничесие решения найдены в онстрциях самостанавливающихся или приндительно станавливающихся тележе. Главные преимщества станавливающихся тележе залючаются в пониженной интенсивности изнашивания ребней олес, лчшенном соотношении боовой и вертиальной нарзо, меньшем сопротивлении движению в ривых, большей сопротивляемости вилянию и сход с рельсов.

2.4.1.2.1. Само6станавливающиеся+ трехэлементные+тележ-и Исследования поазали, что для обеспечения динамичесой стабильности движения подвижноо состава требется определенная степень жестости межд олесными парами на сдви и изиб в тележе. Для обеспечения межосевой жестости на сдви в стандартных тележах использется жестость рамы, и в тележах с жестой рамой достиается достаточная межосевая жестость на сдви. Однао в трехэлементной тележе жестость на сдви недостаточна для обеспечения оптимальной стойчивости движения. Кроме тоо, если для передачи сдвиовых реаций межд o 2-30 x олесными парами использется рама, требются строие ораничения поворот олесных пар. В станавливающихся тележах это невозможно.

Следовательно, для обеспечения нормальноо вписывания и стойчивости движения необходима межосевая жестость на сдви, независимая от ораничений поворот олесных пар. В этом слчае продольная и поперечная жестость первичноо подвешивания должны подбираться таим образом, чтобы обеспечить нормальное вписывание, стойчивость и ходовые харатеристии тележи.

Этот подход привел разработе самостанавливающихся трехэлементных тележе различных онстрций, например с диаональными анерными связями, с сочлененной рамой и с радиальными рычаами. Уазанные онстрции рато рассмотрены ниже.

2.4.1.2.1.1. Тележ%а'с'пере%рестными' ан%ерными'связями В тележе с перерестными анерными связями (рис. 2.36) сохранены трехэлементная онстртивная схема рамы, а таже чвствительное нарзе вертиальное и поперечное демпфирование, но вместе с тем введены работающие на сдви прие пролади орпсов подшипниов бс, чтобы онтролировать поворотные перемещения олесных пар и обеспечивать дополнительню межосевю жестость на сдви, независи

–  –  –

мю от ораничений, налааемых трехэлементной онстрцией рамы тележи.

При этом межосевая жестость на сдви достиается диаональными связями орпсов бс с помощью перерестных анерных связей.

2.4.1.2.1.2. Тележ%а'с'сочлененной'рамой В трехэлементной тележе с сочлененной рамой (рис. 2.37) применена пара подвижных рычаов, связанных др с дром с помощью проо сочленения, расположенноо в центре тележи. Эта онстрция обеспечивает пониженню межосевю жестость на изиб, что лчшает способность вписыванию в ривые, и величенню межосевю жестость на сдви, что способствет достижению необходимой стойчивости в прямых.

2.4.1.2.1.3. Тележ%а'с'радиальными'рыча3ами Констртивная схема тележи с радиальными рычаами (рис. 2.38) является дальнейшим развитием схемы с диаональными анерными связями. Подобно тележе с диаональными связями, две ее олесные пары соединены та, чтобы обеспечивалась сдвиовая связь межд ними. Этоо нельзя достичь в схеме с диаональными анерными связями, оторые должны проходить через шворневю бал и соединяться с боовинами,

–  –  –

но можно с помощью радиальных рычаов, оторые размещаются снаржи боовин. В трехэлементной тележе радиальные рычаи интерирются с адаптерами, становленными на подшипни ассетноо типа.

2.4.1.2.2. Трехэлементные+тележ-и+ с+прин1дительной+1станов-ой В этих тележах связи выполняют фнции а стабилизации положения, та и радиальной станови осей олесных пар. Обычно приндительно станавливаемые тележи имеют внешнее и/или внтреннее соединение олесных пар с рамой тележи и зовом ваона посредством вертиальных рычаов. Межосевая жестость на сдви остается зависимой от поперечной жестости первой стпени рессорноо подвешивания.

2.4.2. Тележ-и+ло-омотивов Лоомотивные тележи обычно имеют рам жестой онстрции, оторю можно использовать, посоль лоомотивов в эсплатации не происходит значимоо изменения массы (в противоположность ваонам, оторые мот быть порожними или ржеными). Преимщество тележи с жестой рамой состоит в том, что она обеспечивает стойчивю основ для тяовых двиателей и привода, необходимю, чтобы передавать большие тяовые силия. Кроме тоо, стоимость лоомотивной тележи нес

–  –  –

щественна по сравнению с общей стоимостью лоомотива. В таой тележе можно обеспечить хорошие ходовые харатеристии при движении в прямых и ривых, точно рассчитывая онстрцию рамы и ее омпонентов, таих, а бсовые направляющие (рис. 2.39).

В резльтате применения совершенствованноо асинхронноо тяовоо привода, новых омпьютерных систем правления, радиально станавливающихся тележе далось повысить тяовое силие и ровень сцепления современных лоомотивов. В радиальных тележах олесные пары станавливаются более точно по отношению направлению движения, вследствие чео достиается более равномерное распределение сил рипа, что, в свою очередь, лчшает тяовые харатеристии. К разработам последнео времени относятся шестиосные лоомотивы с радиальными тележами. Изотовителями заявлено, что эти лоомотивы мот развивать сил тяи до 610 Н в продолжительном режиме при оэффициенте сцепления 35 %.

2.5. Разработ(а)профилей)рельса)и)(олеса В этом разделе рассмотрены применяемые на пратие профили, очертания оторых состоят из ривых разноо радиса, а таже даны обоснования выбора тоо или иноо профиля. Основное внимание делено сложном взаимодействию олеса и рельса, представляющем собой сочетание аспетов механии онтата, триболоии и динамии подвижноо состава.

Затронты вопросы влияния различных еометричесих параметров пти, а таже механии онтатноо взаимодействия, оторые еще не вполне изo 2-34 x чены. Однао разработчии профилей при принятии решений должны прежде всео ориентироваться на сеодняшние потребности и наопленный настоящем времени опыт, чтобы обеспечить оптимальню работоспособность олеса и рельса. Для этоо следет роводствоваться лоичесим подходом и основываться на современном ровне знаний по данным вопросам.

2.5.1. Основные(положения Ниже приведены основные соображения, оторые должны быть приняты во внимание при выборе профилей рельса и олеса.

