Приложение 3 (обязательное). Методика определения строительных размеров подвижного состава габарита М

Приложение 3

(обязательное)

Методика
определения строительных размеров подвижного состава габарита М

1. Определение горизонтальных ограничений габарита М.

1.1. Горизонтальные ограничения подразделяются на внутренние (Е_в) и наружные (Е_н).

Ограничения следует определять:

внутренние - для поперечных сечений, расположенных в пределах базы подвижного состава (между направляющими* сечениями);

наружные - для поперечных сечений, расположенных за пределами базы подвижного состава (снаружи направляющих* сечений).

1.2. Величину внутренних ограничений Е_в, мм, и наружных Е_н, мм, следует определять по формулам:

      Е = Дельта S  + (q + w)+{Дельта b + Дельта z } + b  +

       в          кр                   в          в     ас

        + b        + b  + Дельта b    ;                               (1)

           альфа н    п           тэта

                              2 n  + l

                                 н

      Е =[Дельта S  + (q + w)]--------+{Дельта b + Дельта z } + b  +

       н         кр               l             н          н     ас

        + b        + b  + Дельта b    ,                               (2)

           альфа н    п           тэта

где

1.2.1. Дельта S_кр (Дельта S_пр) - горизонтальное перемещение подвижного состава соответственно в кривой и в прямой при извилистом его движении из-за наличия зазора между внутренней рабочей гранью рельса и гребнем бандажа колеса при максимальной (с учетом допуска) ширине рельсовой колеи (в кривой - S_кр, в прямой S_пр) и минимально допустимой в эксплуатации толщине гребня бандажа колеса.

Величины Дельта S_кр и Дельта S _пр, мм, следует определять по формулам:

                        Дельта S  = 0,5(S  - d),                      (3)

                                кр       кр

                        Дельта S  = 0,5(S  - d),                      (4)

                                пр       пр

где d = d' + 2h' - минимальное   расстояние   между   наружными   гранями

                   предельно изношенных гребней бандажей колес, мм;

              d' - минимальное  расстояние  между   внутренними   гранями

                   бандажей колес с учетом минусового допуска, мм;

              h' - минимальная толщина гребня бандажа колеса, мм.

В случае, если сумма Дельта b_в + Дельта z_в для Е_в меньше минус 8, а Дельта b_н + Дельта z_н для Е_н - меньше минус 8(2n_н + l)/l, то ее следует принимать равной нулю, а расчеты вести из условий вписывания подвижного состава в прямую, заменив в формулах (1) и (2) член Дельта S_кр на Дельта S_пр;

1.2.2. q - наибольшее возможное поперечное перемещение рамы тележки в направляющем сечении в одну сторону из центрального положения относительно колесной пары вследствие зазоров при максимальных износах в буксовом узле и узле сочленения рамы тележки с буксой, мм;

1.2.3. w - наибольшее возможное поперечное перемещение кузова в направляющем сечении в одну сторону из центрального положения относительно рамы тележки вследствие зазоров при максимальных износах и упругих колебаний в узле сочленения кузова и рамы тележки, мм;

1.2.4. Дельта b_в - геометрический вынос рассматриваемого внутреннего поперечного сечения подвижного состава в кривой расчетного радиуса сверх выноса в этой кривой середины расчетного вагона, мм.

Величину Дельта b_в, мм, следует определять по формуле

                                                 2

            Дельта b = 2,5 x n (l - n ) + 0,625 p - 104,              (6)

                    в         в      в

где n  - расстояние от рассматриваемого внутреннего  поперечного  сечения

     в  подвижного состава до его ближайшего направляющего сечения, м;

     l - база вагона, м;

     р - база тележки, м.

Для наиболее неблагоприятного внутреннего сечения - среднего (где n_в = n_ср = 0,5l).

Дельта b_ср, мм, следует определять по формуле

                              2   2

           Дельта b  = 0,625(l + p ) - 104.                           (7)

                   ср

1.2.5. Дельта b_н - геометрический вынос рассматриваемого наружного поперечного сечения подвижного состава в кривой расчетного радиуса сверх выноса в этой кривой конца расчетного вагона, мм.

Величину Дельта b_н, мм, следует определять по формуле

                                              2

           Дельта b = 2,5 n (l + n ) - 0,625 р - 104,                 (8)

                   н       н      н

где n  - расстояние  от  рассматриваемого  наружного  поперечного сечения

     н   подвижного состава до его ближайшего направляющего сечения, м.

