CC BY
8
УДК 629.423.1.016.5
B.В. РЫБКИН, д-р техн. наук, профессор А.П. ТАТУРЕВИЧ, канд. техн. наук, доцент
C.Н. СОВА, аспирант
Днепропетровский национальный университет железнодорожного транспорта имени академика В. Лазаряна
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО УСТАНОВЛЕНИЮ УСЛОВИЙ ОБРАЩЕНИЯ ЭЛЕКТРОВОЗА ДС3-001 НА СЕТИ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
Подано пропозици щодо умов обертання нового електровоза ДС3-001 на мережi залiзниць.
Представлены предложения по условиям обращения нового электровоза ДС3-001 на сети железных дорог.
Offers on conditions of the reference of new electric locomotive ДС3-001 on a network of railways submitted.
Грузопассажирский электровоз типа ДС3-001 изготовлен Днепропетровским научно-производственным комплексом «Электровозостроение» (ДЭВЗ) и предназначен как для грузового, так и для пассажирского движения со скоростью до 160 км/ч. В 2003 году Путеис-пытательной отраслевой научно-исследовательской лабораторией Днепропетровского национального университета железнодорожного транспорта имени академика В. Лазаряна (ДИИТ) были проведены испытания электровоза ДС3-001 по воздействию на путь и стрелочные переводы. При установлении условий обращения электровоза ДС3-001 были использованы следующие требования [1, 2, 3]:
- обеспечение прочности конструкции пути;
- обеспечение устойчивости колёс от вкатывания гребней колес на головку рельса;
- обеспечение устойчивости рельсошпаль-ной решетки поперечному сдвигу по балласту;
- непревышение принятого допустимого уровня непогашенных ускорений [анп]= 0,7 м/с2 в кривых участках пути для пассажирских поездов.
По результатам экспериментальных исследований были определены осевые напряжения в рельсах. Нормируемые осевые напряжения в рельсах определялись по зависимости [3, 4]
[ О ] = / , (1)
где [ск] - допускаемые напряжения в кромках подошвы рельсов, принимаемые 240 МПа для пути с рельсами типа Р43 и тяжелее длиной 12,5 и 25 м; / — эмпирический коэффициент,
учитывающий действие от колеса на рельс горизонтальных боковых (поперечных к оси пути) сил и крутящих моментов, создаваемых внецентренным приложением вертикальных сил.
Для определения коэффициента / были использованы результаты экспериментальных исследований1 и теоретических расчетов пути на прочность применительно к 30 типам верхнего строения пути, эксплуатирующихся на сети дорог в соответствии с [4, 5, 6, 7].
При выполнении расчетов пути на прочность от воздействия на путь электровоза ДС3-001 использовались данные экспериментальных исследований, а именно: нагрузка от колеса на рельс по результатам взвешивания опытного подвижного состава и измеренных в процессе испытаний вертикальных осевых и колесных нагрузок; а также максимальных сил, вызываемых вертикальными колебаниями не-подрессоренных грузов. Исходные данные для расчета пути на прочность по параметрам электровоза ДС3-001 приведены в табл. 1.
Расчеты производились на ПЭВМ по программе, разработанной кафедрой «Путь и путевое хозяйство» и Путеиспытательной ОНИЛ ДИИТа.
Коэффициент / характеризует переход от осевых напряжений в подошве рельсов к кро-
1 Статья настоящего сборника: В. В. Рыбкин, М. И.
Уманов, А.П. Татуревич, В. В. Цыганенко, Н. В. Халипова, В. В. Ковалев Результаты экспериментальных исследований по воздействию на путь электровоза ДС3-001
мочным и определяется по известном зависимости [4, 7]:
э
' (2)
/=стк + Асто
оо
э
где ок - экспериментальные максимальные вероятные значение кромочных напряжений в подошве рельса в МПа; ор - расчетные максимальные вероятные осевые напряжения в рельсах в МПа; Дсо =о0 -оО - разность между максимальными расчетными вероятными и максимальными экспериментальными значениями осевых напряжений в рель-
сах.Полученные расчетные значения коэффициента / в прямых и кривых опытных участках пути при всех скоростях движения (при анп = 0,7 м/с2) использовались для определения значений коэффициентов / при аппроксимации данных и в кривых других радиусов. Принятые расчетные значения коэффициента / в зависимости от плана линии (радиусов кривых) и нормируемые осевые напряжения в рельсах приведены в табл. 2.