1. Контат не распространяется по всей поверхности рельса и олеса.

Этим очевидным тверждением зачастю пренебреают. Сама природа профилей рельса и олеса препятствет полном онтат. Контат ораничен областями, выделенными на рис. 2.40, и предполаает изменение очертаний профиля рельса и олеса. При этом возниают вопросы: а лбои эти изменения, аим очертаниям они приводят, аовы допстимые пределы этих изменений и с аой интенсивностью они происходят.

2. Контат неравномерно распределен в областях, поазанных на рис.2.40.

При движении в прямых онтат олеса и рельса имеет место преимщественно в средней части поверхности атания обода (рис. 2.41). СосредотоРис. 2.40. Потенциальные области онтата рельса и олеса

–  –  –

o 2-35 x чение онтата в зой центральной зоне в наибольшей мере проявляется при сочетании олес с чисто оничесим профилем обода и рельсов с профилем большой ривизны и в меньшей степени при олесах с профилированным ободом и относительно плосих рельсах. Полоса онтата более чето выражена при большем постоянстве ширины рельсовой олеи. Нжно избеать двхточечноо онтата межд ободом олеса и оловой рельса в прямых, посоль он приводит онтат поверхностей с величенной онсностью и розит нестойчивостью движения эипажа.

Распределение онтата по профилю олеса в ривых пратичеси симметрично, если на линии имеется примерно равное число левых и правых ривых. Распределение онтата по профилю рельса асимметрично и зависит от преимщественноо направления движения поездов в ривой.

При использовании профилированных олес онтат наржноо олеса первой по направлению движения олесной пары происходит ближе основанию ребня и рабочей вырже олови рельса, чем наржноо олеса второй олесной пары (рис. 2.42). Подобные различия в харатере онтата имеют место и в отношении внтреннео рельса. Эти различия мот быть полезны, та а меньшают число цилов наржения до наопления онтатной сталости в олесе и рельсе. Контатные напряжения и силы рипа в ривых выше, чем в прямых. При оничесих олесах онтат сосредоточен в средней части олови рельса. На ободе олеса зона онтата смещается от центра наржной боовой поверхности на величин поперечноо смещения олесной пары. Этот эффет онцентрации онтата на олесе и рельсе приводит меньшению сталостной доловечности рельса.

Коничесий профиль поверхности атания олес непостоянен, та а быстро изнашивается и переходит в более онформный профиль. Поэтом он ислючен из дальнейшео рассмотрения.

Первая по направлению движения колесная пара

–  –  –

3. Прямое соотнесение онтата и износа с рипом неправомочно, посольне читывает поперечноо течения материала по профилю. Модели, пронозирющие изменение очертаний олеса и рельса, должны принимать во внимание не тольо даление материала, обсловленное работой сил трения, но и перемещение материала по профилю. Изменение очертаний олеса и рельса налядно представлено на рис. 2.10 и 2.43, описано в работе Дж. Калосеа (J. Kalousek) [2.4] и отмечено в наблюдениях автора. Эти вопросы рассмотрены далее.

2.5.2. Разделение)профилей)/олеса)и)рельса на)ф2н/циональные)области

Фнционально профили рельса и олеса можно разделить на следющие области (рис. 2.44):

! область A — онтат межд средней частью олови рельса и обода олеса;

! область В — онтат межд выржой олови рельса и алтелью в основании ребня;

! область С — онтат межд наржными зонами рельса и олеса.

2.5.2.1. Область)A:)/онта/т)межд2)средней)частью олов/и)рельса)и)обода)/олеса В этой области онтат возниает наиболее часто при движении подвижноо состава в прямых и ривых относительно большоо радиса (нестанавливающиеся тележи) или в ривых малоо радиса (радиальные тележи). В резльтате сочетания азанных словий и еометрии рельса и олеса происходит следющее:

! онтатные напряжения межд рельсом и олесом самые низие из всех возможных;

–  –  –

Рис. 2.44. Фнциональные области онтата в системе рельс — олесо o 2-37 x ! поперечное просальзывание и соптствющие ем силы рипа низие, особенно если ходовая часть подвижноо состава не подверается воздействию неровностей пти или сохраняет стойчивость;

! продольное просальзывание и соптствющие ем силы рипа больше, чем поперечное, что создает блаоприятные словия для стойчивости эипажа;

! допстимая сорость движения выше, чем в ривых меньшео радиса.

Эта область онтата рассчитывается прежде всео на оптимизацию стойчивости движения подвижноо состава с обеспечением в то же время разности диаметров ачения олес достаточной, чтобы, соласно модели Ньюланда (Newland), вписываться в ривые относительно большоо радиса (для нестанавливающихся тележе) и меньшео радиса (для самостанавливающихся тележе). Чтобы меньшить интенсивность износа этой области, онсность здесь должна быть настольо мала, насольо это возможно с четом требований вписыванию, предсматривающих распространение онтата на а можно бльшю часть ширины обода олеса. Голова рельса в этой области зарлена по радис, и предпочтительными являются профилированные олеса.

Консность и разность радисов можно рассчитать с помощью еометричесих или более сложных численных методов, обычно использемых в расчетах динамии мноомассовоо железнодорожноо подвижноо состава. При выборе онсности должен быть соблюден баланс межд более низими онтатными напряжениями, имеющими место при онформном онтате с одинаовой ривизной профилей олеса и рельса, и резльтирющей большей онсностью, вызывающей нестойчивость подвижноо состава. Необходимо любой ценой избеать двхточечноо онтата из-за связанных с ним высоой онсности и износа.

Адеватный зазор в олее в прямых должен быть вязан с пониженной онсностью и распределением зон онтата по поверхности олеса. Этот зазор может быть полчен за счет величения ширины олеи, меньшения толщины ребня (если износ ребня не является проблемой) и расстояния межд олесами при их напрессове на ось или омбинацией этих способов.

При использовании слишом мяих рельсов необходимо обеспечивать бльшю разность радисов профилей олеса и рельса, чтобы противостоять эффет выравнивания, вызванном течестью материала. Последствия этоо, вероятно, придется странять шлифованием.

Необходимо читывать онсность новоо и изношенноо профилей.

Хорошее направление в олее может приводить возниновению проата на поверхности атания обода олеса и изменению начальной онсности.

