Systém vozidlo kolej Část 2

Transkript

1 Systém vozidlo kolej Část 2 Otto Plášek Tato prezentace byla vytvořen pro studijní účely studentů 1. ročníku magisterského studia oboru Konstrukce a dopravní stavby na Fakultě stavební VUT v Brně a nesmí být použita k žádným jiným účelům.

2 Síly působící mezi dvojkolím a kolejí Ekvivalentní konicita Traťové a jízdní odpory

3 Síly působící na dvojkolí a kolej Nabíhající první dvojkolí (zdroj [2])

4 Síly působící na dvojkolí a kolej Nabíhající první dvojkolí F F Y Ta a µ.q.cosξ1 b H µ.q.cosξ1 Q Q H Y P 2 µ Q Y µ Q P µ Q

5 Síly působící na dvojkolí a kolej Kolová síla Q2 - pohyblivý hrot Síla [kn] ,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 Čas [s]

6 Síly působící na dvojkolí a kolej Vodící síla Y2 - pohyblivý hrot Síla [kn] ,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 Čas [s ]

7 Kontakt kolo kolejnice na mezi vykolejení Qsinγ 1 : 40 Ycosγ Q γ Qcosγ Qcosγ Ysinγ γ Y N f 0,1 0,35 γ Qcosγ + Y sinγ Qsinγ Y.cosγ Q sin γ Y.cosγ Q.sin γ m Y Q N f. N f. Q cosγ Y cosγ ± ( γ m f ) Y ( 1± f. tgγ ) Q tg tgγ m f 1± f tgγ KRIT. f. ( Q cosγ + Y sin γ ) f. Y.sin γ

8 Grafické vyjádření kritéria proti vykolejení Poměr Y/Q na m ezi vykolejení Nejnebezpečnější případ nastává pro: f 0,35; γ 50 ; 2,5 2 Součinitel tření f Y Q krit 0,6 1,5 0,1 0,15 Tento případ nastává jen pro kolejnici bočně ojetou. Y/Q 1 0,2 0,25 0,3 0,35 Všeobecně se považuje pro bezpečnost proti vykolejení: 0,5 Y 0,8 Q úhel okolku γ

9 Ekvivalentní konicita γ e 1 r 1 r1 r 2 y 2 y 2 s ρr ρ ρ w r y (zdroj [2])

10 Ekvivalentní konicita r tan Φ ρ ρ w w 2γ γ e 2 ρr y (zdroj [2])

11 Ekvivalentní konicita Počítá se pro amplitudu pohybu dvojkolí (podle návrhu TSI) y 3mm, 2a 1 y, 2 y 2mm, pro 2a 7mm pro 5mm 2a < 7mm pro 2a < 5mm 2a je šířka volného pásu, nesleduje se pro výhybky a výhybkové konstrukce Projektované hodnoty Rychlost [km/h] V 60 Ekvivalentní konicita Nesleduje se 60 < V 160 0, < V 200 0,25 Kontrola prostřednictvím minimální hodnoty střední hodnoty na délce 100 m návrh této hodnoty je 1430 mm

12 Kontaktní namáhání kolo kolejnice Hertzova teorie (1887) Eliptická dotyková plocha Absolutní velikost závisí na velikosti normálové síly Poměr velikosti poloos a a b záleží: na poloměru dotykové plochy kolejnice; poloměru jízdního obrysu kola poloměru kola. Vady kolejnic

13 Kontaktní elipsa Kontaktní napětí nad dotykovou plochou má tvar poloviny elipsoidu s maximální hodnotou ve středu dotykové plochy: p max 3 Q 2 πab Výpočet velikosti poloos: a ξ 3 E 3Q 1 R kola 2 2 ( 1 ν ) 3Q( 1 ν ) + R 1 kolejnice ; b η 3 1 E R kola + R 1 kolejnice Pro běžný styk kolo-kolejnice v oblasti pojížděné hrany kolejnice se uvažuje ξ 1,20 a η 0,80. Vady kolejnic

14 Kontaktní elipsa R kola [mm] R profil [mm] R kolejnice [mm] a [mm] b [mm] σ N [MPa] ,1 3, ,9 14, ,1 2, ,2 3, Kontaktní elipsa pro různé kombinace poloměru kola a kolejnice a pro Q 60 kn Vady kolejnic

15 Kontaktní úloha kolo - kolejnice v ω r cosα ε x v v sinα ε x v (zdroj [2])

16 Smykové síly v závislosti na prokluzu Podélný prokluz ε x Příčný prokluz ε y (zdroj [2])

17 Traťové a jízdní odpory Traťové odpory Odpor ze zakřivení koleje Odpor ve stoupání Odpor při jízdě v tunelu Jízdní odpory Valivé tření mezi kolem a hlavou kolejnice Tření čepů náprav v loži Odpor prostředí

18 Odpor ze zakřivení koleje Působí ho: tření mezi jízdními plochami, okolky a hlavou kolejnice; silami působícími změnu směru pohybu; vlastní odpor vozidla nebo vlaku; Velikost závisí na: velikost poloměru oblouku, rozchodu koleje, na jeho rozšíření a tolerancích, převýšení koleje a stavu železničního svršku; vlastní konstrukci vozidla, tj. na rozvoru, na počtu a uložení náprav, na velikosti poloměru kol a stavu obručí; rychlosti a hmotnosti vozidla; 600 o r r

19 Odpor ze stoupání α tgα s 10 G G sinα G tgα G s 10 O o s s G G s.10 Os G Gs..10 G s 3

20 Jízdní odpory Valivé tření mezi kolem a hlavou kolejnice v o v 0,3 až 0,5 Tření čepů náprav v loži Kluzné ložisko v Valivé ložisko v Základní jízdní odpor Odpor prostředí o t 1 0,6 až o t 2 0,1 až o o + o O z vz v t 1,0 0,3 V 0,5 C D 10 r 2

21 Použitá a doporučená literatura [1] POPP, K., SCHIEHLEN, W. (eds.): System Dynamics and Long- Term Behaviour of Railway Vehicles, Track and Subgrade. Springer Verlag Berlin Heidelberg New York, 488 p. ISBN [2] ESVELD, C., Modern Railway Track. Second Edition. Delft, MRT Production, 2001, 2nd ed. 654 p. ISBN [3] PLÁŠEK, O. Železniční stavby. Návody do cvičení. 2.doplněné vyd., Brno: CERM, s.r.o. Brno, str. ISBN X