Arhipov_Artem_Jur'evich_2017 (1198742), страница 3

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

Текст из файла (страница 3)

σ_t = 2,5Δt, (2.2)

где Δt – разница между расчетной и нейтральной (температура закрепления плети при укладке) температурами плетей,

Мпа.

Исходя из вышесказанного, допускаемое расчетное напряжение в рельсах бесстыкового пути, МПа, (с термоупрочненными рельсами) определяется как:

_(2.3)

МПа

2.2.1 Расчет верхнего строения пути на прочность.

Верхнее строение пути рассчитывают на: прочность при совместном действии поездных и температурных сил; устойчивость всей конструкции в целом и режиме эксплуатации; долговечность, с определением межремонтных сроков по капитальным работам и схем периодичности ремонтов пути; экономичность [3, 5].

При изготовлении рельсов на металлургических заводах, укладке их в путь, а также работе под воздействием поездов и природно-климатичес­ких факторов в рельсах возникают напряжения, которые разделяют на постоянные и временные [3].

Постоянные напряжения – это собственные, которые с течением времени лишь несколько изменяют свою величину за счет релаксации.

Временные напряжения возникают и действуют только в период действия подвижной нагрузки и изменений температур. Временные напряжения от колесной нагрузки возникают и исчезают практически мгновенно (до 0,1–0,2 с) и являются динамическими, а от температурных сил – действуют и изменяются сравнительно медленно (до 2–3 ч) и являются статическими [3].

Цель расчета – установить зависимость напряжений в элементах верхнего строения пути от скоростей движения подвижного состава и определить возможность эксплуатации пути при заданных скоростях движения. Для возможности эксплуатации пути с заданными скоростями расчетные (действующие) значения напряжения в элементах конструкции верхнего строения пути не должны превышать предельно допустимых значений, т. е. должно быть , в противном случае необходимо предусмотреть усиление конструкции пути, что приведет к ее удорожанию, либо ограничить скорость движения по участку [3].

Для расчета верхнего строения пути на прочность принимаем локомотив ВЛ80.

Характеристики локомотива ВЛ80 приведены в таблице 2.1

Таблица 2.1

Тип и серия подвиж­ного состава	Рст, кг	q, кг	Ж, кг/мм	fст, мм	d, см	n, шт.	li, см	lо, см	Vкон, км/ч	f
ВЛ80	12000	2760	116	128	125	2	300	450	110	1,44

Расчет выполнен для скорости V = 80 км/ч.

Расчетные характеристики пути указаны в таблице 2.2

Характеристика конструкции пути	U, кг/см2	k, см-1	lш, см	L	W(0) см3	a0	w, см2	Wa, см2
Р65 1840 (ЖБ) Щ ЖБР-65	940	0.0134	55	0,870	417	0,403	612	3092

Таблица 2.2

Для электровоза Z_max определяется по формуле:

(2.4)

мм

Вертикальная составляющая нагрузки колеса на рельс, возникающую за счет колебания кузова на рессорах определяется по формуле:

(2.5)

где Ж – приведенная к колесу жесткость рессорного подвешивания, кг/мм; Z_max – динамический прогиб рессорного подвешивания, мм [2].

кг.

Средняя динамическая нагрузка колеса на рельс определяется по формуле:

(2.6)

где Р_ст – статическая нагрузка колеса на рельс, кг; – динамическая максимальная нагрузка колеса на рельс от вертикальных колебаний надрессорного строения, кг; [2].

кг.

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

(2.7)

кг.

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

(2.8)

где L – коэффициент зависящий от типа конструкции верхнего строения пути; l_ш – расстояние между осями шпал, см; U – модуль упругости рельсового основания, кг/см2; k – коэффициент относительной жесткости рельсового основания и рельса, см-1; q – отнесенный к колесу вес необрессоренных частей; V – скорость подвижного состава, км/ч [2].

кг

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:

(2.9)

где α₀ – коэффициент, характеризующий отношение необрессоренной массы колеса и участвующей во взаимодействии массы пути; d – диаметр колеса, см. [3].

кг.

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 определяется по формуле:

(2.10)

где e – расчетная глубина плавной изолированной неровности на поверхности катания колеса (e = 0,047 см) [3].

кг

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

(2.11)

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; [3].

кг

Определения максимальной динамической нагрузки колеса на рельс , которая определяется по формуле:

(2.12)

где Р_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.

кг.

Величина ординаты μ_i определяется по формуле:

(2.13)

где l_i – расстояние между центром оси расчетного колеса и колеса
i-й оси, смежной с расчетной; e – основание натуральных логарифмов (e = 2,71828…).

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

(2.14)

где μ_i – ординаты линии влияния изгибающих моментов рельсов в сечениях пути, расположенных под колесными нагрузками от осей экипажа, смежных с расчетной осью.

кг

Величина ординаты η_i определяется по формуле:

(2.15)

Максимальная эквивалентная нагрузка для расчетов напряжений и сил в элементах рельсового основания, кг, определяется по формуле

(2.16)

где η_i – ординаты линии влияния прогибов рельса в сечениях пути, расположенных под колесными нагрузками от осей экипажа, смежных с расчетной осью [3].

кг.

Максимальное напряжение в элементах верхнего строения пути, кг/см², определяются по формулам:

– в подошве рельса от его изгиба под действием момента

(2.17)

кг/см².

– в кромках подошвы рельса

(2.18)

кг/см²

– в шпале на смятие под подкладкой (при деревянной шпале) и в прокладке при железобетонной шпале

(2.19)

кг/см²

– в балласте под шпалой

(2.20)

кг/см²

где W – момент сопротивления рельса относительно его подошвы, см³;
f – коэффициент перехода от осевых напряжений в подошве рельса к кромочным, учитывающий действие горизонтальных нагрузок на рельс и эксцентриситет приложения вертикальной нагрузки; ω – площадь рельсовой подкладки, см²; Ω – площадь полушпалы с учетом поправки на ее изгиб, см².

Вывод: так как _к[_к] (1525.978  2000 кг/см2), _ш[_ш] (14.037  16 кг/см2), _б  [_б] (2.778  4,2 кг/см2) – условие прочности в элементах конструкции верхнего строения пути выполняется, следовательно данную конструкцию можно

эксплуатировать с установленной скоростью (V = 80 км/ч).

Результаты расчета напряжений для электровоза ВЛ80 при реконструкции пути Р65 1840 (ЖБ) Щ ЖБР-65 приведены в таблице 2.3

Таблица 2.3

Скорость движения Км/ч	Напряжения, МПа
	в подошве рельса от его изгиба под действием момента,	в кромках подошвы рельса,	в шпале на смятие и в прокладке,	в балласте под шпалой,
80	103.92	149.64	1.376	0.2724
90	110.63	159.32	1.466	0.2903
100	117.62	169.37	1.560	0.3088
110	124.88	179.83	1.657	0.3281
120	132.45	190.73	1.759	0.3482

Характеристики

Список файлов ВКР