УДК 629.4.015

Баймухамбетова Мария Куандыковна, д.т.н. – Алматинский колледж железнодорожного транспорта (Алматы)

 

 

ДОПУСТИМЫЕ ВЕЛИЧИНЫ СМЕЩЕНИЙ ЦЕНТРА МАССЫ ГРУЗА ПРИ ИХ СИММЕТРИЧНОМ РАЗМЕЩЕНИИ НА ПОДВИЖНОМ СОСТАВЕ

 

Допустимые величины смещений центра массы грузов по условиям обеспечения безопасности движения и эксплуатации зависят от массы груза, высоты центра тяжести груженого состава, скорости движения поезда и типа подвижного состава.

Предельно допустимые смещения центров массы груза относительно осей подвижного состава можно оценить следующими критериями:

 

а) коэффициент динамической добавки вертикальных сил по обрессоренной массе тележек, максимальная допустимая величина 0,65 [210];

б) условный коэффициент горизонтальной динамики, максимальная допустимая величина 0,4 [1];

в) коэффициент запаса устойчивости груженого вагона от по­перечного опрокидывания в кривых, минимальная допустимая величи­на 1,8 [1];

г) коэффициент запаса устойчивости колеса против вкатывания его на головку рельса, минимальная допустимая величина 1,5 [1];

д) коэффициент запаса устойчивости рельсошпальной решетки пути от поперечного сдвига ее под воздействием рамной силы по балласту, максимальная допустимая величина 0,4 для рельсов типа Р50 и выше и щебеночного балласта [2];

е) статическая осевая нагрузка, максимальная допустимая величина 250 кН по условиям силового вписывания вагона в кривые.    

 

Величины коэффициента динамической добавки вертикальных сил Кдв, вынуж­денных колебаний четырех- и восьмиосного вагонов при движении по случайным неровностям пути, приведены соот­ветственно на рисунках 1 и 2 в зависимости от смещения цент­ра массы груза вдоль и поперек вагона.

 

 

Рис6-5

а) продольного,    б) поперечного

1, 2, 3 – масса груза 10 т, соответственно V = 50, 90 и 120 км/ч;

4, 5, 6 – масса груза 40 т, соответственно V = 50, 90 и 120 км/ч;

7, 8, 9 – масса груза 70 т, соответственно V = 50, 90 и 120 км/ч;

Рисунок 1 - Зависимость максимальных величин коэффициента Кдв от смещений центра массы груза в вагоне при движении по случайным неровностям пути

 

Рис6-6

1, 2, 3 – масса груза 50 т, соответственно V = 50, 100 и 120 км/ч;

4, 5, 6 – масса груза 70 т, соответственно V = 50, 100 и 120 км/ч;

7, 8, 9 – масса груза 120 т, соответственно V = 50, 100 и 120 км/ч;

 

Рисунок 2- Зависимость максимальных величин коэффициента Кдв от продольного и поперечного смещений центра массы груза в

восьмиосном вагоне  при движении по случайным неровностям пути

 

Наибольшую опасность для движения груженого вагона по динамическим показателям в вертикальной плоскости представ­ляет поперечное смещение центра массы перевозимого груза, наи­меньшую - продольное.

Из рисунка 1 видно, что продольное смещение в восьмиосном вагоне центра массы грузов 50, 70, 120 т по динамическому показателю, характеризующему вертикальные динамические силы, можно принимать в эксплуатации до 2,0 м от поперечной оси симметрии вагона при скоростях движения до 120 км/ч. Поперечное смещение центра массы грузов можно принимать в эксплуатации в основном до 0,4 м от продольной оси симметрии вагона при скоростях движения до 120 км/ч. Только для груза массой 120 т при скорости движения 90 км/ч поперечное смещение центра массы груза не должно превышать 0,25 м от продольной оси симметрии вагона, так как при больших смещениях центра массы груза значения коэф­фициента Кдв превышают его допустимое значение 0,65,  что  не­допустимо  по  условиям  безопасности движения восьмиосного вагона.

Для случаев перевозки грузов при одновременном продольном и поперечном смещениях центра массы грузов их можно допускать такими же, как и при раздельных смещениях центра массы  грузов [3].

