Bychenko YAroslav Romanovich 2016 (1193700), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Расчетные формулы для определения нагрузок на путь и напряжений в элементах верхнего строения пути основаны на рассмотрении изгиба рельсов в вертикальной плоскости как балки бесконечно большой длины, лежащей на сплошном упругом основании. При этом предполагается, что напряжения, возникающие под воздействием статической (неподвижной) нагрузки, по величине аналогичны напряжениям от динамической (подвижной) нагрузки той же величины. Расчетные характеристики вагона приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1

Расчетные характеристики вагона

Обозначения, принятые в таблице:

Р_ст - статическая нагрузка от колеса на рельс; q - отнесенный к колесу вес необрессоренных частей; Ж - приведенная к колесу жесткость рессорного подвешивания; f_ст - статический прогиб рессорного подвешивания; d - диаметр колеса по кругу катания; n - количество осей тележки; L_i - расстояние между центрами осей колесных пар тележки экипажа; l_o - расстояние между последней осью первой тележки и первой осью второй тележки; V_констр - конструкционная скорость, значение скорости, при которой на стадии проектирования производятся расчеты прочности, надежности, динамических качеств и воздействия на путь железнодорожных экипажей.

Динамическая максимальная нагрузка от колеса на рельс определяется по формуле

, кг (1.1)

где P_ср - среднее значение вертикальной нагрузки колеса на рельс, кг; S - среднее квадратическое отклонение динамической вертикальной нагрузки колеса на рельс, кг; l - нормирующий множитель, определяющий вероятность события, т.е. появление максимальной динамической вертикальной нагрузки.

Вероятность события (возникновения ) равна 0,994, при этом значение l = 2,5.

Среднее значение вертикальной нагрузки колеса на рельс определяется по формуле

, кг (1.2)

где P_ст - статическая нагрузка колеса на рельс, кг; - среднее значение динамической нагрузки колеса на рельс от вертикальных колебаний надрессорного строения экипажа, кг.

, кг (1.3)

где - динамическая максимальная нагрузка колеса на рельс от вертикальных колебаний надрессорного строения, кг.

Динамическая максимальная нагрузка колеса на рельс от вертикальных колебаний надрессорного строения определяется следующим способом:

, кг (1.4)

где Ж – жесткость рессорного подвешивания, приведенная к колесу, кг/мм (табл. 1.1); Z_max– динамический прогиб рессорного подвешивания, определяется по формуле [3]

(1.5)

Среднее квадратическое отклонение динамической вертикальной нагрузки колеса на рельс S определяется по формуле композиции законов распределения его составляющих:

, кг (1.6)

где S_p - среднее квадратическое отклонение динамической нагрузки колеса на рельс от вертикальных колебаний надрессорного строения, кг; S_нп - среднее квадратическое отклонение динамической нагрузки колеса на рельс от сил инерции необрессоренных масс при прохождении колесом изолированной неровности пути, кг; S_ннк - среднее квадратическое отклонение динамической нагрузки колеса на рельс от сил инерции необрессоренных масс, возникающих из-за непрерывных неровностей на поверхности катания колес, кг; S_инк - среднее квадратическое отклонение динамической нагрузки колеса на рельс от сил инерции необрессоренных масс, возникающих из-за наличия на поверхности катания колес плавных изолированных неровностей, кг; t - количество колес рассчитываемого типа, имеющих изолированные плавные неровности на поверхности катания, отнесенные к общему числу таких колес (в %), эксплуатируемых на участке; (1-t) - количество колес (в %), имеющих непрерывную плавную неровность на поверхности катания.

Обычно при отсутствии конкретной информации принимается средний процент осей, имеющих изолированную плавную неровность, равный 5%, соответственно - непрерывную плавную неровность 95%. С учетом этого допущения формула (1.6) приобретает вид:

(1.7)

Среднее квадратическое отклонение динамической нагрузки колеса на рельс от вертикальных колебаний надрессорного строения определяется по формуле

,кг (1.8)

Среднее квадратическое отклонение динамической нагрузки колеса на рельс S_нп от сил инерции необрессоренных масс , возникающих при проходе изолированной неровности пути определяется по формуле

, кг (1.9)

, кг (1.10)

Подставляя выражение (1.10) в (1.9) получаем:

, кг (1.11)

где α₁ - коэффициент, учитывающий род шпал, для пути на железобетонных шпалах α₁=0,931; ß - коэффициент, учитывающий влияние типа рельсов на возникновение динамической неровности, для рельсов типа Р-65, ß=0,87; - коэффициент, учитывающий влияние материала и конструкции шпалы на образование динамической неровности на пути, принимается для железобетонных шпал равным 0,322; - коэффициент, учитывающий влияние рода балласта на образование динамической неровности пути, принимается для щебня, асбеста и сортированного гравия равным - 1,0; l_ш - расстояние между осями шпал, 51 см; U - модуль упругости рельсового основания, кг/см².