Для наиболее неблагоприятного наружного сечения - концевого, для которого n_н = n_к = 0,5(L - l), где L - длина кузова вагона, м, величину геометрического выноса Дельта b_к, мм, следует определять по формуле

                             2   2   2

           Дельта b = 0,625(L - l - p ) - 104;

                   к

1.2.6. Дельта z_в - боковое перемещение кузова рассматриваемого подвижного состава во внутреннюю сторону кривой (при максимальном возвышении наружного рельса h = 120 мм) из-за его наклона на рессорах под воздействием силы тяжести при остановке, сверх аналогичного перемещения кузова расчетного вагона.

Величину Дельта z_в, мм, следует определять по формуле

           Дельта z = (H - h )(0,075 эта - 0,027),                    (9)

                   в        0

где H  - высота рассматриваемой точки габарита, м;

    h  - высота центра поворота  кузова на  рессорах,  считая  от  уровня

     0   головок рельсов, определяемая расчетом или экспериментально.

При отсутствии расчетных или экспериментальных данных величину h_0 для проектируемого вагона допускается принимать равной расстоянию от уровня головок рельсов до оси колесной пары.

эта - коэффициент наклона проектируемого вагона, определяемый по формуле

Для ориентировочных расчетов коэффициент эта допускается определять по формуле

                              1

                    эта = ----------,                                (11)

                            Ж

                             у

                          ------ - 1

                          G  H

                           2  2

где Ж  - угловая жесткость тележки, тс х мм, определяемая по по формуле

     у

                                2

                        Ж  = 2 С Ж ,                                 (12)

                         у      б э

где Ж  - общая жесткость  эквивалентного  рессорного  подвешивания  одной

     э   стороны вагона, тс/мм, определяемая по формуле

                                    2

                                С

                                 ц

                        2 Ж Ж (----)

                           б ц  С

                                 б

                    Ж = ---------------,                             (13)

                     э               2

                                 С

                                  ц

                         Ж + Ж (----)

                          б   ц  С

                                  б

здесь Ж  - жесткость  рессор  буксового  подвешивания  с   одной  стороны

       б   тележки, тс/мм;

      Ж  - жесткость  рессор  центрального  подвешивания с одной  стороны

       ц   тележки, тс/мм;

1.2.7. Дельта z_н - боковое перемещение кузова проектируемого вагона в наружную сторону кривой при его наклоне на рессорах под воздействием избыточной центробежной силы при непогашенном поперечном ускорении 0,5 м/с2 сверх аналогичного перемещения кузова расчетного вагона.

Величину Дельта z_н, мм, следует определять по формуле

                 Дельта z = (H - h )(0,051 эта - 0,016);             (14)

                         н        0

1.2.8. b_ас - боковое перемещение кузова при его наклоне на рессорах на угол альфа_ас от неравномерного (асиметричного) расположения полезной нагрузки.

Величину b_ас, мм, следует определять по формуле

                  b  = (H - h )альфа                                 (15)

                   ас        0      ас

Величину угла альфа_ас, рад, необходимо определять из условия поперечного перемещения центра тяжести стоящих пассажиров на величину е_р = 100 мм от оси кузова, по формуле

                   альфа  = альфа  + альфа  ,                        (16)

                        ас       2б       2ц

где альфа  - угол наклона кузова на буксовых  рессорах  от  неравномерной

         2б  загрузки подвижного состава, рад;

    альфа  - то же, на центральных рессорах, рад.

         2ц

Величины альфа_2б и альфа_2ц следует определять по формулам:

                           0,5 е p

                                р ас

                  альфа  = ----------;                               (17)

                       2б           2

                              2 Ж С

                                 б б

                           0,5 е p

                                р ас

                  альфа  = ----------;                               (18)

                       2ц           2

                              2 Ж С

                                 ц ц

где р   - вес стоящих пассажиров при плотности 8 чел на  1  м2  свободной

     ас   площади пола салона вагона, тс.

Для вагонов с пневморессорами величину угла альфа_2ц, рад, следует определять по формуле

                              f'

                   альфа   = ----,                                   (19)

                        2ц   2 С

                                ц

где f' - возможный   перепад   высоты   центральных   рессор   за    счет

         нечувствительности высоторегулирующих клапанов;

1.2.9. b_альфа н - боковое перемещение кузова при наклоне на рессорах на угол альфа_н вследствие неравномерной осадки рессор ненагруженного вагона и выбора зазора в скользунах, рад.