Этот процесс должен быть под онтролем, чтобы держать онсность в пределах, обеспечивающих стойчивость эипажа. Сдви онтата в наржные области рельса и олеса стимлирется распространением радиса профиля олеса за оничесю часть наржной стороне рельса.

o 2-38 x 2.5.2.2. Область(В:(*онта*т(межд1(вы*р1ж*ой(6олов*и рельса(и(6алтелью(в(основании(6ребня Посоль площада онтата в этой области мала, онтат зачастю харатеризется весьма сложным напряженным состоянием. Если пристствет двхточечный онтат, он сопровождается высоими темпами изнашивания и течения материала. В слчае одноточечноо онтата преобладают высоие онтатные напряжения в сочетании с вращательным и интенсивным продольным просальзыванием. Контат в зоне рабочей выржи рельса неразрывно связан с большими лами набеания и поперечным просальзыванием.

Гребневой онтат непременно происходит в неоторых местах пти — в ривых малоо радиса и там, де не выдерживается положение пти в плане, а таже там, де есть наршения непрерывности поверхности атания рельсов: на стрелочных переводах и лхих пересечениях, стыах и пробосовинах. Если ребневой онтат неправильно рассчитан, мот возниать повреждения рельса и олеса или наршения направления подвижноо состава в олее и стойчивости движения.

Сществют три возможных слчая, оторые должны читываться при рассмотрении ребневоо онтата. Это двхточечный онтат, одноточечный онтат и онформный онтат, проиллюстрированные на рис. 2.45.

2.5.2.2.1. Дв1хточечный(*онта*т Этом вид онтата присщи интенсивное просальзывание и изнашивание, если имеют место боовые силы на ребне и поперечное просальзывание, а это происходит в ривых. В этих словиях износ ребня олеса соряется, поа очертания ребня не бдт соответствовать очертаниям рельса. Контат здесь зачастю настольо интенсивный, что происходит пластичесое течение материала на ребне олеса (рис. 2.46). Ка поазывает опыт, ребень часто подрезается при любом слое смазочноо материала, внесенноо в зон онтата.

Встречаются тверждения, что при двхточечном онтате рельс меньше повреждается, та а вертиальная нарза не действет на рабочю вырж олови рельса. Кроме тоо, на рельсы, оторых проявляются онтатно-сталостные дефеты выржи олови, распространяется мнение, что это вызвано недовлетворительным техничесим обслживанием в прошлом. Этот вид онтата, однао, ораничивает величин разницы диаметров ачения и способность самостанове тележе при движении в ривых. Если не принимать ниаих противомер, мот создаться еще хдшие словия онтата. Сществет, например, метод слаживания выржи.

При этом происходит следющее. Сначала снимается металл с рабочей выржи олови рельсов (рис. 2.47), затем из-за двхточечноо онтата произойдет изнашивание олес до новоо профиля в основании ребня (рис. 2.48). Затем снова проводится слаживание рабочей выржи рельса (рис. 2.49), и та далее. Чем это заончится? Возможно, потенциально опасной высоой онсностью олеса и одноточечным онтатом межд олесом

–  –  –

o 2-40 x и рельсом при движении в прямых, а поазано на рис. 2.50. Все же, невзирая на отмеченные недостати, слаживание рабочей выржи инода рассматривают а способ продления работы рельса, хотя и на оротий сро.

2.5.2.2.2. Одноточечный*+онта+т Контат этоо типа, возможно, наносит наибольшие повреждения подвижном состав и пти. Высоие онтатные напряжения, имеющие место в словиях интенсивноо просальзывания, вызывают сталостные повреждения на рабочей вырже рельса.

Все же одноточечный онтат рассматривается а приемлемый для прямых частов пти, посоль трдно представить, что имеющие место малые лы набеания приведт чрезмерном износ и изменению исходноо профиля олеса. Таие словия способствовали бы меньшению онсности и, следовательно, повышению стойчивости движения подвижноо состава в прямых. Однао не следет доходить до райностей, та а это бдет вредить способности ходовой части подвижноо состава станавливаться по оси прямоо пти, что приведет интенсифиации изнашивания поверхности атания и ребня олеса, делая ео несимметричным, и в дальнейшем хдшению направления в олее.

При этом даже в самом блаоприятном слчае возможно возниновение параллельных трещин на олове рельса, а в самом неблаоприятном — разршение рабочей выржи рельса (рис. 2.51), что связано не тольо с интенсивным продольным просальзыванием, вызывающим течение материала рельса, но и, что более опасно, с нестойчивостью подвижноо состава, выражающейся в вилянии, из-за отороо боовой износ пти сщественно соряется.

Одноточечный онтат возниает в резльтате:

! неправильноо расчета профилей олеса и рельса;

! площения олови рельса в процессе эсплатации (рис. 2.52);

! чрезмерноо проата поверхности атания олеса (рис. 2.53).

–  –  –

o 2-41 x 2.5.2.2.3. Конформный)*ребневой).онта.т Конформный онтат возниает по мере износа рабочей выржи рельса и ребня олеса до общео профиля вследствие интенсивноо ребневоо онтата в ривых. Отмечено, что этот профиль примерно одинаов при различных словиях ребневоо онтата на разных железных дороах. Пример онформноо профиля приведен на рис. 2.54. Не следет птать этот профиль с тем, оторый вырабатывается на рабочей вырже рельса в резльтате одноточечноо онтата.

О сложных словиях онтата, при оторых формы онтатирющих поверхностей становятся и остаются подобными, известно немноо (Примечание переводчиа: об словиях подобноо изнашивания и образования оптимальноо онформноо профиля изложено в работе [3.83]), но можно отметить следющее:

! относительное просальзывание величивает зон онтата (рис. 2.55);

! дельное давление меньшается;

! два вышеазанных фатора действют примерно та же, а в модели «постоянный износ — неравные давления», применяемой дисам мфты сцепления;

! по всей вероятности, имеет место неоторое течение материалов в направлениях, поазанных на рис. 2.55.

–  –  –

o 2-42 x Каов бы ни был механизм онформноо онтата, профили рельса и олеса, изношенные до соответствющей ем онфирации, спешно ее сохраняют и поазывают хорошю работоспособность с точи зрения сталостной доловечности.

