Расчёт устойчивости вагона от вкатывания колеса на рельс при действии продольных сил

После того, как определены основные размерные параметры вагонов, характеристики ходовых частей и ударно-тяговых приборов необходимо произвести некоторые расчёты, выполнение которых связано с оценкой условий безопасного движения конструкции. При действии продольной сжимающей силы  на автосцепки вагона возможно его «выжимание».

Суть выжимания в том, что при определённых условиях и названном виде нагружения может возникнуть такая обезгрузка колёсных пар, при которой произойдёт вкатывание колеса на головку рельса. Этот процесс главным образом зависит от размерных параметров кузова вагона – базы , длины по упорным плитам автосцепок , длины по осям сцепления . Кроме того, на устойчивость от выжимания влияют длина  корпуса автосцепки от оси сцепления до конца хвостовика (для СА-3 м), высота  от головки рельса до плоскости пятника,  – до оси автосцепки,  – до центра тяжести кузова, возвышение  наружного рельса в кривой, радиус кривой  (принимается м), расстояние между кругами катания колес  ( м), суммарный поперечный разбег рамы кузова вагона относительно оси пути в шкворневом сечении  (для грузовых вагонов м).

Помимо геометрических характеристик, на устойчивость влияют величины вертикальных нагрузок от тележки на путь с учетом обезгрузки от сил инерции , вертикальная статическая нагрузка от тележки на путь , расчетные продольные усилия, действующие на автосцепки вагона  (для порожнего 4-х осного вагона МН). В формулу для оценки устойчивости входят и характеристики жесткости рессорного подвешивания одной тележки (вертикальная  и горизонтальная ). От этих жесткостей зависят  и  – продольные критические силы, приводящие к относительному перекосу вагонов и осей автосцепок в плане:

    ;                                                  (8.1)

.                                                        (8.2)

В «Нормах» оценка коэффициента  запаса устойчивости колесной пары при продольных сжимающих силах производится по формуле:

Допустимое значение [ ] .

В формуле (8.3)

                                 (8.4)

где: разность уровней автосцепок в соединении двух вагонов, м; м.

        и  – коэффициенты перекоса.

Следует иметь в виду, что верхние знаки в формуле (8.3) относятся к случаю, когда набегающее колесо вкатывается на наружный рельс, а нижнее – к случаю, когда набегающее колесо вкатывается на внутренний рельс. Кроме того, расчеты необходимо проводить в предположении, что м и , т.е. для двух вариантов.

Исходные данные для определения величины :

; ; м; м; м; м; ; ; м; м; м; м; м; м.

Определим величины вертикальной и горизонтальной жесткости рессорного подвешивания одной тележки:

Найдем продольные критические силы:

.

Коэффициенты перекоса:

;

.

Вертикальная статическая нагрузка от тележки на путь :

кН.

Величина вертикальной нагрузки от тележки на путь с учетом обезгрузки от сил инерции :

кН.

Теперь мы располагаем всеми данными, необходимыми для определения значения :

– при вкатывании набегающего колеса на наружный рельс:

– при вкатывании набегающего колеса на внутренний рельс:

Таким образом, получаем:

>[ ] ;

>[ ] .

Вывод:

При прохождении полувагоном кривых участков пути с возвышением наружного рельса над внутренним м, конструкция имеет достаточный запас коэффициента устойчивости.