Устойчивость кузова вагона на рессорном подвешивании. Метацентр

При недостаточном расстоянии между вертикальными рессорными комплектами поперёк вагона или очень большой их гибкости может возникнуть опасность опрокидывания кузова вокруг рессорных комплектов, расположенных с одной стороны вагона. Даже, если при этих условиях полного опрокидывания и не произойдёт, то кузов, случайно наклонившийся в боковом направлении, то будет очень медленно возвращается в своё вертикальное положение, т.е., как говорят будет обладать повышенной валкостью.

Как видно из схемы, вертикальные силы могут быть приведены к паре PиQ, где Р -вес кузова,Q-равнодействующая вертикальных реакций рессорных комплектов. Точка пересечения линий действия силы Q с осью симметрии кузова (точка M на рис.) наз. метацентром, а расстояние до этой точки от уровня опоры кузова на рессорные комплекты h_m –высотой метацентра. Для того, чтобы момент пары возвращал в вертикальное положение, h_m должна быть больше высоты центра тяжести кузова h. Практически это требование приходится выполнять с некоторым запасом, необходимым для достаточно быстрого восстановления вертикального положения кузова и преодоление сил трения в рессорном подвешивании. Предотвращение повышенной валкости кузова:

[Δh]- минимально необходимое превышение h_M над h, установленное МПС в пределах 1,5-2 Координата x находится: , Величины Q_А и Q_B могут быть определены через жесткость подвешивания и деформации рессорных комплектов: , Где Ж- вертикальная жесткость рессорного комплекта всего вагона,F_СТ-статический прогиб рессорного подвешивания,Ө- угол наклона кузова в поперечном направлении, рад. Подставляя эти значения в равенство найдём:

Из схемы следует: , тогда: . При двойном рессорном подвешивании , , Где Ж_ц и f_ц- жесткость и статический прогиб центрального подвешивания вагона; 2В_ц- расстояние между серединами рессорных комплектов центрального подвешивания поперёк вагона, Ө₁-угол наклона однажды подрессоренной рамы тележки. Сумма моментов реакций относительно центра рамы: После преобразования: ,Отсюда найдём h_м: Ворожение определяющее условие отсутствия валкости кузова, при двойном рессорном подвешивании