Профиль этоо типа обладает рядом преимществ, залючающихся в том, что:

! он сохраняет свою онфирацию;

! в пределах диапазона наиболее распространенных осевых нарзо сталость рабочей выржи рельса находится под онтролем;

! вследствие низих дельных давлений сохраняется плена нанесенноо на поверхность смазочноо материала;

! онсность имеет нейтральный харатер, т. е. олеса не приобретают большю онсность, а в слчае одноточечноо онтата.

Таим образом, реомендется, чтобы профили олеса и рельса были онформными в соответствии с рис. 2.54. Колесам и рельсам таой профиль можно придавать в процессе тещео содержания; рельсы мот проатываться или профилироваться сраз после лади в пть.

При разработе онформноо профиля важно честь следющие моменты:

! радисы и длины д профиля;

! онтат по асательной при слиянии этоо профиля с профилем поверхности атания олеса, чтобы арантировать минимальню возможность двхточечноо онтата межд поверхностью атания и ребнем;

! допстима неоторая свобода при выборе ла налона ребня для соответствия сществющим стандартам тещео содержания.

! радисы рабочей рани рельса должны следовать профилю ребня и плавно переходить в профиль поверхности атания олови рельса, избеая возниновения двхточечноо онтата межд рельсом и олесом.

2.5.2.3. Область(C:()онта)т(межд0(нар0жными(зонами )олеса(и(рельса( Область С, вероятно, наиболее трдна для оптимизации, потом что онтат межд рельсом и олесом в этой области заанчивается, и в онечном счете, несмотря на силия разработчиа, либо возниают высоие онтатные напряжения при опирании наржной роми профиля олеса на рельс (рис. 2.56), либо зона онтата не доходит до рая олеса, что вызывает образование ложноо ребня с наржной стороны поверхности атания (рис. 2.57).

Часто оба эти явления происходят одновременно, посоль на различных частах пти преобладают словия для тоо или иноо из двх азанных словий онтата, что приводит образованию онтата, поазанноо на рис. 2.58, де высоие онтатные напряжения возниают вместе со значительным продольным просальзыванием, смещающим олесо в неправильном направлении. Это явление сопровождается соренным изнашиванием ребня парноо олеса.

–  –  –

Предлаается, чтобы профиль олеса был продолжен от проетноо радиса обода вплоть до места, де он приобретает цилиндричесю форм или онсность 1:40. Это позволит по мере возможности распространить зон онтата в направлении наржной стороны олеса.

Неативные проявления онтата данноо типа мот быть смячены посредством онтроля величины проата олес и/или слаживания наржной части профиля рельсов.

2.5.3. Техничес(ая+э(спл/атация+рельсов+и+(олес Вопрос техничесой эсплатации и правления состоянием олеса и рельса рассматривается в аспетах онстрции эипажа и еометрии профилей олеса и рельса. Здесь не ставится задача дать реомендации по восстановлению профиля рельса на основе сроа слжбы до возниновения сталостных повреждений. Подразмевается, что профили рельса и олеса разработаны соласно реомендациям, приведенным в п. 2.4.2, за ислючением неоторых слчаев еометрии рельса и пти, оторые бдт описаны ниже. Приводимые положения основаны на предпосыле, что рельсы и олеса эсплатирются та, чтобы свойства их профилей в течение всео сроа слжбы изменялись по возможности меньше, а таже что восстановление профилей производится по достижении определенноо износа.

2.5.3.1. Л/бри(ация+8ребней+(олес Несмотря на частые попыти спроетировать рессорное подвешивание подвижноо состава и профиль поверхности атания олес (область А) в расчете на эсплатацию на линиях с определенными числом и радисами o 2-44 x ривых, оцена по модели Ньюланда поазывает, что ни одна онретная онстрция не может обеспечить движение без взаимодействия ребней олес с рельсами при движении в ривых. Поэтом естественной реацией на таю ситацию является смазывание ребней. Нет ниаоо дроо способа меньшить силы в ребневом онтате, если тольо не изменить систем подвешивания. Лбриация ребня — быстрый и эффетивный пть решения проблемы, причем без щерба для направляющих сил.

Если профиль олеса в области ребня онформен профилю рельса, имеют место самая большая площада онтата и наименьшие онтатные напряжения, а таже создаются оптимальные словия для поддержания смазочной плени. Это одно из лавных преимществ онформноо онтата, посоль лбриация сраз снижает интенсивность износа ребня и рабочей рани рельса. Опыт поазывает, что интенсивность изнашивания ребня снижается в 6 раз по сравнению с словиями, ода лбриация не производится [2.5]. Лбриация стабилизирет темп изменения профилей, что оазывает важное воздействие на дрие словия онтата рельс/олесо, оторые рассмотрены ниже.

Лбриация снижает долю режима просальзывания и связанные с ним силы рипа межд ребнем и рабочей выржой рельса, меньшает тенденцию пластичесом течению материала и, естественно, вредное воздействие таненциальных сил и сталостные эффеты.

Вместе с тем лбриация — дороая и обременительная технолоия, связанная с проблемами материально-техничесоо обеспечения. Поэтом любое, даже половинчатое решение в направлении совершенствования является положительным.

Из опыта тяжеловесноо движения можно залючить, что:

! лчшие резльтаты полчаются при использовании онсистентных, а не жидих смазочных материалов;

! при применении напольных рельсовых лбриаторов зарязняются непосредственно прилеающие ним части рельсов, что создает проблемы со сцеплением лоомотивов. Кроме тоо, смазывание рельсов трачивает эффетивность на расстоянии более 100 м от лбриатора, а таже требется длительное время, чтобы распределить смазочный материал по поверхности рельсов после шлифования;

! лбриация ребней лоомотивов может быть эффетивной тольо при поддерже со стороны персонала лоомотивной слжбы, оторый обычно с подозрением относится лишним объетам внимания при обслживании лоомотивов;

! лбриация рельсов с помощью перемещающихся по пти рельсосмазывателей, а оазалось, является оптимальным техничесим решением. Смазочный материал наносится равномерно по всем рельс, оторый требет лбриации. Смазывание можно выполнять немедленно после шлифования. Недостато этоо способа залючается в том, что он требет выделения особых нито рафиа для пропса транспортноо средства с рельсосмазывающим стройством.

o 2-45 x 2.5.3.2. Про$ат'$олес'и',площение'0олов$и'рельсов После тоо а лбриация спешно внедрена, а таже на частах с хорошими словиями направления подвижноо состава в олее блаодаря большой доле прямых или использованию тележе с радиальной становой проат на поверхности атания олес становится основной проблемой с точи зрения продления сроа слжбы олес. Поверхность атания олес (область B) рассчитывается с четом величины проата или остаточноо радиса профиля, при оторых онсность остается в определенных пределах. Проат олеса, выходящий за становленные пределы, и/или площение олови рельса приводят онформном онтат поверхностей атания.

