Пояснительная записка (1198778), страница 5

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

Текст из файла (страница 5)

Результат расчета напряжений в элементах верхнего строения пути

Скорость движения, V, м/с	Напряжения, Мпа
	в подошве рельса по оси, σо	в кромке подошвы рельса, σк	в подрельсовой прокладке, σш	в балластном слое, σб
Вагон с нагрузкой 27 тонн на ось
Кривая, лето
5,56	61,22	114,48	2,12	0,19
11,11	63,98	119,64	2,21	0,20
16,67	68,01	127,17	2,34	0,21
22,22	73,19	136,86	2,52	0,23
27,78	79,54	148,75	2,73	0,24
30,56	83,18	155,51	2,85	0,26
Кривая, зима
5,56	59,14	121,24	1,86	0,17
11,11	62,17	127,45	1,95	0,17
16,67	65,87	135,03	2,07	0,19
22,22	70,11	143,72	2,21	0,20
27,78	74,88	153,51	2,36	0,21
30,56	77,48	158,84	2,44	0,22

Из таблицы 2.6 видно, что при проходе подвижного состава с максимальной осевой нагрузкой 27 тонн, в подрельсовой прокладке возникают напряжения, превышающие допускаемые в 1,7 и больше раз, а это значит, что текущей мощности пути недостаточно для пропуска таких нагрузок.

2.2 Расчет коэффициента устойчивости пути против вкатывания гребня колеса на рельс

Расчет выполнен по методике, представленной в [2].

При проходе подвижного состава, колесо своим гребнем не должно накатываться на рельс. В противном случае, оно должно опуститься вниз по плоскости С-с рисунок 2.3.

Расчетная схема к определению коэффициента устойчивости пути против вкатывания гребня колеса на рельс представлена на рисунке 2.3.

Рисунок 2.3 Расчетная схема определения устойчивости колеса на рельсе:
Р_1-ш и Р_2-ш – нагрузка от кузова на шейки оси колесной пары; и –
нагрузка от колес на рельсы; М₁ и М₂, – моменты, действующие на шейки оси; а₁ и а₂ – расчетные консоли шеек оси; Y_р – рамная сила; l_р – расстояние от головки рельса до приложения рамной силы; J_н – центробежная сила; Н_ц – расстояние от головки рельса до места приложения центробежной силы; F₁ и F₂ – силы трения гребня и поверхности катания колес по рельсам; N₁ и N₂– реакции рельсов; S₁ – расстояние между точками контакта колес с рельсами; S_ш – расстояние между точками приложения сил к шейкам оси

Коэффициент устойчивости колеса на рельсе определяется по формуле:

. (2.16)

Рассматривается условие предельного равновесия колесной пары, когда левое колесо на рельсе А приподнялось и опирается на рабочую грань головки рельса своим гребнем в точке О - рисунок 2.3. Внешними, действующими на рельсы силами и моментами, будут:

- полная динамическая вертикальная нагрузка от левого колеса на рельс А в точке О, определяющаяся по формуле кН:

, (2.17)

- полная динамическая вертикальная нагрузка от правого колеса на рельс по кругу катания колеса, определяющаяся по формуле, кН:

, (2.18)

- моменты М₁ и М2, действующие на шейки оси и определяющиеся по формуле, кНм:

, (2.19)

, (2.20)

- динамическая рамная сила max Y_р, определяется по рисунку 2.4, в зависимости от величины непогашенного ускорения а_нп.

Рисунок 2.4 Зависимость величин боковых Y_б и рамных Y_р сил
от поперечных непогашенных ускорений а_нп при разных тормозных силах N_т для грузового вагона, нагрузка 250 кН/ось, 1-я ось 1-й тележки

Расстояние от точки приложения динамической рамной силы до точки контакта левого колеса с рельсом А определяется по формуле, кН:

, (2.21)

Сила трения гребня колеса по рабочей грани головки рельса А определяется по формуле, кН:

, (2.22)

где f_р – коэффициент трения скольжения гребня колеса по рельсу А, принимается равным (f_р = 0,25).

Нормальная к плоскости С-с реакция рельса А, определяется по формуле, кН:

. (2.23)

Сила трения бандажа колеса по поверхности катания головки рельса В определяется по формуле, кН:

, (2.24)

Реакция рельса В, определяется по формуле, кН:

. (2.25)

Расчетные нагрузки на шейки колесной пары в кривой определяются по формулам, кН:

, (2.26)

, (2.27)

где Р_ст – статическая нагрузка от колеса на рельс (для груженого вагона Р_ст = 125 кН); q_к – необрессоренный вес, приходящийся на одно колесо (q_к = 9,95 кН); k_д – коэффициент динамики.

Дополнительная догрузка одного колеса и разгрузка другого под действием центробежной силы определяется по формуле, кН:

, (2.28)

где Q_куз – масса кузова с грузом, т; Н_ц – расстояние от головки рельса до места приложения центробежной силы (Н_ц = 2 м); l_р – расстояние от головки рельса до приложения рамной силы (для грузового вагона l_р = 0,55 м);
g – ускорение свободного падения (g = 9,81 м/с²); n – число осей экипажа (для грузового вагона n = 2); S_ш – расстояние между точками приложения сил к шейкам оси (для грузового вагона S_ш = 2,036 м).

Величина непогашенного ускорения при движении вагона в кривой определяется по формуле, м/с²:

, (2.29)

где V – скорость движения грузового поезда, м/с; R – радиус кривой, м;
g – ускорение свободного падения (g = 9,81 м/с²); h – возвышение наружного рельса в кривой, м; S – ширина колеи по осям рельсов (S = 1,600 м).

Коэффициент динамики определяется по формуле:

, (2.30)

где V – скорость движения поезда, м/с; f_ст – статический прогиб, м.

При расчетах принимается угол между горизонталью и касательной рабочей грани головки рельса в точке О касания гребня колеса с рельсом упорной нити для вагонов равным 60°. У четырехосного грузового вагона l_р = 0,55 м, a₁ = 0,264 м, а₂ = 0,168 м, f_р = 0,25.

Гарантированная устойчивость обеспечивается при коэффициенте равном:

k = 1,3 – для грузовых вагонов;

Расчет выполнен в электронных таблицах MS Excel и представлен в таблицах 2.8, 2.9. Исходные данные для расчета представлены в таблице 2.7.

Таблица 2.7

Исходные данные для расчета устойчивости пути против вкатывания гребня колеса

Характеристика		Обозначение	Ед. изм.	Значение для вагона
1. Скорость движения		V1	м/с	5,56
		V2		11,11
		V3		16,67
		V4		22,22
		V5		27,78
		V6		30,56
2. Радиус кривой		R	м	199
3. Статический прогиб		fст	м	0,055
4. Масса кузова груженного вагона		Qкуз	т	100
5. Коэффициент динамики в зависимости от скорости движения	5,56	kд		0,173
	11,11			0,245
	16,67			0,318
	22,22			0,391
	27,78			0,464
	30,56			0,500

Таблица 2.8

Расчетные параметры для определения коэффициента устойчивости

Таблица 2.9

Расчет сил и реакций для определения коэффициента устойчивости

Таблица 2.10

Характеристики

Список файлов ВКР