Геометрическое вписывание тепловоза в кривую

Целью геометрического вписывания является определение возможности прохождения тепловозом кривого участка пути. При этом определяются углы поворота тележек относительно продольной оси рамы кузова, необходимый разбег средних колёсных пар тележек (перемещение в поперечном направлении) и отклонение тепловоза от оси рельсовой колеи.

Геометрическое вписывание выполняется для одной секции тепловоза. Вписывание выполняется для случая наибольшего перекоса тележек, имеющего место при больших скоростях движения. При наибольшем перекосе первые по направлению движения колёсные пары тележек упираются своими гребнями в головку наружного рельса, а задние – в головку внутреннего рельса, т.е. без зазоров между гребнями и головками рельсов.

Геометрическое вписывание в кривую заданного радиуса R_кр рекомендуется выполнить методом параболической диаграммы. Порядок выполнения вписывания следующий. Схема геометрического вписывания приведена на рисунке 9.

На листе миллиметровой бумаги формата А3 изображается в масштабе m_x = 1:100 (m_x=0,01) схема экипажа одной секции тепловоза образца – с указанием положения всех осей и центров поворота тележек. Под схемой экипажа строятся оси координат X и Y. Затем от точек О₁ и О₂ в обе стороны строятся ветви наружной y₁ и внутренней y₂ парабол. Ветви парабол рассчитываются, соответственно, по уравнениям, мм:

 

(39)

(40)

 

где – масштаб поперечных зазоров (принимается m_y = 1);

– радиус кривой, мм;

- зазор между гребнями колёсных пар и головками рельсов, имеющих место в условиях эксплуатации, мм;

- дополнительное уширение рельсовой колеи в кривом участке пути, мм;

– текущее значение, которым задаются с интервалом 10 мм (x = 0, 20, 40…..120 мм)

Дополнительное уширение колеи осуществляется за счёт смещения внутреннего рельса к центру кривой, и его величина зависит от

 

 

 

Рисунок 9 - Схема вписывания в кривую

 

 

радиуса кривой (при м величина = 15 мм, при м величина = 10 мм; при м величина = 0).

Зазор между головками рельсов и гребнями колёсных пар в условиях эксплуатации при скоростях движения до 120 км/ч допускается в пределах = 7….39 мм.

Величина отрезка , мм,

 

(41)

 

Результаты расчета ветвей наружной и внутренней парабол рекомендуется свести в таблицу 12.

 

Таблица 12

Результаты расчёта парабол

 

x, мм		20	40	60	80	100	120
y1,мм
y2,мм

 

По данным таблицы 12 выполняют построение, как показано на рис. 9. Необходимо заметить, что ветви парабол изображают не рельсы, а «колею зазоров».

Затем на построенные параболы вертикально проецируются оси крайних колесных пар тележек. Отсутствие зазора между гребнем колесной пары и головкой рельса на диаграмме изображается точками А₁, С₁, Д₁ и К₁. Точки попарно соединяются отрезками [А₁С₁] и [Д₁К₁], которые изображают положение продольных осей тележек. Положение продольных осей тележек на диаграмме искажено из-за разных масштабов по осям координат.

На отрезки [А₁С₁] и [Д₁К₁] вертикально проецируются центры поворота тележек (точки L₁ и L₂). Через точки L₁ и L₂ проводится отрезок длинной m_xL_T, который изображает положение продольной оси рамы тепловоза (при точном построении парабол и проекции центров поворота тележек отрезок m_xL_T и ось координат x параллельны).

После соответствующих построений определяются углы поворота тележек, требуемый разбег средних колесный пар тележек и отклонение продольной оси тепловоза в средней части от оси пути.

 

Угол поворота передней тележки, град,

 

(42)

Угол поворота задней тележки, град,

 

(43)

Требуемый разбег средней оси передней тележки, мм,

 

(44)

Требуемый разбег средней оси задней тележки, мм,

 

(45)

Отклонение продольной оси тепловоза от оси пути, мм,

 

(46)

В исследовательских целях геометрическое вписывание необходимо выполнить в двух вариантах. Во втором варианте изменяется один из геометрических параметров (радиус кривой , межшкворневое расстояние L_ш, база тележки b_T или зазор между гребнями колесных пар и головками рельсов ) при остальных неизменных параметрах из первого варианта.