При этом:

! создается большая онсность для небольших отлонений олесной пары от оси пти;

! создается малая или отрицательная онсность для больших отлонений олесной пары от оси пти вследствие возниновения ложноо ребня на наржной стороне олеса. Это меньшает способность олесной пары центрироваться относительно оси пти, в резльтате чео возниает ребневой онтат с лом набеания олесной пары, приводящий дополнительном изнашиванию рельса в ривых и прямых;

! возниают высоие онтатные напряжения в зоне межд рабочей выржой и наржной стороной олови рельса при онтате с ложным ребнем, оторый может образовываться с любой стороны от места с проатом орытообразной (вонтой) формы (рис. 2.59).

Мерами борьбы с проатом олес или площением олови рельсов являются использование более твердых рельсов, шлифование рельсов для поддержания выплости олови рельса по нжным радисам и жестое соблюдение ораничений по величине проата. В сочетании с этими мерами в неоторых прямых следет использовать изменение ширины олеи * Область высоких контактных напряжений

–  –  –

o 2-46 x (зазора в олее), чтобы способствовать «размытию» онтата и меньшить интенсивность нарастания проата (рис. 2.60). Этот метод в [2.4] назван pummeling. Таой же эффет может быть достинт шлифованием олови рельса или физичесим ширением олеи с использованием асимметричных рельсовых подладо на железобетонных шпалах. При этом необходимо соблюдать осторожность, чтобы не стимлировать наршение динамии подвижноо состава. По этой причине изменять ширин олеи следет на частах большой длины. Изменение ширины олеи не следет применять в ривых по причинам, приведенным ниже.

2.5.3.3. Управление*шириной*.олеи*в*.ривых С проблемой проата и очертаниями профилей наржных частей рельса и олеса связан онтроль ширины олеи в ривых. Ка отмечено выше, зона онтата межд рельсом и олесом заанчивается в области C. При этом возниают словия онтата, поазанные на рис. 2.57 и 2.58. В этих словиях образование различия диаметров ачения олес олесной пары оазывает вредное воздействие, приводя не тольо повышению онтатных напряжений, но и рост сил на ребне олеса и более интенсивном ео изнашиванию. Таая неблаоприятная ситация может иметь место даже тода, ода проат олеса находится в допстимых пределах. По этой причине шириной олеи в ривых следет правлять, для тоо чтобы избежать онтата азанноо типа посредством:

! снятия материала с наржной стороны олови внтреннео рельса, а поазано на рис. 2.61;

Наружная Внутренний сторона рельс Рис. 2.61. Обработа наржной стороны внтреннео рельса в ривой ! поддержания относительно малоо зазора в олее при боовом изнашивании олови наржноо рельса. Это может быть достинто посредством использования несимметричных рельсовых подладо на железобетонных шпалах. Ка поазывает опыт, зазор в олее в ривых не должен величиваться более чем на 10 – 12 мм. При бльших зазорах происходят сталостные повреждения внтреннео рельса, а интенсивность изнашивания ребня и боовой поверхности олови рельса величивается.

2.5.3.4. Конта.т*межд6*ложным*7ребнем*.олеса и*рабочей*вы.р6ж.ой*рельса Если следовать всем вышеизложенным реомендациям при расчете профилей и техничесой эсплатации рельсов и олес, с этим типом онтата не должно возниать проблем. Это явление происходит прежде всео в резльтате наличия:

o 2-47 x ! олес с проатом, превышающим допстимый предел, оторый равен примерно 2 мм;

! наржных рельсов с боовым износом более 12 мм;

! сочетания проата и недовлетворительноо направления тележе в олее. Это приводит асимметричном проат профиля олеса. В зависимости от направления движения подвижноо состава или направления ривизны пти выплая часть профиля олеса может наползать на рабочю вырж рельса.

Все эти фаторы при таом онтате выплоо типа приводят сталостным повреждениям и сщественном слаживанию рабочей выржи, развивающимся из рассмотренноо выше онформноо онтата. Чрезмерная шлифова рабочей рани ведет возниновению двхточечноо онтата и дальнейшем хдшению ситации.

2.6. Точность(направления(в(рельсовой(2олее(и(доп4с2и Ка отмечено в п. 2.1, свободно атящаяся олесная пара может омпенсировать еометричесие неровности пти. Однао сществет предел этой способности, оторый зависит от относительной еометрии олесной пары и пти. К том же ораничения, налааемые межосевыми элементами подвешивания, в сочетании с неоторыми допсами на размеры олесной пары мот отрицательно влиять на точность направления подвижноо состава в рельсовой олее. Чем менее податливы или более жести эти элементы, тем более строими должны быть допси для них и для олесной пары, чтобы обеспечить требемю точность направления в олее.

Отлонения в точности направления наиболее очевидно проявляются в несимметричном изнашивании профиля олес олесных пар тележи или, в райнем слчае, несимметричном изнашивании ребней олес. Менее очевидно влияние отлонений на появление дополнительных просальзываний, приводящих величению потребления энерии на тя поезда, и повышение напряжений, приводящих пластичесом течению материалов олеса и рельса.

Есть данные о том, что асимметричный износ олес снижает стойчивость движения подвижноо состава. Эта нестабильность может, в свою очередь, зависеть от направления движения поезда. Подвижной состав может двиаться совершенно стабильно в одном направлении и нестабильно в дром, особенно если на одной из рельсовых нитей имеет место непостоянный онтат рельса с ребнем олеса.

