§ 3. Назначение и классификация рам; усилия, действующие на них

Рамы тележек предназначены для восприятия вертикальной нагрузки от кузова и распределения ее между отдельными колесными парами и колесами с помощью рессорного подвешивания, восприятия, суммирования сил тяги или торможения, развиваемых отдельными колесными парами, и передачи их на автосцепное устройство, установленное на раме тележки или раме кузова. Рама также воспринимает боковые усилия, возникающие при проследовании кривых участков пути.

На рамы тележек от рамы кузова передается сосредоточенная вертикальная нагрузка через главные опоры кузова (см. § 19), устанавливаемые на продольной оси рамы, или через главные и дополнительные опоры, или же только через боковые.

Рамы движущих тележек подразделяют на внешние и внутренние в зависимости от расположения колес. Внешними называют рамы, когда колеса расположены внутри них. Такие рамы имеют большую массу и сложную конструкцию рамных креплений. Применяют их главным образом при индивидуальном приводе, когда тяговый двигатель располагается в непосредственной близости от колесной пары. Расстояние между боковинами внешних рам больше, чем внутренних, в которых колеса располагаются снаружи относительно боковин. Это расстояние определяет размеры тягового двигателя. Следовательно, прн внешних рамах можно применять двигатели большей мощности и электровоз обладает большей поперечной устойчивостью, так как увеличивается расстояние между шейками колесных пар. Внутренние рамы применяют обычно при групповом приводе. Действующие на рамы вертикаль-

ные и горизонтальные (продольные и поперечные) силы делят на статические и динамические. К вертикальным статическим относят силы (нагрузки), создаваемые массой кузова с оборудованием, массой оборудования, установленного непосредственно на раме тележки, а также собственной массой рамы. От рамы эти нагрузки передаются на колесные пары через рессорное подвешивание и буксы. При движении электровоза в тяговом (или тормозном) режиме происходит перераспределение вертикальных статических нагрузок и появляются нагрузки, обусловленные вертикальными неровностями рельсового пути и выбоинами бандажей. К продольным горизонтальным силам относятся сила тяги (или торможения) и силы, возникающие при ударе по автосцепке Горизонтальные поперечные силы обусловлены извилистым движением колесных пар, возникающим при входе в кривые, движении по кривым, а также по горизонтальным неровностям пути

При движении по прямым участкам пути вследствие наличия поперечных зазоров между гребнями бандажей и рельсами, а также конусности бандажей колес локомотив устанавливается под острым углом к оси пути, причем крайние (наружные) колесные пары локомотива прижимаются попеременно то к правой, то к левой рельсовой нити. Перемещаются наружные колесные пары в противоположных направлениях, т. е. когда передняя колесная пара перемещается к правому рельсу, задняя — к левому. В результате возникает извилистое движение (виляние) локомотива, при котором круги катания колес имеют различные диаметры и крайние колесные пары тележек стремятся поворачиваться в противоположных направлениях. Это создает изгиб рамы в горизонтальной плоскости, как и при движении локомотива в кривых участках пути. Часто-

та виляния тем больше, чем больше конусность бандажа.

В кривых под действием центробежной силы локомотив стремится перемещаться наружу кривой, чему препятствуют гребни бандажей крайних колесных пар, упирающиеся в наружный рельс. Под воздействием сил со стороны наружного рельса происходит поворот локомотива, при этом в точках, где колеса опираются на рельсы, возникают силы трения. Горизонтальные силы (реакции) рельсов и силы трения в опорных точках колес, передающиеся через колеса, оси и буксы на раму тележки электровоза или вагона, вызывают ее изгиб в горизонтальной плоскости.

Так как наружные колеса набегают на наружный рельс и прижимаются к нему, а бандажи колес имеют коническую форму, то у этих колес крайних пар диаметр круга катания будет больше, чем у внутренних колес этих же пар. Оба колеса колесной пары жестко запрессованы на ось и имеют одинаковую частоту вращения; поэтому колесо с большим кругом катания будет стремиться забегать вперед. Вследствие этого крайние колесные пары будут стремиться поворачиваться по часовой стрелке. Средние колесные пары тележек при малом радиусе кривой прижимаются к внутрен-йему рельсу и стремятся по той же причине поворачиваться в обратную сторону по отношению к крайним парам. Поскольку рама тележки удерживает все колесные пары параллельными друг другу, оиа испытывает изгиб в горизонтальной плоскости.

Изгибающий момент, вызванный этими силами, зависит от массы локомотива, длины его базы, радиуса кривой и скорости движения.

При входе локомотива в кривую наружное колесо первой колесной пары набегает на рельс под некоторым углом и ударяется о головку рельса. Энергия удара пропорциональна массе, участвующей в ударе, синусу угла набегания и квадрату скорости движения. Угол набегания зависит от формы переходной кривой и от положения локомотива в рельсовой колее: чем больше отклонен к внутреннему рельсу локомотив или его колесная пара вследствие большого попереч-

ного разбега в раме, тем больше будет угол набегания.

Под действием центробежной силы и ветра в раме появляются дополнительные горизонтальные и вертикальные (от создаваемого этими силами опрокидывающего момента) нагрузки Силы, действующие на раму тележки, вызывают изгиб ее элементов в вертикальной и горизонтальной плоскостях, а также их кручение. Таким образом, на раме тележки замыкаются все силы, возникающие в ходовой части электровоза. При оценке прочности рамы тележки приходится учитывать все эти силы. Срок службы без ремонта установлен для рам 25 лет; это определяет требования к конструкции: она должна обладать необходимым запасом прочности. С другой стороны, конструкция должна быть по возможности легкой как по экономическим соображениям, так и по условию соблюдения общей нормы массы локомотива (нагрузки на ось). Этим требованиям в наибольшей степени удовлетворяют сварные рамы, выполненные из полых балок коробчатого сечения.

Предыдущая Оглавление Следующая