После выполнения геометрического вписывания необходимо сделать вывод, как влияет измененный параметр на вписывание в кривую.

 

Приложение 1

Исходные данные

 

Параметры	Последняя цифра шифра
Тепловоз-образец	Т Э М	Ч М Э	Т Э М	М	Т Э У	Т Э В	Т Э М	Т Э	Т Э П	Т Э П
Радиус кривой, м
Межшкворневое расстояние, м		8,8				9,2				9,8
База тележки, м			4,4				4,6
Зазор между колесными парами и головками рельсов, мм

 

 

Приложение 2

 

Укрупнённые весовые ведомости тепловозов (одной секции)

№ п/п	Серия тепловоза и наименование оборудования	Сила G, кН	Плечо l, м
	ТЭМ 2
	Дизель-генераторная группа	248,0	8,7
	Рама тепловоза с принадлежностями	194,28	6,7
	Кузов тепловоза с принадлежностями	60,10	10,2
	Трубопроводы всех систем тепловоза и их оборудование	59,24	7,8
	Обслуживающий вес	55,0	8,7
	Оборудование шахты холодильника	54,83	3,2
	Кабина машиниста с оборудованием	51,27	12,8
	Высоковольтная камера с оборудованием и аккумуляторная батарея	38,0	12,9
	Вес тележки	235,90	-
	Неподрессоренный вес тепловоза	258,90	-
	Плечо от средней оси тележки до УЦМ, а0, м	-	4,6
	ЧМЭ3
	Дизель-генераторная группа	248,0	8,7
	Рама тепловоза с принадлежностями	194,28	6,5
	Кузов тепловоза с принадлежностями	60,10	10,0
	Трубопроводы всех систем тепловоза и их оборудование	59,24	7,6
	Обслуживающий вес	55,0	8,7
	Оборудование шахты холодильника	54,83	3,1
	Кабина машиниста с оборудованием	51,27	12,7
	Высоковольтная камера с оборудованием и аккумуляторная батарея	38,0	12,8
	Вес тележки	230,54	-
	Неподрессоренный вес тепловоза	250,50	-
	Плечо от средней оси тележки до УЦМ, а0, м	-	4,5
	ТЭМ18
	Дизель-генераторная группа	264,80	7,6
	Рама тепловоза с принадлежностями	166,65	8,4
	Кузов с принадлежностями	72,97	8,6
	Трубопроводы и оборудование систем тепловоза	44,25	9,8
	Обслуживающий вес	68,52	9,5
	Оборудование шахты холодильника	49,95	14,8
	Кабина машиниста с оборудованием
	Высоковольтная камера с оборудованием и аккумуляторная батарея	43,20	5,9
	Вес тележки	250,0	-
	Неподрессоренный вес тепловоза	270,90	-
	Плечо от средней оси тележки до УЦМ, а0, м	-	4,035
	М62
	Дизель-генераторная группа	264,80	7,8
	Рама тепловоза с принадлежностями	166,65	8,6
	Кузов с принадлежностями	72,97	8,8
	Трубопроводы и оборудование систем тепловоза	44,25	10,0
	Обслуживающий вес	68,52	9,7
	Оборудование шахты холодильника	49,95	15,0
	Кабина машиниста с оборудованием	52,27	13,7
	Высоковольтная камера с оборудованием	43,20	6,3
	Вес тележки	250,0	-
	Неподрессоренный вес тепловоза	270,90	-
	Плечо от средней оси тележки до УЦМ, а0, м	-	4,035
	2ТЭ10У
	Дизель-генераторная группа	297,34	7,5
	Рама тепловоза	141,06	8,6
	Кузов и его оборудование	99,99	9,2
	Обслуживающий вес	79,0	10,4
	Электрооборудование	50,96	6,5
	Система охлаждения и обогрева	47,14	12,5
	Силовые и вспомогательные механизмы	37,29	9,3
	Топливная и масляная системы	31,99	9,8
	Тормозное оборудование и пневмоавтоматика, песочная система	22,19	7,7
	Вспомогательное оборудование	17,70	8,1
	Вес тележки	235,90	-
	Неподрессоренный вес секции тепловоза	258,90	-
	Плечо от средней оси тележки до УЦМ, а0, м	-	4,184

