Согласно исходным данным необходимо определить для заданного экипажа оптимальную и минимально допустимую ширину колеи в кривой радиуса R.
Ширина колеи на кривой определяется расчетом по вписыванию экипажа в заданную кривую, исходя из следующих условий:
· ширина колеи должна быть оптимальной, т.е. обеспечивать наименьшее сопротивление движению колес, наименьшие износы колес и рельсов;
· ширина колеи должна быть больше минимально допустимой Smin.
Оптимальная ширина рельсовой колеи Sопт на кривой радиусом R из условия вписывания тележки с трехосной жесткой базой Lo определится следующим образом (см. рис. 3).
Обозначим ширину колесной колеи:
Расчетные схемы вписывания трехосной жесткой базы
Обозначения на рис. 3:
О — центр вращения экипажа; λ — расстояние от центра вращения экипажа до геометрической оси первого колеса (в данном случае λ = Lo); b1 — расстояние от геометрической оси первой колесной пары до точки касания гребня колеса с рельсом; fn — стрела изгиба наружного рельса (при хорде АВ); ∑η — сумма поперечных разбегов соответствующих колесных пар заданного экипажа.
При ∑η= О S=К + fn;
При ∑η≠ О S=К + fn -∑η.
К = (Т + 2q + 2µ),
где Т — насадка колес, мм;
q — толщина гребня колеса, мм;
µ— утолщение гребня выше расчетной плоскости, ранное для вагонных колес 1 мм, для локомотивных колес 0.
Поскольку экипажем, требующим наибольшей ширины колеи, будет тот, который имеет Кmах, а допуск на сужение равен 4 мм, то
Sопт=Кmах + fn + ∑η +4 ;
fn=(λ + b1 ) 2/2R;
b1=λ* r/ R* tg τ
где: r — радиус качения колеса, м;
τ — угол наклона образующей гребня колеса к горизонту (для вагонного колеса 60°, для локомотивного 70°)
При определении минимально допустимой ширины Smin (см. рис. 3 справа), за расчетную принимается схема заклиненного вписывания экипажа, при которой наружные колеса крайних осей жесткой базы ребордами упирается
в наружный рельс кривой, а внутренние колеса средней оси — в рельс внутренней нити.
К полученной на основании такой расчетной схемы ширине колеи прибавляется δmin — минимальный зазор между боковой рабочей гранью рельса и гребнем рельса на прямом участке пути:
Smin=Кmах + fn - ∑η + δmin ;
fn=(λ + b1 ) 2/2R; b1=λ* r/ R* tg τ; λ = L0 /2;
Из таблицы №7 методуказаний и таблицы №8:
Кmах =1509мм; ∑η= 6мм; λ = L0=4400мм; r=600мм;
fn=(λ + b1 ) 2/2R; b1=λ* r/ R* tg τ
b1=4400* 600 / 1100000* tg 70°= 4400*600/1100000*2,747=7мм;
f=(4400 + 7 ) 2/2*1100000=9мм;
Sопт=1509+9-6+4=1516мм;
Smin=Кmах + fn - ∑η + δmin ; из таблицы №7 δmin =7мм
b1=λ* r/ R* tg τ=2200*600/1100000*2,747=3мм;
λ = L0 /2= 4400/2 =2200мм;
fn=(2200+ 3 ) 2/2*1100000=2мм;
Smin=1509+3-6+4+7=1517мм;
Согласно ПТЭ в кривой радиуса R=1100м ширина колеи 1520мм