Диплом Шидло (Проект укладки бесстыкового пути на участке Белогорской дистанции пути дв), страница 3

Расчеты выполнены для кривой радиусомR=404 м, скорость движения 80 км/ч.На рисунке 1.3 приведены графики зависимости напряжений в элементахверхнего строения пути от модуля упругости при статической нагрузке на колесо 115 кН и 150 кН. Расчеты проведены для следующих значений модуля упругости: 50, 100, 150 и 200 МПа.

При увеличении модуля упругости с 50 до200 МПа кромочные напряжения в подошве рельса р снижаются в 1,18 раза, анапряжения в прокладке ш и в балласте под шпалой б увеличиваются в1,42 раза. При модуле упругости 200 МПа и статической нагрузке на колесо150 кН напряжения в балласте под шпалой б приближаются к значению оценочного критерия прочности [б]=3,5 кг/см2.На рисунке 1.4 приведены графики зависимости напряжений в элементахверхнего строения пути при значениях статической нагрузки 50, 115 и 150 кН.Увеличение статической нагрузки с 50 до 150 кН приводит к увеличению напряжений в элементах ВСП в 2,1 раза. Повышение статической нагрузки на колесо с 115 кН до 150 кН приводит к увеличению напряжений в элементах ВСПв 1,2 раза.1.2.3 Расчет коэффициента устойчивости против вкатывания гребня колесана рельсПри набегании колеса на рельс оно не должно накатываться своим гребнемна него, т.е. необходимо предотвратить всползание колеса на головку рельса.Если колесо приподнято по каким-либо причинам, необходимо, чтобы оноопустилось вниз по плоскости С-С, наклоненной под углом к горизонту.Коэффициентом устойчивости называется отношение всех сил, препятствующих подъему колеса, к силам, вызывающим этот подъем.

Силы подъема колеса действуют в плоскости С-С и направлены вверх, в сторону, обратную соскальзыванию гребня, а силы сопротивления действуют в этой же плоскости, нонаправлены вниз, в сторону соскальзывания гребня по рабочей грани головки.Силы подъема колеса действуют в той же плоскости, но направлены вверх, всторону, обратную соскальзыванию гребня [3].Рассмотрим условие предельного равновесия колесной пары, когда левоеколесо на рельсе А несколько приподнялось и опирается на рабочую грань гоЛист20ловки рельса своим гребнем в точке О.

На рисунке 1.5 показаны внешние силыи моменты, действующие на рельсы.Рисунок 1.3 – Графики зависимостей напряжений в элементах ВСПот модуля упругостиЛист21Рисунок 1.4 – Графики зависимостей напряжений в элементах ВСПот статической нагрузкиЛист22На расчетной схеме вертикальная нагрузка от кузова на колесную парупредставлена силами Р1-ш и Р2-ш , которые в статике принимаются равными. Придвижении происходит уменьшение или увеличение вертикальных нагрузок отколебаний кузова на рессорах. Появление дополнительных сил равновероятнона правой и левой стороне колесной пары. Рекомендуется определять вертикальные нагрузки на шейки оси от обрессоренной части экипажа в прямом участке пути(1.40)P1ш  Pст  qkP2ш  ( Pст  qk )(1  k д )где(1.41)к Д – коэффициент динамики; Pст – статическая нагрузка от колеса нарельс, Н; q k – отнесенный к колесу вес необрессоренной части экипажа, Н.М1а1YрР1-шЦТJнSшa2Р Р2-шHцРM221lрF1CAN10F2τN2BS1cР1-р и Р2-р – нагрузка от колес на рельсы; Р1-ш и Р2-ш – нагрузка от кузова на шейки осиколесной пары; М1 и М2 – моменты, действующие на шейки оси; а1 и а2 – расчетные консолишейки оси;Yр – рамная сила; lр – расстояние от головки рельса до приложения рамной силы;Iн – центробежная сила; Нц – расстояние от головки рельса до приложения центробежной силы; N1 и N2 - реакции рельсов;Рисунок 1.5 – Расчетная схема для определения устойчивости колеса на рельсеВеличина непогашенного ускорения определяется по формулеа НП V2hg2S13,6 R(1.42)где V – скорость движения, км/ч; R – радиус кривой, м; h – возвышение наружного рельса, м; S1 – расстояние между осями рельсов S1 =1,6 м.Непогашенная часть центробежной силы, приходящаяся на одно колесо, идополнительная нагрузка определяются по формулеIH QкузgnaНП(1.43)Лист23P Qкуз ( Н ц  I p )gnS ша НП(1.44)где Qкуз – вес кузова вагона брутто, Н; g – ускорение силы тяжести, g =9,81 м/с;n – число осей экипажа; H ц – расстояние от уровня головок рельсов до центратяжести кузова (для груженого полувагона H ц =2 м); S ш – расстояние между серединами шеек колесной пары, S ш =2,036м; l р – расстояние от точки приложения силы Y р до точки контакта гребня колеса с рабочей гранью рельсаlр rк  rш  0,55м.Вертикальные расчетные нагрузки на шейки оси вагона:P1шр  ( Pст  qk )  Pц(1.45)P2шр  ( Pст  qk )(1  k д )  Pц(1.46)Полные расчетные нагрузки от колес на головки рельсов:P1 p  P1шp  qk  Pст  Pц(1.47)P2 p  P2шр  qk (1  k )(1.48)Реакция рельса А определяется по формуле:N1  ( P1 p  P2 p  N 2 ) cos   (Y p  F2 ) sin (1.49)где F2 – сила трения бандажа колеса по поверхности катания головки рельса В:F2  f р N 2.(1.50)Реакция рельса В определяется, какN2 Р2 S1  М 2  М 1  Yрl рS1.(1.51)Коэффициент устойчивости против сползания гребня колеса на рельс определяется отношением сил, препятствующих подъему колеса, к силам вызывающим этот подъем:k( Р1р  Р2р  N 2 ) sin .F2  (Y р  F1 ) cos (1.52)Лист24Расчет коэффициента устойчивости против вкатывания гребня колеса нарельс выполним для следующих исходных данных: рельсы Р65, шпалы железобетонные эпюрой 2000 шт./км, радиус кривой R=404 м, возвышение наружногорельса h=150 мм, скорость движения V=80 км/ч.Грузовой вагон со следущими характеристиками: масса брутто Qбр =92,0 т,масса кузова с грузом Qкуз = 84,4 т, необрессоренный вес, приходящийся на одноколесо, q k =9,95 кН, высота центра тяжести кузова H ц =2 м, диаметр колеса0,95 м, радиус шейки оси 0,075 м, расстояние до приложения рамной силы l p=0,55 м.Расчет выполним в режиме тяги и торможения тяжеловесного поезда спродольной тормозной силой 0; 700 и 1000 кН.802150 9.81 0.3 м/с223,6  404160084.4 10  (2  0.55)Pц 0.3  4, 6 кН9.81 4  2.036аНП P1шр =(115-9.95)+4,6=109.65 кНP2шр =(115-9.95)(1+0,5)-4,6=145,62 кНP1 р =115+4,6=119,6 кНP2 р =145,62+9,95(1+0,5)=159,85 кНВеличины моментов:M 1  P1шр  а1 , M 2  P2шр  а2M1=109,65×0.264=28,95 кН∙мM2=145,62×0.168=24,46 кН∙мОпределим реакцию рельса В при трех величинах рамной силы, которыеполучим из рис.

