Точный
Статус документа
Статус документа

ГОСТ 33783-2016 Колесные пары железнодорожного подвижного состава. Методы определения показателей прочности

     7.3 Расчетные режимы и нагрузки

7.3.1 Выбор расчетных режимов проводят с учетом назначения ПС и возможных режимов его работы при неблагоприятном сочетании действующих нагрузок и конструкционных особенностей ПС в целом, КП (КБ) и колес.

7.3.2 Расчетными режимами при определении НДС колеса и оси ПС с конструкционной скоростью до 160 км/ч являются:

- режимы движения по кривым участкам пути радиуса от 600 м и менее с максимальной разрешенной скоростью из условия получения наибольшего непогашенного ускорения 0,07g возвышением наружного рельса (первый расчетный режим) - рисунок 2;

- режимы трогания с места, длительной силы тяги, торможения, боксования, при которых возникают большие крутящие моменты, например, в спицевых конструкциях колес и осях КП (КБ) - (первый дополнительный расчетный режим);

- режимы колодочного торможения, при действии на колеса высоких термических нагрузок - (второй расчетный режим);

- режим прохождения стрелок и пересечений.

7.3.3 Дополнительно к режимам по 7.3.2 при определении НДС колеса и оси ПС с конструкционной скоростью выше 160 км/ч являются:

- режим движения с максимальной разрешенной скоростью на специальном пути, предназначенном для высокоскоростного движения по кривым минимального радиуса для этого пути (например, 1500 м или более);

- режим прохождения стрелок и пересечений.

При эксплуатации высокоскоростного ПС на пути для смешанного движения минимальный радиус кривой при испытаниях соответствует фактически имеющемуся на пути (третий расчетный режим) - рисунок 2.

     
, - вертикальная и боковая нагрузки на набегающее колесо от рельса при режимах: - движение по кривым участкам пути; - движение высокоскоростного ПС по специальному пути; - движение по стрелкам

     
Рисунок 2 - Схема приложения внешних механических сил на набегающее колесо КП (КБ) при движении ПС

7.3.4 Для получения фактически возникающих напряжений в колесах и осях, гистограмм напряжений и оценки вероятности разрушения проводят полигонные испытания на пути большой протяженностью с тензо- и термометрированием. Испытания осуществляют для любого ПС при следующих режимах работы ПС:

- движение по прямым участкам пути;

- движение по кривым участкам пути;

- движение по стрелкам и пересечениям на главном пути.

Скорость движения при проведении испытаний - от 0,5 до 1,1 .

7.3.5 Для определения температурных напряжений в колесе и прочности соединения бандажа с колесным центром проводят испытания с торможением. При испытаниях используют следующие режимы торможения:

- для подвижного состава с составными колесами со скоростями до 120 км/ч выполняется режим длительного торможения в течение от 25 до 30 мин при тормозной мощности от 30 до 37 кВт;

- для подвижного состава с составными колесами со скоростями свыше 120 км/ч выполняется режим ряда экстренных торможений (до семи) с конструкционной скорости.

7.3.6 Расчет прочности соединения контактирующих деталей КП и КБ, собранных с гарантированными натягами (четвертый расчетный режим), проводят при действии наибольших крутящих моментов, превышающих момент при трогании с места ПС в 3-5 раз и сдвигающих сил не менее нормированных контрольных усилий сдвига.

7.3.7 Динамические и инерционные расчетные нагрузки определяют через основную - номинальную статическую нагрузку от КП (КБ) на рельсы.

При определении расчетных нагрузок используют параметры и их значения, приведенные в таблице 3.

Таблица 3

Обозначение

Единица измерения

Наименование, расчетные формулы, возможный диапазон величин, рекомендации по выбору величин


кН

Номинальная статическая нагрузка от КП (КБ) на рельсы. Принимают при полностью оборудованном и экипированном ПС


м/с

Конструкционная скорость

-

Коэффициент рамного давления. Равен отношению рамной силы к номинальной статической нагрузке от колеса на рельс

.


