Пояснительная записка (1198778), страница 3
Текст из файла (страница 3)
. (2.11)
Расчетная схема для определения линий влияния моментов μkx приведена на рисунке 2.1, а схема прогибов ηkx от действия колесной нагрузки на рисунке 2.2.
Рисунок 2.1 Схема определения эквивалентной нагрузки при расчете изгибающего момента:
– нагрузка на рельс от расчетного колеса и
– нагрузка на рельс от соседних колес;li – расстояния между осями колесных пар.
Рисунок 2.2 Схема определения эквивалентной нагрузки при расчете прогиба:
– нагрузка на рельс от расчетного колеса и
– нагрузка на рельс от соседних колес;li – расстояния между осями колесных пар.
Показателями напряженно-деформированного состояния являются напряжения в элементах конструкции верхнего строения пути, которые определяются по формулам, Мпа:
– в подошве рельса от его изгиба под действием момента
, (2.12)
– в кромках подошвы рельса
, (2.13)
– в шпале на смятие под подкладкой (при деревянной шпале) и в прокладке при железобетонной шпале
, (2.14)
– в балласте под шпалой
, (2.15)
где W – момент сопротивления рельса относительно его подошвы, м3;
f – коэффициент перехода от осевых напряжений в подошве рельса к кромочным, зависящий от типа экипажа и радиуса кривой; ω – площадь подкладки (подрельсовой прокладки), м2; Ω – эффективная опорная площадь полушпалы с учетом изгиба, м2.
Расчет пути на прочность ведется по допускаемым напряжениям, которые ограничивают максимальные расчетные напряжения от поездной нагрузки:
Допускаемые напряжения установлены по [3] и приведены в таблице 2.1.
Таблица 2.1
Допускаемые напряжения в элементах верхнего строения пути
| Допускаемое напряжение, Мпа | Прямой участок | Кривая, радиусом менее 1000 м | ||
| 3ЭС5К | Вагон | 3ЭС5К | Вагон | |
| [σк] | 216,6 | 171 | 240 | 240 |
| [σш] | 1,368 | 1,254 | 1,368 | 1,254 |
| [σб] | 0,456 | 0,296 | 0,456 | 0,296 |
2.1.2 Расчет пути на прочность при изменении модуля упругости подрельсового основания
Расчет пути на прочность выполнен на в электронных таблицах MS Excel для широкого диапазона данных вариантов: грузового электровоза 3ЭС5К и четырехосного грузового вагона на тележках с повышенной осевой нагрузкой Pст = 125 кН для прямой и кривой радиусом 199 м летом и зимой (конструкция пути: звеньевой путь с двадцатипятиметровыми рельсами типа Р65 на железобетонных шпалах с эпюрами 1840 шт./км и 2000 шт./км). Исходные данные для расчета приведены в таблице 2.2, результаты расчета представлены в таблицах 2.3, 2.4 и в приложении Б на рисунках П.1 – П.4.
Таблица 2.2
Исходные данные для расчета пути на прочность ЭВМ
| Характеристика | Обозначение | Ед. изм. | Значение | |||||||
| 3ЭС5К | Вагон | |||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | ||||||
| 1.Статическая нагрузка на ось | Pст | кН | 120 | 125 | ||||||
| 2. Отнесенный к колесу вес неподрессоренной части экипажа | q | кН | 27,5 | 9,95 | ||||||
| 3. Жесткость рессорного подвешивания | Ж | кН/м | 1160 | 2000 | ||||||
| 4. Статический прогиб рессорного подвешивания | fст | м | 0,13 | 0,055 | ||||||
| 5. Диаметр колеса | d | м | 1,25 | 0,95 | ||||||
| 6. Расстояние между центрами осей колесных пар экипажа | l1 | м | 2,90 | 1,85 | ||||||
| l2 | 5,60 | 6,80 | ||||||||
| 7. Скорость движения экипажа | V1 | м/с | 5,56 | 5,56 | ||||||
| V2 | 11,11 | 11,11 | ||||||||
| V3 | 16,67 | 16,67 | ||||||||
| V4 | 22,22 | 22,22 | ||||||||
| V5 | 27,78 | 27,78 | ||||||||
| V6 | 30,56 | 30,56 | ||||||||
| 8. Коэффициент, учитывающий горизонтальные силы | fпр | 1,34 | 1,18 | |||||||
| fкр | 2,06 | 1,89 | ||||||||
| 9. Модуль упругости подрельсового основания | лето прямая | Uлп | Мпа | 102 | 102 | |||||
| лето кривая | Uлк | 110 | 110 | |||||||
| зима прямая | Uзп | 153 | 153 | |||||||
| зима кривая | Uзк | 167 | 167 | |||||||
| 10. Расстояние между осями шпал | прямая | lш | м | 0,55 | 0,55 | |||||
| кривая | lш | 0,51 | 0,51 | |||||||
| 11. Момент инерции рельса | I | м4 | 3208·10-8 | 3208·10-8 | ||||||