2.6.1. От2лонения(в(6еометрии(2олесной(пары(и(п4ти Отлонения еометричесих параметров олесной пары и пти являются фнцией взаимоотношения различия в диаметрах ачения олес олесной пары и поперечноо зазора межд ребнем олеса и боовой поверхностью олови рельса, т. е. зазора в олее. Разница в диаметрах аче

–  –  –

ния олес олесной пары может возниать из-за обточи олес на разный диаметр, измеренный по базовом р атания на оничесой части олеса (рис. 2.62), или несимметричной обточи олес, приводящей «разворот» олесной пары (рис. 2.63). Если очертания цилиндра вращения профилей олес симметричны, имеет значение тольо эффетивная онсность.

Кода олесная пара атится по прямом пти, то для тоо, чтобы оба ее олеса атились по одном и том же диаметр ачения, она перемещается в поперечном направлении на величин y. Если величины зазора в олее недостаточно для перемещения на величин y, бдет иметь место изнашивание ребня олеса и рабочей рани олови рельса. Это изнашивание может быть весьма интенсивным. Таое отлонение приводит несимметричном вписыванию олесной пары в ривые и создает ситацию, в оторой одно из направлений движения бдет для этой олесной пары более блаоприятным, чем дрое.

Точно та же несимметричный профиль олово рельсов приводит поперечном сдви олесной пары в олее (рис. 2.64). Это может резльтироваться в изнашивании ребня олеса и рабочей выржи олови рельса, хотя несимметричность профилей рельсов в ривых может способствовать вписыванию подвижноо состава в ривю, если асимметрия имеет то же направление, что и ривая (см. п. 2.4).

–  –  –

Соотношение межд отлонениями профилей олесной пары и рельса и зазором в олее может быть найдено при изчении взаимоотношения онсности. Эффетивная онсность олесной пары определяется а частное от деления разности радисов ачения олес на двоенню величин y смещения олесной пары, вызванноо этой разностью. Эта связь представлена выражением = (разность радисов ачения олес)/2y. (1) Данное выражение полчено для словий чистоо ачения. На положение олесной пары в ривой в поперечном направлении оазывает влияние просальзывание олеса по рельс, оторое, в свою очередь, зависит от системы подвешивания ходовой части. Оно является хорошим индиатором положения олесной пары в прямой, де просальзывания близи нлю.

2.6.2. Геометричес*ие+от*лонения+в+движении+*олесной пары+и+их+связь+с+системой+подвешивания Ка было азано выше, еометричесие отлонения связаны с ораничениями, налааемыми на олесню пар системой подвешивания, с оторой она соединена. Это соединение может быть с рамой тележи или с дрой олесной парой через связи межд ними. Соединения и отлонения в них являются фнцией типа и степени жестости связи межд олесными парами (см. рис. 2.17 и п. 2.2.2). Далее (см. рис. 2.13 и 2.16) рассмотрены отлонения в режимах изиба и поперечноо смещения (сдвиа).

2.6.2.1. От*лонения+в+режиме+из;иба+ Отлонения в режиме изиба вынждают олесные пары постоянно располааться под лом др др (рис. 2.65). Чем больше жестость подвешивания на изиб, тем меньше возможности имеют силы рипа, возниающие межд рельсом и олесом, возвращать олесные пары в нормальное положение в олее. Подобные отлонения в типичном слчае возниают при неравенстве олесных баз с двх сторон тележи с жестой рамой или трехэлементной тележи, в оторой олесные пары жесто связа

–  –  –

ны с боовинами. Самостанавливающиеся тележи с малой жестостью на изиб в состоянии омпенсировать эти отлонения, но и неоторые несамостанавливающиеся тележи оснащены работающими на сдви проладами межд адаптерами подшипниовых бс и бсовыми проемами боовин, обеспечивающими возможность неоторой деформации и лчшающими словия направления в олее.

В последнее время найдены решения, обеспечивающие более точное соблюдение равенства олесных баз с двх сторон трехэлементной тележи птем соответствющей механичесой обработи бсовых проемов в сочетании с применением работающих на сдви проладо, помянтых выше.

Типичными причинами, способствющими отлонениям при направлении в олее, являются следющие:

! боовины тележи имеют неодинаовые размеры под станов олесных пар (рис. 2.65);

! адаптеры подшипниовых бс несимметричны (см. рис. 2.65).

o 2-51 x 2.6.2.2. От#лонения*в*режиме*сдви1а Отлонения в режиме сдвиа связывают с системой подвешивания, имеющей большю жестость на сдви. Обычно это может происходить с самостанавливающимися и совершенствованными тележами, оторые обладают повышенной жестостью на сдви. Оси олесных пар остаются параллельными др др, но сдвинты в поперечном направлении, что ведет несимметричном изнашиванию олеи, высоим напряжениям на площадах онтата и нестойчивости движения подвижноо состава.

Здесь типичными причинами, способствющими отлонениям при направлении в олее, являются следющие:

–  –  –

= = = = ! боовины тележи с пржинными поддонами расположены несимметрично по отношению бсовым направляющим. На рис. 2.66 поазано расположение элементов тележи в ненарженном состоянии, на рис. 2.67 — в нарженном состоянии. Любое величение жестости тележи на сдви приводит параллелораммированию тележи, особенно в нарженном состоянии;

! пересеающиеся анерные, сочлененные (см. рис. 2.37) и диаональные связи несимметричны (рис. 2.68);

! олесные пары становлены (рис. 2.69) или обточены несимметрично.

o 2-53 x

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

2.1. Office for Research and Experiments of the International Union of Railways, Question B 55, «Prevention of derailment of goods wagons on distored track», Report № 8 (Final Report), Conditions for negotiating track twist, Utrecht, April 1983.

Nadal M. J.: Locomotive Vapeur, Collection encyclopdie scientifique, bibliothque de 2.2.

mcanique applique et gnie, Vol.186 (Paris),1908.

2.3. Tournay, H. M.: «Rail/wheel interaction from a track and vehicle design perspective», Proceedings of International Heavy Haul Association's Conference on Wheel/Rail Interaction, Moscow, Russia, 14-17 June 1999, pp. 41 – 57.

2.4. Smith, R. E. and Kalousek, J. «A design methodology for wheel and rail profiles on steered railway vehicles», Proceedings of the 3rd International Symposium on Contact Mechanics and Wear of Rail-Wheel Systems, Cambridge, UK, July 1990, Elsevier, Amsterdam, 1990, pp. 334 – 338.

2.5. Tournay, H. M. and Giani, J. L. «Rail/wheel interaction: Multi disciplinary practices developed in South Africa». Conference on Railway Engineering, October 1995, Melbourne, Australia.