Для упрощения вычислений произведение коэффициентов приведено в [7] (прил. 1,таблице 7) в зависимости от типа конструкции верхнего строения пути. В этом случае формула (1.11) получает вид:

, кг (1.12)

Среднее квадратическое отклонение динамической нагрузки колеса на рельс S_ннк от сил инерции необрессоренной массы при движении колеса с плавной непрерывной неровностью на поверхности катания определяется по формуле

, кг (1.13)

, кг (1.14)

где α₀ - коэффициент, характеризующий отношение необрессоренной массы колеса и участвующей во взаимодействии массы пути; K₁ - коэффициент, характеризующий степень неравномерности образования проката поверхности катания колес, принимаемый для электровозов, тепловозов, моторвагонного подвижного состава и вагонов равным 0,23; d - диаметр колеса, см; q- отнесенный к колесу вес необрессоренных частей; k - коэффициент относительной жесткости рельсового основания и рельса, см^-1.

, (1.15)

где E - модуль упругости рельсовой стали, равный 2,1×10⁵ МПа.

J_в - момент инерции поперечного сечения рельса относительно его центральной горизонтальной оси, проходящей через его центр тяжести, равный 3208 см⁴.

Расчетная формула (1.12) после подстановки известных численных значений приобретает вид:

, кг (1.16)

Среднее квадратическое отклонение динамической нагрузки колеса на рельс S_инк от сил инерции необрессоренной массы , возникающих из-за наличия на поверхности катания плавных изолированных неровности определяются по формулам

, кг (1.17)

, кг (1.18)

где y_max - наибольший дополнительный прогиб рельса при вынужденных колебаний катящегося по ровному рельсу колеса с изолированной неровностью на поверхности катания, см.

Для подавляющего числа расчетных случаев при скорости движения V≥20 (км/ч) y_max=1,47·e; где, e - расчетная глубина плавной изолированной неровности на поверхности катания колеса, принимаемая равной 2/3 от предельной допускаемой глубины неровности, e=0,047, [1]. Коэффициент α₀, учитывающий влияние масс пути и экипажа, приведен в [1] (прил. 1 таблице 7).

Окончательно формула для определения S_инк приобретает вид:

, кг (1.19)

Расчет:

Четырёхосный вагон на тележках ЦНИИ-ХЗ , V_max= 80 км/ч, кривая R=534 м.

1.2.1 Определение изгибающих моментов в рельсах и эквивалентной нагрузки на путь

При расчете рельса как балки на сплошном упругом основании система сосредоточенных колесных нагрузок (рисунок 1.1) заменяется эквивалентными одиночными нагрузками, соответственно при определении изгибающих моментов и напряжений в рельсах с помощью функции и при определение нагрузок и прогибов с помощью функции . Поскольку в силу случайной природы вероятный максимум динамической нагрузки расчетного колеса не совпадает с вероятным максимумом нагрузок соседних колес, то при определении эквивалентных нагрузок принимается максимальная вероятная нагрузка расчетного колеса и среднее значение нагрузок соседних колес.

Максимальная эквивалентная нагрузка для расчетов напряжений в рельсах от изгиба и кручения определяется по формуле

(1.20)

где m_i - ординаты линии влияния изгибающих моментов рельсов в сечениях пути, расположенных под колесными нагрузками от осей экипажа, смежных с расчетной осью [1, прил.2].

Максимальная эквивалентная нагрузка для расчетов напряжений и сил в элементах подрельсового основания определяется по формуле

(1.21)

где h_i - ординаты линии влияния прогибов рельса в сечениях пути, расположенных под колесными нагрузками от осей экипажа, смежных с расчетной осью [1, прил.2].

Характеристики

Список файлов ВКР