При производстве расчетов пути на прочность использовались жесткости (модули упругости) пути, откорректированные ДИИТом и опубликованные в работе [8].
Таблица 1
Исходные данные для расчетов пути на прочность по параметрам электровоза ДС3-001
№ п/п Параметры Условное обозначение и размерность ДС3-001
1 Количество осей в тележке n 2
2 Полная статическая нагрузка от колеса на рельс Р ст, кН 119,26
3 Необрессоренная статическая нагрузка от колеса на рельс Як, кН 18,27
4 Диаметр колеса d, см 125
5 Глубина изолированной неровности на колесе e0, см 0,067
6 Сумарный (I и II ступеней) статический прогиб рессорного подвешивания y, мм 216
7 Минимальная скорость движения Vmin, км/ч 10
8 Максимальная (конструкционная) скорость движения Vmax, км/ч 160
9 Шаг увеличения скорости движения, AV, км/ч 10
10 Коэффициенты f для направляющих осей в зависимости от радиуса кривых (для осевых напряжений в рельсах) / 1,0
11 Коэффициенты тг-к для направляющих осей в зависимости от значений f тг-к 1,0
12 Последовательные расстояния между осями, см: li ¡2 1з 270 823 270
Таблица 2
Принятые расчетные значения коэффициента / в зависимости от плана линии (радиусов кривых) и
нормируемые осевые напряжения в рельсах
Параметры
Значение коэффициентов / при радиусах кривых, м
прямая 1200 1100 1000 900 800 700 600 500 400 350 300 250 200
1,21 1,38 1,41 1,43 1,45 1,49 1,50 1,55 1,60 1,67 1,71 1,76 1,80 1,84
198 174 170 168 165 161 160 155 150 144 140 136 133 130
[сто], МПа
Окончательно, допускаемые скорости движения электровоза ДС3-001 с учетом ограничений по условиям непревышения допустимого непогашенного ускорения [анп] = 0,7 м/с2 в кривых участках пути с максимальным возвышением наружного рельса 150 мм и с учетом величины нормируемых осевых напряжений для рельсов типов Р65, Р50, Р43 приведены в табл. 3.
Допускаемые скорости движения по стрелочным переводам типа Р65 и Р50 М1/11 на боковое направление может осуществляться со скоростями движения до 40 км/ч. По прямому направлению стрелочных переводов М1/11 -120 км/ч, а М1/9 - 100 км/ч, а на боковое направление стрелочных переводов типа Р50 и Р65 М1/9 - 25 км/ч согласно ПТЭ.
Выводы и рекомендации
На основании анализа указанных данных можно сделать следующий вывод:
- опытный экземпляр электровоза ДС3-001 удовлетворяет условиям эксплуатации на пути со стандартными типовыми конструкциями со скоростями движения до 160 км/ч (см. табл. 4).
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Норми допустимих швидкостей руху рухомого складу по залiзничних колшх Державно! адшт-страцп залiзничного транспорту Украши шириною 1520 (1524) мм (наказ № 72Ц вад 21.03.03 р)
2. Нормы допускаемых скоростей движения подвижного состава по железнодорожным путям колеи 1520 (1524) мм федерального железнодорожного транспорта (приказ МПС РФ № 41 от 12 ноября 2001 г.).
3. Типовая методика испытаний подвижного состава по воздействию на путь после изготовле-
ния или перед вводом в эксплуатацию (Испытательный центр железнодорожной техники ВНИИЖТ МПС), 1990
4. Справочник инженера-путейца, т. 1 / Под ред. В.В. Басилова, М.А. Чернышева. - М.: Транспорт, 1972
5. Правила расчета железнодорожного пути на прочность и надежность. - М.: ВНИИЖТ, 1999.
6. Воробейчик Л. Я., Патласов А. М., Трякин А. П., Уманов М. И. Расчеты пути на прочность. -Днепропетровск: ДИИТ, 2001.
7. Вериго М. Ф., Крепкогорский С. С. Общие предпосылки для корректировки правил расчета железнодорожного пути на прочность и предложения по изменению этих правил // Труды ВНИИЖТ. - 1972. - Вып. 466. - С. 6-48.