2.6. Weinstock H. «Wheel climb derailment criteria for evaluation of rail vehicle safety», Paper No.

84-WA/RT-1, 1984 ASME Winter Annual Meeting, Phoenix, Az, November 1984.

o 2-54 x ПРИЛОЖЕНИЕ Определение онсности Профилиремая поверхность атания обода олеса может быть аппросимирована дой оржности или несольими дами оржностей, плавно по асательным переходящим одна в дрю. Профили рельса мот быть описаны подобным же образом. Для прощения можно рассмотреть профили олеса и рельса, состоящие из отдельных д, а поазано на рис. 2.А-1.

Перпендилярные др др оси Xr, Yr (их начало находится в центре ди профиля олеса) мот быть привязаны олесной паре и поперечно смещаться вместе с олесной парой относительно системы Xr, Yr. При олесной паре, размещенной центрально оси пти, относительное положение двх систем осей поазано на рис. 2.А-1а. Контат межд олесом и рельсом должен произойти в точе, оторю принято считать центром зоны онтата, де ди профилей олеса и рельса имеют общю асательню. Может быть поазано, что точи Ow, Or и P0 находятся на одной прямой.

Боовое смещение олесной пары y от средней линии пти смещает систем оординат Xw, Yw относительно системы оординат Xr, Yr. Та а онтат по-прежнем должен произойти в точе, де ди профилей олеса и рельса имеют общю асательню, точа онтата может быть определена продолжением линии OwOr до пересечения с дами профилей рельса и олеса в точах P1 и P2 (рис. 2.А-1б).

Середина колесной пары и ось пути

–  –  –

Определение жестости подвешивания от силы тяжести На рис. 2.А-2 поазаны оничесий и профилированный ободы олеса, смещенноо на расстояние y от оси пти. Принимая, что ось остается оризонтальной, ол налона поверхности онтата оничесоо олеса оризонтали (см. рис. 2.А-2а) остается неизменным и равным л онсности олеса.

Горизонтальные составляющие силы нормальной реации межд олесом и рельсом Fn, перпендилярной плосости онтата, остантся, таим образом, равными и противоположно направленными др др при любом отлонении олесной пары от оси пти. Следовательно, резльтирющая поперечная сила, действющая на олесню пар, бдет нлевой. Изчение рис. 2.А-2б поазывает, что для профилированных ободов олес ол налона поверхности онтата оризонтали изменяется и различен для двх олес олесной пары. Поперечные составляющие этих сил

–  –  –

реации, таим образом, не бдт равными при любых смещениях от оси пти, в резльтате чео возниает поперечная сила, действющая на олесню пар. Для идеально рлых профилей рельса и олеса равитационная жестость подвешивания бдет выражена следющим образом:

G r = (R W R ).

w r

–  –  –

половина олесной базы тележи;

a— b— половина расстояния межд серединами бсовых злов олесной пары;

C11 — оэффициент продольноо рипа;

C22 — оэффициент поперечноо рипа;

l — половина расстояния межд базовыми рами атания олес олесной пары;

r0 — радис олеса по базовом р атания;

Rc — радис ривой;

V — сорость движения подвижноо состава;

y — поперечное смещение олесной пары;

— ол набеания олеса на рельс;

— подлона рельса;



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |
Похожие работы:

«7 Многіе и зb сихъ покровипелей, возымЬли охопу прославипся сочи неніями; если они и не имЬли палан повb ВолперовыхЬ, по все однакожь пыпались задаванпь народу пакияже поученiя. "Вh паковомb числ б...»

«Областная олимпиада среди учащихся общеобразовательных учреждений по гражданским дисциплинам и избирательному праву (2015 год) заочный этап Возрастная группа 10-11 классы Тестовые задания Часть А (во всех заданиях части А один верный ответ) 1. Президентом Российской Федерации может быть избран г...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Вятский государственный университет" Колледж ФГБОУ ВПО "ВятГУ" УТВЕРЖДАЮ З...»

«ЦИФРОВАЯ ФОТОКАМЕРА Подробное руководство пользователя Ru Благодарим Вас за приобретение цифровой фотокамеры Nikon. Чтобы наилучшим образом использовать все возможности фотокамеры, внимательно прочтите все инструкции и сохраните их в таком месте, где с ними смогут ознакомиться все пользов...»

«182 Liberal Arts in Russia. 2016. Vol 5. No. 2 DOI: 10.15643/libartrus-2016.2.7 Неформальный (низовой) социальный контроль наркотизации: Контекст стигмы © А. А. Яковлева Социологический институт Российской академии наук Россия, 190005 г. Санкт-Петербург, ул. 7-ая Красн...»

«Стихи Илья Фоняков ПУТЕШЕСТВИЕ К ИСТОКУ Пролог Признак возраста: все быстрее Стал он, возраст мой, прибывать. Я сегодня медлить не смею! Я обязан там побывать! В мире многим я озабочен, И мои нелегки шаги. Чтоб в Сегодняшнем был я точен — День Тогдашний, мне помоги!.Вижу: вечер, небо свинцово,...»

«Содержание Введение Предварительные условия Требования Используемые компоненты Условные обозначения Общие сведения Пропускная способность платы линии для трафика VT1.5 Характеристики линейной платы Примечания к таблице Архитектура линейной платы Архитек...»

«106 РОССИЙСКИЙ ГОРОД НА ПЕРЕПУТЬЕ: САНКТ-ПЕТЕРБУРГ ТРАНСФОРМАЦИЯ МЕСТНЫХ ЭЛИТ ИНСТИТУЦИОНАЛИЗАЦИЯ ОБЩЕСТВЕННЫХ ДВИЖЕНИЙ: ОТ ПРОТЕСТА К УЧАСТИЮ* Дука А.В. После выборов 1990 г. к власти стали п...»

«Модернизация   "устоев   и   корней":   семья   и   новые   репродуктивные технологии Ольга Исупова, Алексей Белянин, Анна Гусарева Аннотация Темой   работы   являются   изменения,   происходящие   в   социально конструируемых   смыслах  родства  и семейных связей   в связи  с  применением вспомогательных репрод...»