| 12. Момент сопротивления рельса | W | м3 | 417·10-6 | 417·10-6 | ||||||
Продолжение таблицы 2.2
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 13. Коэффициенты, учитывающий влияние колеблющейся массы пути | α0 | - | 0,403 | 0,403 |
| 14. Площадь подрельсовой прокладки | ωкр | м2 | 266,4·10-4 | 266,4·10-4 |
| ωпр | 579,15·10-4 | 579,15·10-4 | ||
| 15. Площадь полушпалы | Ω | м2 | 2975·10-4 | 2975·10-4 |
Таблица 2.3
Результаты расчета нагрузки
| Скорость движения, V, м/с | Среднее значение вертикальной нагрузки колеса на рельс, Рср, кН | Среднеквадратическое отклонение динамической нагрузки колеса на рельс, S, кН | Максимальная расчетная динамическая нагрузка от колеса на рельс, Ррасч, кН | Максимальная эквивалентная нагрузка для расчетов напряжений в рельсах от изгиба, | Максимальная эквивалентная нагрузка для определения прогиба рельса, | ||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | ||
| 3ЭС5К | |||||||
| Прямая, лето | |||||||
| 5,56 | 129,82 | 3,96 | 139,73 | 139,78 | 136,16 | ||
| 11,11 | 130,82 | 6,64 | 147,42 | 147,47 | 143,82 | ||
| 16,67 | 132,49 | 9,67 | 156,67 | 156,72 | 153,03 | ||
| 22,22 | 134,83 | 12,94 | 167,19 | 167,24 | 163,49 | ||
| 27,78 | 137,84 | 16,46 | 178,99 | 179,05 | 175,21 | ||
| 30,56 | 139,59 | 18,32 | 185,40 | 185,46 | 181,57 | ||
| Кривая, лето | |||||||
| 5,56 | 129,82 | 3,88 | 139,51 | 140,08 | 136,58 | ||
| 11,11 | 130,82 | 6,34 | 146,68 | 147,25 | 143,72 | ||
| 16,67 | 132,49 | 9,18 | 155,44 | 156,02 | 152,44 | ||
| 22,22 | 134,83 | 12,26 | 165,47 | 166,06 | 162,42 | ||
| 27,78 | 137,84 | 15,57 | 176,76 | 177,37 | 173,65 | ||
| 30,56 | 139,59 | 17,33 | 182,91 | 183,52 | 179,76 | ||
| Прямая, зима | |||||||
| 5,56 | 129,82 | 4,76 | 141,73 | 142,82 | 139,95 | ||
| 11,11 | 130,82 | 7,75 | 150,19 | 151,29 | 148,40 | ||
| 16,67 | 132,49 | 11,19 | 160,47 | 161,58 | 158,65 | ||
| 22,22 | 134,83 | 14,92 | 172,13 | 173,27 | 170,29 | ||
| 27,78 | 137,84 | 18,94 | 185,19 | 186,35 | 183,30 | ||
| 30,56 | 139,59 | 21,07 | 192,27 | 193,44 | 190,36 | ||
Продолжение таблицы 2.3
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| Кривая, зима | |||||
| 5,56 | 129,82 | 4,80 | 141,82 | 142,96 | 140,32 |
| 11,11 | 130,82 | 7,58 | 149,76 | 150,91 | 148,24 |
| 16,67 | 132,49 | 10,83 | 159,57 | 160,74 | 158,04 |
| 22,22 | 134,83 | 14,39 | 170,81 | 171,99 | 169,24 |
| 27,78 | 137,84 | 18,24 | 183,43 | 184,65 | 181,83 |
| 30,56 | 139,59 | 20,28 | 190,29 | 191,52 | 188,67 |
| Четырехосный грузовой вагон | |||||
| Прямая, лето | |||||
| 5,56 | 140,96 | 3,50 | 149,72 | 133,78 | 147,18 |
| 11,11 | 143,84 | 5,09 | 156,55 | 140,30 | 153,96 |
| 16,67 | 148,64 | 7,17 | 166,57 | 149,76 | 163,89 |
| 22,22 | 155,36 | 9,67 | 179,53 | 161,97 | 176,73 |
| 27,78 | 164,00 | 12,61 | 195,51 | 176,98 | 192,56 |
| 30,56 | 169,04 | 14,26 | 204,68 | 185,57 | 201,64 |
| Кривая, лето | |||||
| 5,56 | 140,96 | 3,49 | 149,69 | 135,80 | 145,83 |
| 11,11 | 143,84 | 4,94 | 156,19 | 142,02 | 152,25 |
| 16,67 | 148,64 | 6,88 | 165,85 | 151,21 | 161,78 |
| 22,22 | 155,36 | 9,24 | 178,45 | 163,15 | 174,21 |
| 27,78 | 164,00 | 12,02 | 194,05 | 177,90 | 189,57 |
| 30,56 | 169,04 | 13,59 | 203,01 | 186,36 | 198,39 |
| Прямая, зима | |||||
| 5,56 | 140,96 | 4,19 | 151,44 | 141,39 | 145,95 |
| 11,11 | 143,84 | 5,93 | 158,66 | 148,40 | 153,06 |
| 16,67 | 148,64 | 8,25 | 169,28 | 158,67 | 163,48 |
| 22,22 | 155,36 | 11,06 | 183,01 | 171,93 | 176,95 |
| 27,78 | 164,00 | 14,37 | 199,92 | 188,23 | 193,53 |
| 30,56 | 169,04 | 16,23 | 209,62 | 197,56 | 203,03 |
| Кривая, зима | |||||
| 5,56 | 140,96 | 4,30 | 151,71 | 142,61 | 145,97 |
| 11,11 | 143,84 | 5,90 | 158,58 | 149,29 | 152,72 |
| 16,67 | 148,64 | 8,08 | 168,84 | 159,24 | 162,79 |
| 22,22 | 155,36 | 10,75 | 182,24 | 172,21 | 175,92 |
| 27,78 | 164,00 | 13,93 | 198,82 | 188,22 | 192,13 |
| 30,56 | 169,04 | 15,72 | 208,33 | 197,42 | 201,45 |
Таблица 2.4
, кН
,кН