Следовательно, перевозки тяжеловесных грузов в восьмиосных вагонах со смещением их центра массы не представляют опасности с точки зрения схода колес с рельсов при рассмотренных величинах смещения центра массы груза. Практически в эксплуатации не наблю­даются смещения центра массы грузов больше 2,0 м вдоль и 0,3 м поперек вагона.

Пространственные колебания четырехосного вагона  при различных величинах смещения центра массы груза коэффициенты динамических добавок  Кдв  вертикальных сил по обрессоренной массе вагона представлены на рисунке 3.

Из приведенных на рисунке 3 зависимостей видно, что при установленной в настоящее время в эксплуатации максимальной скорости движения грузовых поездов 90 км/ч можно по динамическим услови­ям обеспечения безопасности движения допускать перевозку несимметричных грузов массой 10-70 т с продольным смещением их центра массы до 4,0 м от поперечной  оси симметрии вагона. При этом необходимо учитывать, что осевая вертикальная нагрузка не должна превышать 250 кН по условиям силового вписывания в кривые, для грузов массой свыше 40 т необходимо вводить ограничения продольного смещения центра массы груза: для грузов массой 50 т до 2,80 м, для грузов массой 60 т до 1,55 м и для грузов мас­сой 70 т до 0,65 м от поперечной оси симметрии вагона.

При перевозке грузов с поперечным смещением их центра массы последнее не должно превышать 0,8 м для грузов массой 10-40 т, 0,62 м для грузов массой 50 т, 0,55 м для грузов массой 60 т и 0,5 м для грузов массой 70 т. При скоростях движения 120 км/ч допустимые величины поперечного смещения центра массы грузов должны уменьшаться по сравнению с таковыми, установленными для скорости движения 90 км/ч: в 1,3¸1,5 раза для грузов массой 10-40 т и в 2,5 раза для грузов массой 70 т.  

 

Рис6-7

а) продольное смещение                 б)  поперечное смещение

1, 2, 3 – масса груза 10 т, соответственно V = 50, 90 и 120 км/ч;

4, 5, 6 – масса груза 40 т, соответственно V = 50, 90 и 120 км/ч;

7, 8, 9 – масса груза 70 т, соответственно V = 50, 90 и 120 км/ч;

Рисунок 3 - Зависимость коэффициента Кдв от смещений центра

массы груза на четырехосной платформе при движении по

детерминированным участкам пути

 

Из сопоставления рисунков 1 и 3 видно, что при слу­чайных и детерминированных возмущениях колебаний вагона в вертикальной плоскости величины коэффициента Кдв примерно одинаковые. Поэтому допустимые величины смещения центра массы грузов, определяемые коэффициентом Кдв, практически одинаковы при случайных и детерминированных колебаниях вагона в вертикальной плоскости.

Таким образом, при установлении допустимых в эксплуатации продольных смещений центра массы груза основными критериями должны быть коэффициент горизонтальной динамики, коэффициенты запаса устойчивости колеса на рельсе и рельсошпальной решетки пути, а также статическая нагрузка от колесной пары на рельсы, а при установлении допустимых поперечных смещений центра массы груза - коэффициент динамической добавки вертикальных сил, коэффициенты запаса устойчивости колеса на рельсе и рельсошпальной решетки пути, а также коэффициент запаса устойчивости от попе­речного опрокидывания вагона в кривых[4].

 

Список литературы

 

1             Кедря М.М., Манашкин Л.А., Бондарев A.M. Исследование с по­мощью АВМ продольных сил в поезде при регулировочных торможениях и движении через перелом продольного профиля пути // В сб.: Проблемы механики наземного транспорта. Днепропетровск: ДИИТ, 1977, с. 54-58.

2             Строительные нормы и правила. Ч.2. Нормы проектирования. Глава 39. Железные дороги колеи 1520 мм: СНиП П-39-76. Утв. Госстроем СССР. – М.: Стройиздат, 1977. – 70 с.

3             Галеев А.У. К вопросу теории схода колеса с рельсов // Вопросы динамики торможения подвижного состава. – М.: Трансжелдориздат, 1948. – С. 179-191.

4             Баймухамбетова М.К. влияние продольных сил в поезде на показатели безопасности движения // Материалы международ. научно-практ. конф.: «Механика и строительство транспортных сооружений». – Алматы: КазГАСА,  2010. – С. 476-479.