«! ПРЕДОСТЕРЕЖЕНИЕ Несоблюдение инструкций и рекомендаций по мерам безопасности, которые содержатся в Руководстве по эксплуатации, ДЕМОНСТРАЦИОННОМ ВИДЕОФИЛЬМЕ и на табличках, расположенных на корпусе снегохода, может привести к трагическим...»

«Содержание тома 3.3 ГИП Фахрутдинова Н. контроль Берёзина ТЕКСТОВАЯ ЧАСТЬ БЛАГОУСТРОЙСТВО И ОЗЕЛЕНЕНИЕ Согласовано Инв. № подл. Подп. И дата 220-ГКУДКР/13-ПОС3.ТЧ. Изм. Кол.уч Лист № док. Подп. Дата Разработал Водолажская Стадия Лист Листов Инв. № подл....»

«слабее. В о б о и х с л у ч а я х з о н ы в л и я н и я в ы т я н у т ы вдоль р е к в одном случае вдоль С е в е р н о й Д в и н ы, а в д р у г о м вдоль О н е г и. / °т \ Двинская Н\\жЗфо ( губа / 1.4 :-ч:цеверодвинск_ ^Архангельск Новодвиншщ.Самбдед Щ X о vr •' \ Холмогорн / ^ Рис. 7.2. С х е м а з о н и р о в а н и я т...»

«2016 · № 5 ОБЩЕСТВЕННЫЕ НАУКИ И СОВРЕМЕННОСТЬ ГЛ О Б А Л И С Т И К А И ФУ Т У Р ОЛ О Г И Я В.Ф. ПЕТРЕНКО Контакт с космическим сознанием через исследования человеческой ментальности? Автор рассматривает сознание достаточно...»

«Единство 7.x ошибки журнала событий Содержание Введение Предпосылки Требования Используемые компоненты Соглашения Проблема Сообщения об ошибках сервера фразы единства Cisco Решение Единство 7.0 (2) проблемы MWI Решение 1 Решение 2 Единство 7 не объединяет с обменом 2010 Решение Ошибки запуска ReportDb Решение Ошибки повторени...»

«АДМИНИСТРАТИВНЫЙ РЕГЛАМЕНТ предоставления муниципальной услуги Осуществление регистрации (снятии) по месту жительства (пребывания) граждан Раздел I. Общие положения Предмет регулирования 1. Админис...»

«В. Е. Чиркин* ПРОКУРАТУРА РФ В СИСТЕМЕ ЕДИНСТВА ГОСУДАРСТВЕННОЙ ВЛАСТИ И РАЗДЕЛЕНИЯ ЕЕ ВЕТВЕЙ Представлены основные точки зрения на место прокуратуры РФ в системе государственной власти Российской Федерации. Автор приходит к выводу о существовании в стране контрольной власти, важным эл...»

«КОНСОЛИДАЦИЯ НАРОДА КАЗАХСТАНА Анджей Вержбицки В казахстанской этнополитике много внимания уделяется формированию единого народа Казахстана. Такое, соответствующее гражданско-территориальным критериям о...»

«Вячеслав Яковлевич Шишков Емельян Пугачев. Книга 1 Емельян Пугачев – 1 Аннотация Жизнь, полную побед и поражений, хмельной вольной любви и отчаянной удали прожил Емельян Пугачев, прежде чем топор палача взлетел над его головой. Россия XVIII века. Необузданные нравы, дикие...»

«Широко расстелился зелёный луг. Цветут на лугу цветы. Какой цветок распускается на лугу самым первым? Почему лютики называются лютиками, калужница — калужницей, а живучка ползучая — живучкой ползучей? Откуда взялись у луговых цветов такие названия: козлобородник, кукушкины слёзки, ястребинка? Какие цветы закрываются на ночь?...»

«КОНКУРЕНТОСПОСОБНОСТЬ ПРЕДПРИЯТИЯ ОБЩЕСТВЕННОГО ПИТАНИЯ (НА ПРИМЕРЕ РЕСТОРАНА "NICO PIZZA") Бахарева К.С., ФГАОУ ВПО "УрФУ имени первого Президента России Б.Н.Ельцина", Екатеринбург, Россия Bachareva K.S., FGAOU ВПО "UrFU of a name of the fi...»

«Комнатные растения Илья Мельников Комнатные растения. Классификация и строение "Мельников И.В." Мельников И. В. Комнатные растения. Классификация и строение / И. В. Мельников — "Мельников И.В.", 2012 — (Комнатные растения) ISBN 978-5-457-...»

«11 методов повышения конверсии О чем эта книга Задача коммерческого сайта – успешно конвертировать посетителей в покупателей товаров/услуг и приносить доход своему владельцу. И все работы по оптимизации и продвижению такого ресурса в интернете в конечном счете направлены на улучшение продающей способности сайта, то е...»

«© 1992 г. в.в. ильин ПОСТКЛАССИЧЕСКОЕ ОБЩЕСТВОЗНАНИЕ: КАКИМ ЕМУ БЫТЬ? ИЛЬИН Виктор Васильевич — доктор философских наук, профессор философского факультета МГУ им. М. В. Ломоносова. В нашем журнале публикуется впервые. Дух преобразований нашего времени, обеспеченный столь капитальными явлениями, как крушение тоталитарной системы, упрочение...»

«НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ НАУК БЕЛАРУСИ ИНСТИТУТ ФИЛОСОФИИ УДК 165.12:004.81 ДЕМИРОВ ВИТАЛИЙ ВИКТОРОВИЧ СОЗНАНИЕ И ЯЗЫК: ПРОБЛЕМА ОБЪЕКТИВНОСТИ СМЫСЛА И ОНТОЛОГИЧЕСКОЙ РЕФЕРЕНЦИИ АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата философских наук по специальности 09.00.01 – онтология и теор...»

«Модел. и анализ информ. систем. Т. 16, № 4 (2009) 109–116 УДК 517.9 Нормализация уравнения с линейно распределенным запаздыванием Кащенко И.С.1 Ярославский государственный у...»

«NRR12/2012 N 7 /20 07 IS S N 16 42 1 2 48 ISSN 1642-1248 Przekady Переводы Казимир Домбровский Моральность в политике* Moralno w polityce* Введение Возможна ли объективная шкала ценностей в общественной и политической жизни? Опираясь на уже разработанную нами...»

















 
2017 www.doc.knigi-x.ru - «Бесплатная электронная библиотека - различные документы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.