4.20 [1] при ускорении a нп =0,3 м/с2:Yp 1  44 кН,Yp 2  69 кН,Yp 3  84 кН;N2 Р2 p S1  М 2  М 1  Yрl р.S1159.85  1.564  28.95  24.46  44  0.55N 21  141.51 кН.1.564159.85  1.564  28.95  24.46  69  0.55N 22  132.71 кН.1.564159.85  1.564  28.95  24.46  84  0.55N 2 3  127.44 кН.1.564Силы трения F2 при трех значениях Y p :F21  141,51∙0,25=35,38 кН,F22  132,71∙0,25=33,18 кН,F23  127,44∙0,25=31,86 кН,Реакция рельса А:Лист25N11 =(119,60+159,85-141,51)cos60°+(44+35,38)sin60°=137,72 кН,N12 =(119,60+159,85-132,71)cos60°+(69+33,18)sin60°=161,86 кН,N13 =(119,60+159,85-127,44)cos60°+(84+31,86)sin60°=176,34 кН,Сила трения F1 равна:F11  137,72∙0,25=34,43 кН,F12  161,86∙0,25=40,47 кН,F13  176,34∙0,25=44,09 кН,Коэффициенты устойчивости колеса на рельсе:(119.60  159.85  141.51)  cos 60 1.61 ,34.43  (44  35.38)  sin 60(119.60  159.85  132.71)  cos 60k2  1.39 ,40.47  (69  33.18)  sin 60k1 k3 (119.60  159.85  127.44)  cos 60 1.2944.09  (84  31.86 )  sin 60Вывод: теоретически устойчивость колеса на рельсе обеспечивается привсех трех режимах движения т.к.

коэффициент устойчивости k>1.Поскольку устройчивость колеса грузового вагона гарантируется толькопри коэффициенте устройчивости k≥1,3, в данном расчетном случае режимторможения с тормозной силой 700 кН допустим, а с 1000 кН недопустим. Еслиже необходимо применение торможения с силой 1000 кН, то для этого следуетустановить временное ограничение скорости.1.2.4 Расчет устойчивости против поперечного сдвига путиПоперечный сдвиг рельсошпальной решетки под поездом является прямойугрозой безопасности движения поездов. При неблагоприятных сочетанияхвоздействующих на путь вертикальных и горизонтальных поперечных сил может произойти поперечный сдвиг рельсошпальной решетки по балласту, особенно загрязненному или в талом состоянии [3].При максимальной вероятной поперечной силе Yб в расчетах на устойчивость против поперечного сдвига рельсошпальной решетки приняты средниезначения вертикальных нагрузок, т.