СИСТЕМА КОЛЕСО — РЕЛЬС
Рис. 2. Характер поперечных смещений колеса р
При номинальной ширине ко-
леи 1435 мм и расстоянии между
внутренними гранями бандажей ко-
лесной пары 1425 мм расчетное по-
перечное смещение составило при-
мерно +3мм от нейтрального поло-
жения колесной пары в пути. Воз-
можный разбег колесной пары с
новым профилем колес находится
в диапазоне от +7,5 до -Змм (со-
прикосновение гребня бандажа с
рельсом).
На рис. 3 показаны поверхно-
сти контакта, рассчитанные по ме-
тоду конечных элементов, нормаль-
ные напряжения в контакте при ко-
лесной нагрузке 90 кН и попереч-
ные смещения колеса в диапазоне
от +7,5 до -2,5 мм.
В основу расчета здесь положе-
на линейно-упругая модель мате-
риала. В области контакта исполь-
зуется расширенный алгоритм Ла-
гранжа, который по точности зна-
чительно превосходит достаточно
широко применяемый для глад-
ких и шероховатых поверхностей
ускоренный метод Риге-РепаЛу. На
рис. 3 области контакта показаны в
увеличенном масштабе.
Кроме того, на этом же рисунке
показаны площади области контак-
та разного размера, зависящие от
Ось симметрии
Поперечное
смещение, мм
Площадь области
контакта, мм2
Нормальные
напряжения,
МПа
3,5
<200
0
13 300
400
-0
500
600
-1
700
И
800
-2
900
Рис. 3. Геометрия контакта и распределе-
ние нормальных напряжений
величины и направления попереч-
ного смещения. Анализ приведен-
ных данных показывает, что пло-
щадь контакта изменяется в зави-
симости от бокового смещения на
величину до 20%.
При отрицательных значениях
поперечного смещения форма об-
ласти контакта изменяется, стано-
вясь отличной от эллипса. Соот-
ветственно изменяется и распре-
деление нормальных напряжений
в контакте. Приблизительный рас-
чет нормальных напряжений по
Герцу дает значительный разброс
результатов.
На основании исследования по-
лученных данных можно сделать
вывод, что при поперечном смеще-
нии +7,5 мм можно говорить о поч-
ти эллипсном распределении на-
пряжений. Максимум нормальных
напряжений в контакте при попе-
речном смещении -2,5мм сдвига-
ется далеко к гребню бандажа. При
этом имеет место явное отклоне-
ние от эллипсного распределения
напряжений.
Взаимосвязь напряжений
в контакте, колесной нагрузки
и поперечного смещения
На рис. 4 приведены кривые из-
менения возникающих в контакте
максимальных нормальных на-
пряжений в зависимости от попе-
речного смещения. Для двух раз-
ных колесных нагрузок получены
соответствующие кривые, по каж-
дой из которых выполнен 21 рас-
чет методом конечных элементов.
Анализ кривых показывает, что в
рассматриваемом диапазоне попе-
речных смещений имеет место уве-
личение напряжений по линейно-
му закону.
Величину напряжений для раз-
ных колесных нагрузок в зависимо-
сти от поперечного смещения мож-
но приблизительно рассчитать с по-
мощью эмпирического уравнения
а = 25г| + С,
(1)
56
ЖЕЛЕЗНЫЕ ДОРОГИ М ИРА— 2011, № 1
предыдущая страница 54 Железные дороги мира 2011 01 читать онлайн следующая страница 56 Железные дороги мира 2011 01 читать онлайн Домой Выключить/включить текст