Принимают в диапазоне от 0,3 до 0,4 и более в зависимости от следующих факторов:

- эффективности системы горизонтальной амортизации;

- наличия демпфирующих устройств, препятствующих вилянию тележки;

- соотношения межшкворневого расстояния и общей длины локомотива;

- соотношения числа направляющих осей и общего числа осей;

- момента инерции тележки относительно вертикальной оси;

- состояния пути.

В зависимости от характеристик горизонтальной амортизации и состояния пути принимают следующие значения :

- при удовлетворительных характеристиках пути, эффективной горизонтальной амортизации и действии других указанных факторов, способствующих снижению 0,3;

- для станционных, подъездных и прочих путях, при пониженной эффективности горизонтальной амортизации и действии других неблагоприятных факторов, способствующих повышению рамной силы

0,4 и более.

При выборе учитывают имеющиеся данные по прототипам.

Уточняют при ходовых испытаниях на статистически представительном полигоне железнодорожного пути, текущее содержание которого соответствует предусмотренным технической документацией условиям эксплуатации испытуемого подвижного состава

-

Коэффициент вертикальной амортизации.

Равен отношению веса обрессоренных частей, приходящегося на буксу , к статической нагрузке от колеса на рельс

.


В зависимости от конструкции подвижного состава принимают в пределах от 0,65 до 0,9.

Принимают с учетом конструкции проектируемой единицы подвижного состава

-

Коэффициент вертикальной динамики.

Равен отношению дополнительной вертикальной нагрузки на буксу, возникающей при колебаниях надрессорного строения (с учетом сил демпфирования) от прохождения неровностей пути, к статической нагрузке на буксу

.


Принимают в диапазоне от 0,2 до 0,4 и более в зависимости от следующих факторов:

- эффективности системы вертикальной амортизации (величины статического прогиба, степени демпфирования, типа упругих элементов и демпферов);

- состояния пути;

- скорости движения.

В зависимости от характеристик подвешивания и пути принимают следующие значения (если они специально не оговорены):

- пневматическое подвешивание и хорошее содержание пути - до 0,2;

- удовлетворительные характеристики пути и подвешивания - 0,3;

- для станционных, подъездных и прочих путей или при пониженных характеристиках подвешивания - 0,4 и более.

При выборе учитывают имеющиеся данные по прототипам, в том числе по зависимости от скорости движения.

Уточняют при ходовых испытаниях на статистически представительном полигоне железнодорожного пути, текущее содержание которого соответствует предусмотренным технической документацией условиям эксплуатации испытуемого подвижного состава

-

Коэффициент веса буксового узла.

Равен отношению веса буксы и жестко связанных с ней частей к весу обрессоренных частей, приходящемуся на буксу

.


Принимают с учетом конструкции буксового узла.

Учитывают вес корпуса буксы, подшипников, буксовой шейки и деталей подвешивания (балансиры, частично рессоры и пружины, опирающиеся на буксы)

-

Коэффициент поперечного горизонтального ускорения колесной пары.

Равен отношению горизонтального поперечного ускорения колесной пары, возникающего при прохождении горизонтальных неровностей пути, к ускорению силы тяжести.

Зависит от состояния пути, скорости движения и веса КП в сборе .

Определяют по формуле

.

-

Коэффициент вертикального ускорения буксы. Равен отношению вертикального ускорения буксы, возникающего при прохождении КП вертикальных неровностей пути, к ускорению силы тяжести. Принимают по формуле

.

м

Диаметр по кругу катания нового колеса (предельно изношенного)


м

Радиус по кругу катания нового колеса (предельно изношенного)

м

Расстояние от середины буксовой шейки до плоскости круга катания соседнего колеса. Принимают по данным конструкции.

-

Коэффициент поперечного трения колес о рельсы. Принимают равным 0,25.

-

Коэффициент центробежной силы. Равен отношению части центробежной силы надрессорного строения, неуравновешенной возвышением наружного рельса , к весу надрессорного строения , т.е. . Принимают в диапазоне от 0,05 до 0,1.