 

	2ТЭ10В
	Дизель-генераторная группа	297,34	7,3
	Рама тепловоза	141,06	8,3
	Кузов и его оборудование	99,99	9,0
	Обслуживающий вес	79,0	10,2
	Электрооборудование	50,96	6,3
	Система охлаждения и обогрева	47,14	12,2
	Силовые и вспомогательные механизмы	37,29	9,1
	Топливная и масляная системы	31,99	9,5
	Тормозное оборудование и пневмоавтоматика, песочная система	22,19	7,4
	Вспомогательное оборудование	17,70	7,8
	Вес тележки	235,90	-
	Неподрессоренный вес секции тепловоза	258,90	-
	Плечо от средней оси тележки до УЦМ, а0, м	-	4,184
	2ТЭ10М
	Дизель-генераторная группа	297,34	7,1
	Рама тепловоза	141,06	8,1
	Кузов и его оборудование	99,99	8,8
	Обслуживающий вес	79,0	10,0
	Электрооборудование	50,96	6,1
	Система охлаждения и обогрева	47,14	12,0
	Силовые и вспомогательные механизмы	37,29	8,9
	Топливная и масляная системы	31,99	9,3
	Тормозное оборудование и пневмоавтоматика, песочная система	22,19	7,2
	Вспомогательное оборудование	17,70	7,6
	Вес тележки	235,90	-
	Неподрессоренный вес секции тепловоза	258,90	-
	Плечо от средней оси тележки до УЦМ, а0, м	-	4,184
	2ТЭ116
	Дизель-генераторная группа	297,34	7,1
	Рама тепловоза	141,06	8,1
	Кузов и его оборудование	99,99	8,8
	Обслуживающий вес	79,0	10,0
	Электрооборудование	50,96	6,1
	Система охлаждения и обогрева	47,14	12,0
	Силовые и вспомогательные механизмы	37,29	8,9
	Топливная и масляная системы	31,99	9,3
	Тормозное оборудование и пневмоавтоматика, песочная система	22,19	7,2
	Вспомогательное оборудование	17,70	7,6
	Вес тележки	235,90	-
	Неподрессоренный вес секции тепловоза	258,90	-
	Плечо от средней оси тележки до УЦМ, а0, м	-	4,184
	ТЭП60
	Дизель-генераторная группа	237,94	8,2
	Кузов тепловоза с принадлежностями	124,55	10,2
	Рама кузова с принадлежностями	109,23	9,6
	Теплообменник и котел - подогреватель	60,50	13,3
	Электрооборудование и радиостанция	53,93	8,0
	Топливо(2/3 запаса)	43,10	9,5
	Вспомогательное оборудование	23,63	6,4
	Система охлаждения, подачи масла и топлива	19,38	10,2
	Тормоз, песочницы и воздуховод автоматики	16,45	10,4
	Масло (полный запас)	15,60	12,0
	Вода (полный запас)		12,2
	Всасывающее и выхлопное устройства дизеля	7,70	13,5
	Инструменты и принадлежности	5,93	9,6
	Песок (2/3 запаса)	4,0	9,7
	Локомотивная бригада	2,0	9,6
	Вес тележки	266,10	-
	Неподрессоренный вес тепловоза	150,0	-
	Плечо от средней оси тележки до УЦМ, а0, м	-	4,4
	ТЭП70
	Дизель-генераторная группа	347,0	10,4
	Рама тепловоза с кузовом	232,90	10,8
	Электрооборудование	109,65	7,2
	Обслуживающий вес	72,0	11,2
	Охлаждающее устройство	50,60	15,1
	Силовое оборудование	21,20	12,3
	Системы тепловоза	17,20	10,7
	Вспомогательное оборудование	10,35	12,4
	Системы дизеля	8,0	14,2
	Вес тележки	265,0	-
	Неподрессоренный вес тепловоза	161,30	-
	Плечо от средней оси тележки до УЦМ, а0, м	-	4,6