Величину b_альфа н, мм, следует определять по формуле

                   b       = (H - h )альфа ,                         (20)

                    альфа н        0      н

1.2.10. b_п - боковое перемещение кузова при его наклоне на угол альфа_п, вследствие поломки одного витка в каждой центральной пружине одной стороны тележки.

Величину b_п мм, следует определять по формуле

                      b = (H - h )альфа .                            (21)

                       п        0      п

Величину альфа_п, рад, следует определять по формуле

                                    2     2

                                f (С Ж + С Ж )

                                    ц ц   б б

     альфа  = --------------------------------------------,          (22)

          п                                 2       2

                                           С Ж     С Ж

                   2      2                 ц ц     б б

              С [4С Ж + 3С Ж - G H' (1,5 + ----- + -----)]

               ц   ц ц    б б   2 2         2        2

                                           С Ж     2С Ж

                                            б б      ц ц

где Н'- расстояние от центра поворота кузова на  рессорах до  его  центра

     2   тяжести, мм;

    f - дополнительный прогиб центральных пружин при поломке одного    их

        витка одной стороны тележки;

Величину f, мм, следует определять по формуле

                             Н - d

                              ц   ц

                         f = ------ - d ,                            (23)

                                i      ц

здесь H  - расчетная высота пружины, мм;

       ц

      d  - диаметр прутка пружины, мм;

       ц

      i  - число рабочих витков.

Величину Н_ц, мм, следует определять по формуле

                     0

                H = H  - (0,6 тэта + альфа  )С ,                     (24)

                 ц   ц                    2ц  ц

      о

где  Н   - номинальная высота пружин под нагрузкой брутто, мм;

      ц

    тэта - угол боковой качки кузова проектируемого вагона,  определяемый

           расчетом  или экспериментально с учетом максимальных скоростей

           движения  на  перегоне,  рад.  При  отсутствии  расчетных  или

           экспериментальных данных величину тэта  допускается  принимать

           равной 0,011.

Для вагонов на пневморессорах величину f, мм, следует определять по формуле

                f = f    - (0,6 тэта + альфа  )С ,                   (25)

                     общ                    2ц  ц

где f    - величина  осадки  лопнувшей  пневморессоры  в  первый   момент

     общ   поломки, мм;

1.2.11. Дельта b_тэта - разность перемещений кузова проектируемого и расчетного вагонов, возникающих при боковой качке.

Величину Дельта b_тэта, мм, для всех точек габарита М, кроме точек 7, 8 и 9, следует определять по формуле

                 Дельта b    = (Н - h )Дельта тэта,                  (26)

                         тэта        0

а для точек 7, 8 и 9 - по формуле

                 Дельта b    = (Н - h )Дельта' тэта,                 (27)

                         тэта        0

где

                 Дельта тэта = тэта - 0,011,                         (28)

                 Дельта' тэта = тэта' - 0,0035                       (29)

Здесь 0,011 - угол боковой качки, рад, учтенный при расчетах зазора между

               габаритом приближения оборудования и  габаритом подвижного

               состава во всех его точках, кроме точек 7, 8 и 9;

      0,0035 - то же, для точек 7, 8 и 9;

      тэта'  - угол  боковой   качки   кузова   проектируемого    вагона,

               определяемый расчетом  или   экспериментально   с   учетом

               скоростей движения на станциях, рад.

При отсутствии расчетных или экспериментальных данных величины тэта и тэта' для проектируемого вагона допускается принимать:

                                тэта  - 0,011;

                                тэта' - 0,0035.

1.3. Формулы (1) и (2) необходимо применять при определении допустимого строительного очертания кузова вагона и укрепленных на нем деталей по точкам 1 - 4, 5(5'), 6(6') и 7 - 11 габарита М. При этом для точек 7, 8 и 9 член (q + w) в формулах (1) и (2) следует принимать с коэффициентом 0,7.

В формуле (2) выражение [Дельта S_кр + (q + w)] для вагонов, имеющих по экспериментальным данным угол влияния кузова не более 3 х 10(-3) рад, допускается принимать с коэффициентом 0,7. При этом член (q + w) следует принимать равным полному его значению.