8. Татуревич А. П. Результаты определения фактических значений жесткости пути для исследований взаимодействия пути и подвижного состава // Вюник Дншропетровського нацюналь-ного ушверситету залiзничного транспорту iме-т академжа В. Лазаряна. - Дншропетровськ. -Вип. 2. - 2003. - С. 95-101.
Таблица 3
Допускаемые скорости для электровоза ДСЗ-001 при различных радиусах и типах верхнего строения пути
Тип Допускаемые скорости, км/ч и радиусы кривых, м
верхнего строения пути прямая 1200 1100 1000 900 800 700 600 500 400 350 300 250 200
Р65; 1600, 1840, 2000, IA, 1Б; Щ К-160 К-160 К-160 Н-150 Н-140 Н-130 Н-120 Н-110 Н-100 Н-90 Н-85 Н-80 Н-75 Н-60
UIC60; 1600; IA, 1Б; Щ К-160 120 120 110 110 100 100 90 90 70 70 60 60 50
UIC60; 1840; IA, 1Б; Щ К-160 - - - - - - - - - - - - -
UIC60; 2000; IA, 1Б; Щ - 160 150 140 Н-140 Н-130 Н-120 Н-110 Н-100 Н-90 Н-85 Н-80 Н-75 Н-60
Р50; 1600; IA, 1Б, IIA, ПБ; Щ 130 100 90 90 90 80 80 70 60 50 50 40 40 30
Р50; 1840; IA, 1Б, IIA, ПБ; Щ 150 - - - - - - - - - - - - -
Р50; 2000; IA, 1Б, IIA, ПБ; Щ - 120 120 110 110 100 100 90 80 70 60 50 50 40
Р65; 1600, 1840, 2000; IA, 1Б; Гр., П К-160 К-160 К-160 Н-150 Н-140 Н-130 Н-120 Н-110 Н-100 Н-90 Н-85 Н-80 Н-75 Н-60
UIC60; 1600; IA, 1Б; Гр., П 150 110 110 100 100 90 90 80 80 70 60 60 50 50
UIC60; 1840; IA, 1Б; Гр., П К-160 - - - - - - - - - - - - -
UIC60; 2000; IA, 1Б; Гр., П - 140 130 130 120 120 110 100 100 80 80 70 70 60
Р50; 1600; IA, 1Б; Гр., П 120 90 80 80 80 70 70 60 60 50 40 40 30 30
Р50; 1840; IA, 1Б; Гр., П 140 - - - - - - - - - - - - -
Р50; 2000; IA, 1Б; Гр., П - 110 100 100 100 90 90 80 70 60 50 50 40 40
Р65, UIC60, Р50; 1600, 1840, 2000; ЖБ; Щ К-160 К-160 К-160 Н-150 Н-140 Н-130 Н-120 Н-110 Н-100 Н-90 Н-85 Н-80 Н-75 Н-60
Примечание. Буквы слева от значений допускаемых скоростей движения означают: К - конструкционная скорость;
Н - максимальная допускаемая скорость движения по величине непогашенного ускорения в кривых участках пути при возвышении наружного рельса 150 мм;
- скорости движения без буквенных указателей установлены по условию прочности рельсов с использованием критериев допускаемых напряжений в кромках подошвы рельсов;
- скорость движения по пути с рельсами Р43 на щебеночном балласте 15 км/ч, а на песчаном балласте - 10 км/ч;
- допускаемые скорости движения расчитаны при максимальном приведенном износе при котором рельсы не являются дефектными;
- скорости движения по пути с рельсами Р75 устанавливаются такими же, как и для пути с рельсами Р65;
- скорости движения по кривым промежуточных радиусов устанавливаются путем линейной интерполяции с округлением кратно 5 км/ч в меньшую сторону;
- в характеристиках конструкции пути буквы означают:
- род балласта: Щ - щебеночный, Гр - гравийный, П - песчаный; тип шпал: IA, IIA, 1Б, ПБ - деревянных шпал и ЖБ - железобетонных шпал;
- число перед типом шпал обозначает их эпюру (количество шпал на 1 км);
- для рельсов UIC60 на железобетонном основании расчет велся для скрепления КПП, для всех остальных при том же основании - скрепление КБ.
