2.4 Определение ширины колеи в кривой

2.4.1. Определение оптимальной ширины колеи в кривой

При определении оптимальной ширины колеи за исходную принимают схему свободного вписывания. На рисунке 7 представлена схема такого вписывания для трехосной тележки с учетом разбегов η₁ крайних осей.

Рисунок 7 - Схема свободного вписывания трехосной тележки в кривую

Для двухосной тележки принципиальная схема сохраняется такой же (без средней оси). Точкой О обозначен центр вращения тележки. При свободном вписывании он находится на задней оси и внутреннее колесо этой оси своим гребнем касается внутренней нити кривой, не взаимодействуя с ней.

Оптимальная ширина колеи, S_опт, мм, определяется по формуле:

где q_max – максимальная ширина колесной пары, мм;

ƒ_н – стрела изгиба наружного рельса при хорде, проведенной по линии рабочих граней гребней колес, мм;

η₁ – поперечный разбег осей, мм;

4 – допуск на сужение колеи.

Величина стрелы ƒ_н определяется по формуле:

где λ – расстояние от центра О вращения тележки до геометрической оси первой колесной пары, равное в данном случае длине жесткой базы L, мм;

R – радиус кривой, мм;

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

где r – радиус колеса, мм;

t – расстояние от поверхности катания до точки прижатия гребня к боковой грани головки рельса (глубина касания), принимается равным 10 мм;

τ – угол наклона рабочей поверхности гребня колеса к горизонту, равный для локомотивных бандажей – 70°;

S – расстояние между осями рельсов.

S_опт = 1520,34 > [S], где [S] = 1520 мм, следовательно определяем минимально допустимую ширину колеи.

2.4.2 Определение минимально допустимой ширины колеи

За исходную принимают схему заклиненного вписывания (рисунок 8, 9).

Рисунок 8 - Схема заклиненного вписывания в кривую трёхосной тележки без поперечного разбега осей

Рисунок 9 - Схема заклиненного вписывания в кривую трёхосной тележки с поперечными разбегами

Учитывая, что заклиненное вписывание не допускается, к полученной по этим схемам ширине S₃ прибавляют величину зазора между боковой рабочей гранью рельса и гребнем колеса (δ_min = 7).

Для трёхосной тележки следует рассматривать два случая:

1. Тележка не имеет разбегов (рисунок 9)

В этом случае минимальная ширина колеи S_min будет равна:

(2.30)

2. Тележка имеет разбеги (рисунок 10). Тогда сумма разбегов определится выражением

где η₁ – разбег крайних осей тележки,

η₂ – разбег средней оси тележки.

Сравним Ση с величиной f_B:

– если Ση ≥ f_B, то ширина колеи S_min определяется по формуле:

– если Ση < f_B, то ширина колеи S_min в этом случае будет равна:

_{Полученное значение Smin= 1516,52 сравниваем c нормативным [S] =1520 (для принятого радиуса R кривой).}

_{Если Smin ≤ [S], то принимается нормативная ширина колеи. Во всех случаях минимально допустимая ширина колеи Smin не должна превышать максимальную Smax, установленную ПТЭ и равную 1535 мм.}

_{Если по расчётам окажется, что Smin > [S], то необходимо увеличить радиус кривой, а при R≤150 м предусмотреть установку контррельсов.}

_{Принимаем S = 1520.}