HWScan00235

T (kG/cm²) jest proporcjonalna do naprężenia p (kG cm²) prostopadłego do powierzchni elementu, to zgodnie z rys. 6.27

P ^a

-y= J pdy

— a

gdzie

b — szerokość powierzchni styku w kierunku osi koła, a — połowa długości powierzchni styku między kołem a szyną,

P — napór koła,

T — siła styczna.

Wypadkowe naprężenie na powierzchni styku składa się z naprężeń wywołanych siłą styczną i normalną. Ponieważ procentowy wzrost obciążenia wywołanego przez siły styczne T w porównaniu z naprężeniami spowodowanymi naporem koła G nie jest duży, obciążenie oblicza się z sił normalnych i odpowiednio obniża dopuszczalne naprężenie stykowe ze względu na występujące w kołach napędzanych siły styczne.

Obliczenia sił stycznych przeprowadza się bez uwzględnienia obciążeń dodatkowych, pochodzących od wiatru, sił masowych itp. Tak określone obciążenia w miejscu styku są jednakowe dla szyny i koła tylko dla kół litych. W przypadku nasadzanych bandaży do rozważanych naprężeń dochodzą jeszcze naprężenia skurczne. Powstaje wówczas naprężenie rozry-

Rys. 6.28. Oznaczenia    Rys. 6.29. Rozkład nacisków w miejscu

promieni szyny i koła    styku kół z szyną

wające, które w miejscu powierzchni styku dodaje się do panujących tam naprężeń. Naprężenie skurczne zmniejsza w bandażach naprężenie ściskające, co powoduje, że szyna jest znacznie bardziej obciążona na ściskanie aniżeli bandaż koła. Średnicę koła D_k określa się, zakładając, że toczy się ono po walcu o promieniu zaokrąglenia główki szyny (rys. 6.28). Dla stosowanych szyn kolejowych normalnotorowych S49 promień główki szyny wynosi r\ = 300 mm, a dla szyny S42 ri = 400 mm.

Maksymalny napór na koło jezdne powoduje przy przesunięciu obciążeń, pochodzących od sił tarcia, odkształcenie powierzchni w formie elipsy o półosiach a, b. Naprężenia stykowe rozkładają się według elip-

soidy (rys. 6.29), której podstawą jest elipsa o półosiach a, b, a maksymalny napór na kolo wyraża się wzorem

(6.19)

Wartość maksymalnego naporu na koło nie powinna przekraczać 13 T. Wielkości półosi a, b określają wzory

3	2 Pmax	/i-*
V	+ _J__ 9 min =ma.v	\ E, ^+

b = fi a

Po przekształceniach otrzymamy

(6.20)

(6.21)

1,5    ³/    1~T    1 V

_3/łaS'(l^i ₊ l^i)v V M-5I + -DT)

(6.22)

= 4000    {/+ T

Współczynnik Poissona vi = v> = 0,3 i moduł sprężystości podłużnej (moduł Younga) Pi = Pu = 2,1 • 10¹¹ kG/cm-. Dla spotykanych stosunków -£■^k~ (iloczyn fi a- const «=* 0,825) otrzymamy

D_k =

i/ . —    __L

f ^Pmas \ 4000 / r,

(6.23)

Zależność średnicy koła od dopuszczalnych naprężeń stykowych i maksymalnych obciążeń przedstawiono na rys. 6.30. Dopuszczalne naprężenia stykowe przy styku punktowym i liniowym podaje tablica 6.6. Istnieją dwie najogólniejsze możliwości współpracy kół przedstawione na rys. 6.31. W przypadku kół wsporczych podwozi gąsienicowych występują trzy możliwe sposoby ukształtowania bieżników kół i bieżni uszaków przedstawione na rys. 6.32. Dla określenia naprężeń stykowych w dwóch pierwszych przypadkach styku punktowego a, b (rys. 6.32) posługujemy się wzorami

(6.24)

1	/ ^1 ± 1 \H	r(—±—\
Ozast		\ 02 min 92mas j

— «—- + (- ¹----¹~)

Qza$t Qlmi_n \Q2min    Q2maxl

(6.25)

dla przypadków a, b według rys. 6.32 mamy