СИСТЕМА КОЛЕСО — РЕЛЬС
частоту
колебаний
отдельных
ча-
стей тележки.
В
ходе
эксперимента
были
вы-
полнены
измерения
на
тележках
двух типов с разными характеристи-
ками первичного рессорного подве-
шивания и, соответственно, разной
жесткостью рессорных пружин.
Результаты
измерений
показа-
ли,
что
за
счет упругости
цилинд-
рических
пружин
в
значительной
степени
снижаются динамические
воздействия
пути
на тележку. Уве-
личение
числа
пружин
до
восьми
на
каждую
колесную
пару
обеспе-
чивало равномерное распределение
вертикальных нагрузок, что благо-
приятно сказывалось на динамике
тележки.
Рифли на поверхности катания.
Спектральный анализ собственных
частот, выполненный для колес не-
скольких типов, показал, что попе-
речные колебания имеют короткую
длину
волны,
приблизительно
со-
ответствующую частоте более 350
Гц.
При измерении в ходе эксплуа-
тационных испытаний величин ам-
плитуды колебаний оказалось, что
она увеличивается пропорциональ-
но скорости движения
и
интенсив-
ности колодочного торможения.
На
величину
амплитуд
колеба-
ний
влияют форма
и
толщина
по-
перечного сечения диска, поэтому
не рекомендуется слишком умень-
шать толщину колесного диска в це-
лях снижения
массы.
Собственная
частота колебаний является причи-
ной
возникновения
рифлей
на
по-
верхности катания с шагом от 30 до
100 мм.
При благоприятном напря-
женном
состоянии,
имеющем
ме-
сто
в
случае
действия
объемного
или «гидростатического» давления,
условия для возникновения трещин
на
поверхности
катания отсутству-
ют.
За
счет
пластических
свойств
стали и изгибных напряжений в ме-
стах контакта
колеса с рельсом об-
разуются вершины рифлей. При ка-
чении колеса контакт с рельсом осу-
ществляется
главным
образом
по
этим
вершинам,
в результате чего
56
они
приобретают вид светлых бле-
стящих
пятен
небольшой
величи-
ны. В связи с образованием рифлей
увеличиваются динамические
воз-
действия
и
возрастает уровень шу-
ма, что можно устранить только пу-
тем обточки колес.
Некруглостъ
колес.
В
процес-
се эксплуатации
возникает некруг-
лость колес, вызванная появлением
на поверхности катания от одной до
четырех волн неровностей. Большие
промежуточные расстояния
между
волнами
соответствуют
низким
собственным частотам крутильных
и
изгибных
колебаний осей
колес-
ных
пар. Эти
частоты
ниже,
чем у
колес. Длина волн достаточно боль-
шая, поэтому контакт колеса с рель-
сом при качении осуществляется по
всей окружности колеса.
Известно, что высокая неподрес-
соренная масса колесной пары ухуд-
шает динамические свойства едини-
цы подвижного состава. Поскольку
возможность снижения массы колес
и
осей
колесных
пар ограниченна,
конструкторы
не
пытаются
повы-
сить динамическую жесткость осей
колесных пар за счет увеличения их
диаметра.
Наиболее
критический
диаметр находится в подступичной
части, т. е. в месте посадки колеса на
ось.
Здесь
из-за
воздействия
фрет-
тинг-коррозии существует большая
опасность изломов.
Повысить предел выносливости
подступичной части оси при изгибе
можно путем повышения твердости
и увеличения
напряжений сжатия
на
посадочных
поверхностях.
Эта
цель достигается с помощью меха-
нического
и
химического
поверх-
ностного упрочнения
(накатка, за-
калка,
науглероживание,
азотирп-
вание и др.). Тем не менее ни один
из названных технологических ме-
тодов
не
повышает динамической
изгибной
жесткости
осей
колес-
ных пар.
Собственные частоты
из-
гибных колебаний зависят от упру-
гости оси в целом и от связанных с
нею масс (тормозные диски, редук-
тор тяговой передачи).
Изгибные
колебания
оси
пере-
даются на поверхности катания ко-
лес.
Чем
ось
«более
гибкая»,
тем
ниже
собственная
частота
колеба-
ний,
а
величина
амплитуд
колеба-
ний нелинейно (в квадратичной за-
висимости)
увеличивается.
На
ам-
плитуды колебаний осей колесных
пар также влияет величина динами-
ческой нагрузки на поверхность ка-
тания
колес, проявляющейся
в не-
круглости
поверхности
катания.
В
местах
концентрации
напряжений
сначала
происходит раскатывание
шероховатости, а затем следует по-
степенное увеличение раскатанной
площади
и
возрастает некруглость
поверхности
катания
за
счет теку-
чести материала.
Если
некруглость
измерять
че-
рез радиус круга катания, то раска-
танные
уплощенные
места
на
по-
верхности будут расценены как вы-
боины.
На
практике
дефекты
не-
круглости
называют
ползунами.
Если
выбоину
оценивать
по
виду
поперечного профиля обода, то она
обычно имеет вид плоской лунки.
Некруглость
поверхности
ката-
ния
увеличивает
воздействие
вер-
тикальных
нагрузок
и
тяговой
си-
лы.
Величина этих
сил увеличива-
ется за счет воздействия вертикаль-
ных
нагрузок
вращающихся
масс.
Вертикальные
нагрузки
возраста-
ют в квадратичной зависимости от
скорости движущейся массы. У по-
движного состава, движущегося со
скоростью
300 км/ч,
колесные
па-
ры
имеют скорость качения более
80 м/с.
Даже
при
скорости,
мень-
шей
в
2
раза,
вертикальные
силы
оказывают заметное влияние на об-
щую нагрузку.
«Гидростатические» напряжения
в
зоне
круга
катания
в
состоянии
компенсировать
циклические
на-
грузки без возникновения трещин.
Это
вытекает из того,
что
пропор-
ционально возрастающим напряже-
ниям этого вида увеличивается со-
противление сдвиговой деформации
на плоскостях скольжения кристал-
лических
зерен.
Такого
рода
«гид-
ЖЕЛЕЗНЫЕ ДОРОГИ МИРА — 2011,№3
предыдущая страница 57 Железные дороги мира 2011 03 читать онлайн следующая страница 59 Железные дороги мира 2011 03 читать онлайн Домой Выключить/включить текст