-

Коэффициент ветровой нагрузки. Равен отношению ветровой нагрузки к весу надрессорного строения. Ветровую нагрузку определяют при удельном давлении ветра 490 Н/м на проекцию боковой поверхности кузова. Рекомендуется принимать 0,05 с приложением равнодействующей в центре тяжести боковой проекции надрессорного строения

-

Поправочный коэффициент, учитывающий перегруз рессорного подвешивания от крена надрессорного строения.

Определяют по формуле

-

Отношение высоты расположения центра тяжести надрессорного строения над центрами колес к расстоянию между серединами буксовых шеек . Принимают по данным конструкции в пределах от 0,6 до 0,8 для нормальной колеи (1,435 и 1,525 м) и до 1,0 для узкой колеи (от 1,000 до 1,067 м)

-

Отношение статического прогиба рессорного подвешивания к расстоянию между серединами буксовых шеек . Принимают по данным конструкции. При двухступенчатом подвешивании принимают равным сумме статических прогибов обеих ступеней (при равных расстояниях в первой и второй ступенях)

м

Расстояние между линиями приложения вертикальной нагрузки к буксовым шейкам оси колесной пары (принимают равным расстоянию между серединами буксовых шеек)

м

Расстояние от плоскости круга катания набегающего колеса до линии действия силы

м

Расстояние от плоскости круга катания набегающего колеса до линии действия силы


м

Расстояние между плоскостями кругов катания колесной пары

м

Расстояние от оси колесной пары до оси узла подвешивания тягового двигателя к раме

м

Радиус инерции статора (остова) двигателя относительно оси подвешивания двигателя к раме определяют по формуле

.

кг·м

Момент инерции статора (остова) относительно оси узла подвешивания тягового двигателя к раме тележки, принятой за узел колебаний. Приближенно определяют по формуле

.

м

Радиус ведущей шестерни (по делительной окружности)

Н

Сила тяги локомотива при максимальных рабочих скоростях, приходящаяся на одну колесную пару. Максимальную рабочую скорость локомотива рекомендуется условно принимать равной 0,8 от конструкционной. Если проектируемый локомотив является универсальным, то конструкционную скорость следует принимать по модификации, имеющей наибольшую конструкционную скорость

кг·м

Момент инерции ротора (якоря) тягового электродвигателя относительно оси вращения:

.


м

Наружный радиус ротора

кг

Масса тягового электродвигателя (с кожухом тягового редуктора и ведущей шестерней)

кг

Масса ведомой шестерни

кг

Масса части оси, заключенной между плоскостями кругов катания колес

кг

Масса осевого редуктора (без ведомой шестерни)

кг

Масса дискового тормоза

Н

Сила инерции части оси, заключенной между плоскостями кругов катания колес


кг

Масса колеса


кг

Масса ротора

-

Коэффициент вертикального ускорения тягового электродвигателя или осевого редуктора. Равен отношению вертикального ускорения тягового электродвигателя или осевого редуктора в точке опоры его на ось колесной пары, возникающего при прохождении колесной парой вертикальных неровностей пути, к ускорению силы тяжести. По данным испытаний локомотивов с применением жестких (обычных) зубчатых колес равен примерно

м/с

Ускорение силы тяжести 9,81 м/с

-

Передаточное отношение тяговой зубчатой передачи при применении электродвигателя или передаточное число последней ступени осевого редуктора при применении карданного привода. Равно отношению числа оборотов ведущей шестерни тягового электродвигателя (или ведущей шестерни последней ступени осевого редуктора) к числу оборотов ведомой шестерни

-

Коэффициент массы статора (остова) тягового двигателя. Равен отношению массы статора двигателя (вместе с кожухом тягового редуктора) к общей массе тягового двигателя

.


-

Коэффициент массы ротора тягового двигателя. Равен отношению массы ротора (якоря) к общей массе тягового двигателя

.


-

Отношение .

-

Отношение .

Отношение .

м

Расстояние между силами и

м

Расстояние от середины тележки до силы

м

Расстояние между силами и

м

Расстояние между серединой тележки (и осью горизонтальной реактивной тяги) и центром тяжести осевого редуктора

,

м

Расстояния от центра тяжести дисковых тормозов до сбегающего колеса