1.4. При определении допустимого строительного очертания кузова вагона и укрепленных на нем деталей (подвагонного оборудования по точкам 12, 13, 14, 15 габарита М перемещения b_п, b_ас, Дельта z_в, Дельта z_н, Дельта b_тэта и b_(альфа н) учитывать не следует, а ограничения Е_в и Е_н, мм, следует определять по формулам:

                                                     2

      E = 0,5(S - d) + (q + w) + 8,33 n (l - n ) + 2p - 25;          (30)

       в       кр                      в      в

                                2 n + l

                                   н                           2

      E = [0,5(S - d) + (q + w)]-------- + 8,33 n (l - n ) + 2p ,    (31)

       н        кр                  l            н      н

где 25 - коэффициент, учитывающий увеличение расстояния до контактного рельса и ограничение скорости движения в кривой радиусом 60 м.

1.5. Расчет горизонтальных ограничений Е_в и Е_н, мм, габарита М для определения строительного очертания рамы тележки и укрепленных на ней деталей следует производить по формулам, приведенным ниже:

Для точек 8 - 11

                     Е = 0,5(S  - d) + q + Дельта w;                 (32)

                      в       кр

                                     2 n' + p

                                        н

      E = [0,5(S - d) + q + Дельта w]--------;                       (33)

       н        кр                       p

для точек 12 - 15

              Е = 0,5(S  - d) + q + Дельта w + 8,33 n' (p - n');     (34)

               в       кр                            в       в

                                     2 n' + p

                                        н

      E = [0,5(S - d) + q + Дельта w]-------- + 8,33 n' (p + n'),    (35)

       н        кр                       p            н       н

где n' и n' - расстояние  от   ближайшей  оси колесной  пары  тележки  до

     н    в   рассматриваемого соответственно наружного (находящегося  за

              пределами базы  тележки)  и  внутреннего (в  пределах  базы

              тележки) сечения тележки, м;

   Дельта w - возможное    в    эксплуатации    поперечное    перемещение

              рассматриваемой детали относительно рамы тележки, мм.

1.6. Расчет горизонтальных ограничений Е_в и Е_н, мм, для определения строительного очертания необрессоренных частей (колесных пар и жестко или шарнирно укрепленных на них деталей) по соответствующим точкам габарита М следует производить по формулам:

                     Е = 0,5(S  - d) + Дельта q;                     (36)

                      в       кр

                                             2 n' + p

                                                н

                  E = [0,5(S - d) + Дельта q]--------,               (37)

                   н        кр                   p

где Дельта q - возможное   в    эксплуатации    поперечное    перемещение

               рассматриваемой детали относительно колесной пары, мм.

1.7. Горизонтальные ограничения Е_в и Е_н для кузова и тележки следует рассчитывать сначала для их внутреннего среднего и наружного концевого сечений. По наибольшим величинам из полученных ограничений должна быть определена допустимая ширина соответственно кузова и тележки.

Допустимые размеры деталей, укрепленных на кузове и тележке, следует определять для каждого из сечений, в которых находятся соответствующие детали.

2. Определение вертикальных ограничений габарита М

2.1. Возможное в эксплуатации понижение необрессоренных частей h_1, мм, (колесных пар и жестко или шарнирно укрепленных на них деталей, а также деталей, опирающихся на буксы) следует определять по формуле

                      h = Дельта h + Дельта h ,                      (38)

                       1          1          2

где Дельта h  - понижение  колесных  пар  вследствие уменьшения   толщины

            1   обода колес, в результате их обточек при ремонтах, износа

                и  местных  неровностей  на поверхности катания. Величину

                Дельта h , мм, следует  определять  как   разность  между

                        1

                проектной толщиной обода нового колеса  и  допускаемой  в

                эксплуатации  наименьшей  (браковочной)  толщиной   обода

                колеса;

    Дельта h  - понижение  деталей,  опирающихся  на  буксы,   вследствие

            2   износа опорных поверхностей, мм.

2.2. Возможное понижение h_2, мм, обрессоренной рамы тележки и укрепленных на ней деталей следует определять по формуле

                     h  = h  + f   + f  + Дельта h ,                 (39)

                      2    1    01    1           3

где f   - равномерная статическая осадка рессорных  комплектов  буксового

     01   подвешивания  порожнего  вагона  вследствие  старения   рессор,

          принимаемая равной 5 мм.

    f   - статический прогиб, мм, рессор надбуксового подвешивания     от

     1    расчетной нагрузки, определяемой по формуле

                         f = 0,5 P ламбда ,                          (40)

                          1       р      1

здесь Р       - расчетная нагрузка на вагон, тс;

       р

      ламбда  - гибкость рессор надбуксового подвешивания тележки мм/тс;

            1

     Дельта h - износ  (мм)   в   узле   соединения   рамы   тележки    и

             3  рассматриваемой детали, мм.

