Методика определения рациональных значений параметров рельсовых экипажей при движении по криволинейным участкам пути

Russia, Chelyabinsk Bychkova K.A. student

4 course, a structural unit of secondary vocational education Chelyabinsk Institute of railway transport - branch of federal state budgetary educational institution of higher education «Ural State University of Railway Transport» Russia, Chelyabinsk

METHODOLOGY OF ASSESSING THE IMPACT OF DESIGN PARAMETERS OF THE RAILWAY BOGIE ON DRIVING PERFORMANCE OF FREIGHT CARS MOVING ALONG A CURVED SECTION OF RAILWAY TRACK

К настоящему времени в практике отечественного и мирового грузово-го вагоностроения сформировалось две основные схемы опирания кузова на ходовые части: через подпятник и через подпятник и упругие боковые скользуны непрерывного контакта. К настоящему времени отсутствует типовая методика расчета параметров боковых скользунов на этапе проектирования подвижного состава. Это приводит к выводу о необходимости разработки методики выбора параметров упругих боковых скользунов кузова непрерывного контакта, с учетом особенностей конструкции, эксплуатации и норм содержания отечественных грузовых вагонов.

Одним из наиболее сложных режимов движения, с точки зрения действующих нагрузок и безопасности движения, является прохождение вагонами кривых участков пути. В настоящее время при работах связанных с совершенствованием конструкции ходовых частей грузовых вагонов применяются пакеты компьютерного моделирования движения рельсовых экипажей [2,3]. Данные программные продукты позволяют получать достаточное большое количество различных силовых и кинематических показателей в процессе моделирования, а также производить многовариантные расчеты, при которых исходные параметры движения вагона остаются постоянными, а характеристики исследуемого элемента конструкции варьируются. Проведение подобных расчетов связано с необходимостью определение рационального значения варьируемого параметра. При этом могут возникать определенные трудности, так как изменение одного варьируемого параметра может оказывать влияние на достаточно большое количество показателей движения. В связи с чем, возникает необходимость разработки методики оценки влияния параметров тележек на ходовые качества грузового вагона.

Для оценки параметров силового взаимодействия колес с рельсами предлагается использование такого параметра как величина нормальной реакции в точке контакта гребней колес с боковой поверхностью рельса. Кроме того, совокупность данных показателей для всех колес тележки позволяет оценить положение тележки по отношению к рельсовой колее. При этом очевидно, что хордовые варианты установки тележки в кривой являются более предпочтительными по сравнению с перекосной установкой, с точки зрения получения минимального угла набегания колеса на рельс. Наиболее благоприятным вариантом является значение угла набегания равное нулю, что соответствует радиальной установке колесной пары. Так как положение экипажа в кривой зависит от его конструктивных особенностей, таких как сопротивление повороту тележки под вагоном, связанность боковых рам и надрессорной балки, параметров связанности боковых рам с колесными парами и др., то вид установки тележки в кривой можно рассматривать как параметр совершенства конструкции данного экипажа.

Другим фактором, определяющим величину угла набегания колеса на рельс в кривой, является искажение каркаса тележки в плане. При этом забегание внутренней, по отношению к кривой, боковой рамы приводит к увеличению угла набегания первой по ходу движения колесной пары и способствует набегающему движению колесной пары по отношению к рельсовой колее, что создает условия для вкатывания гребня на головку рельса. Исходя из чего, можно рассматривать угол набегания колеса как фактор, определяющий техническое совершенство конструкции тележки.

Для оценки устойчивости колесной пары против схода с рельсов предлагается использование коэффициента запаса устойчивости колеса против вкатывания на головку рельса [1].

Таким образом, процесс определения рациональных значений параметров ходовых частей грузовых вагонов, при движении по криволинейным участкам пути, в процессе проведения численных экспериментов, может быть представлен в следующей последовательности:

• 1)    Получение значений нормальных реакций в точках контакта гребней колес с боковыми поверхностями рельсов и углов набегания колес на рельсы;

• 2)    Определение вида установки тележки в кривом участке пути по значению нормальных реакций в точках контакта гребней колес с боковыми поверхностями рельсов;

• 3)    Расчет коэффициентов запаса устойчивости колес от вкатывания на головку рельса и сравнение их с допускаемыми;

• 4)    Вывод об улучшении или ухудшении ходовых характеристик исследуемого варианта конструкции.

Применение разработанной методики позволяет производить качественную и количественную оценку влияния различных параметров рельсового экипажа на динамические и кинематические показатели движения в кривых участках пути и производить выбор рациональных значений этих параметров без излишних затрат времени и вычислительных мощностей в процессе проведения численных экспериментов.