6.4 Определение оптимальной ширины колеи

Нормы ширины и уширения рельсовой колеи охватывают понятия от минимально допустимой ширины колеи до максимально допустимой.

Ширина колеи должна отвечать следующим требованиям.

1. Обеспечивать техническую возможность вписывания в кривую самого неблагоприятного экипажа, т. е.

                                      (6.10)

где S₃ – ширина колеи при заклиненном вписывании; δmin – минимальный зазор между гребнем колеса и рабочей гранью рельса (для вагонов δmin =5мм, для локомотивов δmin =7мм).

2.  Ширина колеи должна быть меньше максимально допустимой во избежание провала колесных пар внутрь колеи.

.                                                   (6.11)

3.  Ширина колеи должна быть оптимальной, т. е. обеспечивать свободное вписывание тележек массового вида экипажей (вагонов), а для длиннобазовых (локомотивов) – принудительное

.                                                          (6.12)

При определении оптимальной ширины колеи за исходную принимают схему свободного вписывания. На рис. 4.1 представлена схема такого вписывания для трехосной тележки с учетом поперечных разбегов η₁ крайних осей.

Для двухосной тележки принципиальная схема сохраняется такой же (без средней оси). Точкой Ообозначен полюс 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 Sопт, мм, определяется по формуле

                                                         (6.13)

где q_max – максимальная ширина колесной пары; f_H – стрела изгиба, мм, наружного рельса при хорде АВ=2(λ+b₁); η₁ – поперечный разбег колесной пары; 4 – допуск на сужение колеи.

Величина стрелы f_H определяется по формуле:

                                                   (6.14)

где λ – расстояние от полюса вращения О тележки до геометрической оси первой колесной пары, равное в данном случае длине жесткой базы L,мм; R – радиус кривой, мм; S – ширина колеи,(1520 мм); b₁ – расстояние от оси первой колесной пары до точки касания гребня колеса с рельсом, определяемое по формуле

                                            (6.15)

 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 нового вагонного колеса τ_B=60^o, для локомотивных бандажей τ_ЛОК=70^o; S=1520 мм.

Значения параметров ходовых частей подвижного состава L,r, η₁представлены в лиетратуре.

Полученное значение оптимальной ширины колеи Sопт сравнивают с нормативным значением [S] (табл. 6.1). Если Sопт ≤ S,то принимают нормативную ширину колеи. Иначе необходимо определить минимально допустимую ширину колеи.

 Таблица 6.1 - Нормативная ширина колеи