Расчетную нагрузку на вагон следует определять, исходя из условий, приведенных ниже:

вес одного пассажира - 70 кгс;

все места для сидения заняты, а на 1 м2 свободной площади пола салона вагона находится 10 чел.

2.3. Возможное понижение h_3, мм, надрессорного бруса и укрепленных на нем деталей следует определять по формуле

                              h = h + f  + f ,                       (41)

                               3   2   02   2

где f   - равномерная    статическая    осадка    рессорных    комплектов

     02   центрального  подвешивания   ненагруженного  вагона  вследствие

          старения рессор, принимаемая равной 10 мм.

    f   - статический  прогиб,  мм,  рессор  центрального подвешивания от

     2    расчетной нагрузки, определяемый по формуле

                             f  = 0,5 Р ламбда ,                     (42)

                              2        p      2

где ламбда  - гибкость рессор центрального подвешивания тележки, мм/тс.

          2

2.4. Возможное понижение h_4, мм, обрессоренного кузова (рамы) и укрепленных на нем деталей необходимо определять по формуле

    h = h + f  + f + Дельта h + f  + f + Дельта h + Дельта H,        (43)

     4   1   01   1          4   02   2          5

где Дельта h - вертикальный износ пятника и подпятника, мм;

            4

    Дельта h - износ  в  узле  соединения кузова (рамы) и рассматриваемой

            5  детали, мм;

    Дельта H - понижение кузова  (рамы)  и  укрепленных  на  нем  деталей

               вследствие галлопирования и подпрыгивания, мм.

2.5. При расчете предельных понижений частей подвижного состава, расположенных на значительных расстояниях от опорных пятников (в средних и концевых сечениях), следует учитывать также прогибы элементов конструкции от расчетной нагрузки. Для промежуточных сечений величину указанных понижений следует определять, исходя из линейного закона изменения прогиба, принимая величину прогиба в пятниковых сечениях равной нулю.

______________________________

* Направляющие сечения - сечения, проходящие через оси колесных пар для двухосных единиц подвижного состава и через вертикальные оси шкворней тележек для четырехосных.

Основные единицы СИ

Величина	Единица
	Наименование	Обозначение
		русское	международное
Длина	метр	м	m
Масса	килограмм	кг	kg
Время	секунда	с	s
Сила электрического тока	ампер	А	А
Термодинамическая температура	кельвин	К	К
Количество вещества	моль	моль	mol
Сила света	кандела	кд	cd
Дополнительные единицы СИ
Плоский угол	радиан	рад	rad
Телесный угол	стерадиан	ср	sr

Производные единицы СИ, имеющие собственные наименования

Величина	Единица		Выражение производной единицы
	наимено- вание	обоз- наче- ние	через другие единицы СИ	через основные единицы СИ
Частота	герц	Гц	-	с(-1)
Сила	ньютон	Н	-	м х кг х с(-2)
Давление	паскаль	Па	Н/м2	м(-1) х кг х с(-2)
Энергия, работа, количество теплоты	джоуль	Дж	Н х м	м2 х кг х с(-2)
Мощность, поток энергии	ватт	Вт	Дж/с	м2 х кг х с(-3)
Количество электричества, электрический заряд	кулон	Кл	А х с	с х А
Электрическое напряжение, электрический потенциал	вольт	В	Вт/А	м2 х кг х с(-3) х А(-1)
Электрическая емкость	фарад	Ф	Кл/В	м(-2) х кг(-1) х с(4) х A2
Электрическое сопротивление	ом	Ом	В/А	м2 х кг х с(-3) х А(-2)
Электрическая проводимость	сименс	См	А/В	м(-2) х кг(-1) х с3 х А2
Поток магнитной индукции	вебер	Вб	В х с	м2 х кг х с(-2) х А(-1)
Магнитная индукция	тесла	Тл	Вб/м2	кг х с(-2) х А(-1)
Индуктивность	генри	Гн	Вб/А	м2 х кг х с(-2) х А(-2)
Световой поток	люмен	лм	-	кд х ср*
Освещенность	люкс	лк	-	м(-2) х кд х ср*
Активность нуклида	беккерель	Бк	-	с(-1)
Доза излучения	грэй	Гр	-	м2 х с(-2)

______________________________

* В эти два выражения входит, наравне с основными единицами СИ, дополнительная единица - стерадиан.