КОЛЁСНАЯ ПАРА – СЛОЖНОЕ В ПРОСТОМ И ПРОСТОЕ В ...

КОЛЁСНАЯ ПАРАКОЛЁСНАЯ ПАРА – –СЛОЖНОЕ В ПРОСТОМСЛОЖНОЕ В ПРОСТОМ

И ПРОСТОЕ В И ПРОСТОЕ В СЛОЖНОМСЛОЖНОМ

Лебедев Владимир Валентинович,Лебедев Владимир Валентинович,МОУ «Гимназия №5» города МОУ «Гимназия №5» города Юбилейный Московской области,Юбилейный Московской области,доктор технических наук,доктор технических наук,старший научный сотрудник,старший научный сотрудник,профессор кафедры «Прикладная профессор кафедры «Прикладная механика и математика» механика и математика» Московского государственного Московского государственного строительного университета,строительного университета,[email protected][email protected]..

2011-2012 учебный год2011-2012 учебный год

ЗАГЛЯНЕМ В ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

СТАНДАРТ

ГОСТ 4835-80 Колесные пары для вагонов магистральных железных дорог колеи 1520

(1524) мм. Технические условия.

Запомним колею железной дороги – расстояние между рельсами 1520 мм.

СНАЧАЛА О СЛОЖНОМ!

СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ (ГОСТ 4835-80)

ПОЧЕМУ КОЛЁСА ВАГОНОВ КОНИЧЕСКИЕ?

КОНУСНОСТЬГОСТ 8593-81. НОРМАЛЬНЫЕКОНУСНОСТИ

И УГЛЫКОНУСОВ.

ТТЕПЕРЬ О ПРОСТОМ!Почему у трамвая колёса скрипят на поворотах, а у поезда нет?

Почему поворот трамвайных путей усеян металлическими стружками, а поворот железных дорог нет?

Почему железнодорожный вагон покачивается из стороны в сторону, в боковом направлении, а трамвай нет?

Что общего между железнодорожным вагоном и автомобилем?

Чем трамвай отличается от автомобиля?

Почему телега без лошади перевернётся, опрокинется на склоне?

Почему санки на ледяных поворотах заносит?

ПРОЕЗЖАЕМ ДВА ПОВОРОТА

Сначала поворот налево.

Потом поворот направо.

Вид сверху

Налево Направо

ПОВОРОТ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ

КАК ВРАЩАЮТСЯКАК ВРАЩАЮТСЯВАГОННЫЕ КОЛЁСАВАГОННЫЕ КОЛЁСАНА ПОВОРОТАХНА ПОВОРОТАХЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ?ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ?

Вид сзади,движение от нас.

Прямолинейное движение вагона.

ШпалыЛевый рельс Правый рельс

Правоеколесо

Левоеколесо




Левый рельс Правый рельсШпалы

Поворот налево.

Сила инерции.





Прямолинейное движение вагона.





Поворот направо.

Сила инерции.

ФОРМУЛИРОВКА ЗАДАЧИ

1)Вычислить необходимое различие в диаметрах внешнего и внутреннего колёс вагона на повороте железной дороги.

2)Определить конусность колеса вагона.

3) Оценить достоверность полученных результатов сравнением с нормативной технической документацией.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Радиус дорожного закругления обыкновенно берется весьма большой — на железных дорогах не менее 600 м; наиболее же обычный радиус закругления на главном железнодорожном пути -1000 м и даже 2000 м.

Диаметр современных вагонных колёс равен 950 мм, с 1959 года прекращено производство колёс с диаметром 1050 мм.Ширина основной конусной части колеса 84 мм (ГОСТ 4835-80).

Перельман Я.И. Занимательная геометрия. – Д . : ВАП. 1994 - 288 с.

При вычислениях предполагаем поворот радиусом 600 м, современное вагонное колесо диаметром 950 мм при колее железной дороги 1520 мм.

Колея железной дороги равна 1520 мм (1524 мм) (ГОСТ 4835-80).

РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ

Скорость внешнего колеса

Колёсная пара и поезд – абсолютно твёрдые тела:

2ВНУТР

ВНУТР ПАРЫ

DV

2ВНУТР

ВНЕШ ПАРЫ

D DV

. .

ВНУТР ВНЕШ

ВНУТР ПУТИ ВНУТР ПУТИ

V V

R R L

. .

ПАРЫ ВНУТРПАРЫ ВНУТР


D DD

R R L

. .

ВНУТР ВНУТР


D D D

R R L

.

ВНУТРВНУТР ПУТИ

LD D

R

2,41D мм

Расчётные формулы:

. .ВНЕШ ПОЕЗДА ВНУТР ПУТИV R L

. .ВНУТР ПОЕЗДА ВНУТР ПУТИV R Скорость внутреннего колеса

ПОЕЗДА const

ПАРЫ const

2,41: 0,0016 1: 625

1520

D ммКонусность K

L мм

ОЦЕНКА ДОСТОВЕРНОСТИПОЛУЧЕННОГО РЕЗУЛЬТАТА

Реальные конусности колеса (ГОСТ 4835-80):

0 – цилиндрическая часть 30 мм;1:50 – основной конус;1:10 – средний конус 30 мм;1:3,5 – концевой конус 25 мм;1:1 – внешняя фаска 6 мм.

Получили необходимую конусность колёс в вагонной паре 1:625.

Едем спокойно!!!Десятикратный запас!!!

Отличная конструкция!

УРА!!!

Зачем это надо?Большой радиус – большая скорость

на внешнем рельсе, большой

путь.

Малый радиус – малая скорость на внутреннем рельсе, малый

путь.

Угловая скорость вращения колёсной пары постоянна.

Выводы.1. Конусность изменяет диаметр качения колёс на поворотах железной дороги – это пассивный дифференциал качения.2. Конусы в колёсной паре вагонов – это аналог дифференциала или шарнира равных угловых скоростей (ШРУС) в автомобилях.

V R

М МV R Б БV R

const

КОЛЁСНАЯ ПАРА ТРАМВАЯ НЕ ПРИСПОСОБЛЕНА ДЛЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ МАГИСТРАЛЕЙ – ТОЛЬКО ДЛЯ ТРАМВАЙНЫХ ПУТЕЙ

Колёса есть, но не едут!

Контрольные вопросыКонтрольные вопросы1) Что такое вагонная пара?2) Как определяется конусность колеса?3) Как обозначается конусность на чертежах?4) Куда направлено сужение колёс в вагонной паре?5) Почему вагонное колесо имеет несколько

конических поверхностей?6) Какое колесо в вагонной паре имеет большую

линейную скорость на повороте дороги?7) Какое колесо в вагонной паре имеет большую

угловую скорость вращения на повороте дороги?8) Зачем нужны выступы большего диаметра на

внутренних сторонах колёс в паре?9) Чем отличается цилиндрическое трамвайное

колесо от конического вагонного колеса?

КОЛЁСНАЯ ПАРА – СЛОЖНОЕ В ПРОСТОМ И ПРОСТОЕ В ...

Documents