Пояснительная записка (1198778), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Расчет коэффициента устойчивости против вкатывания гребня на рельс
| Скорость движения V, м/с | Нормальная к плоскости С-с реакция рельса А N1-i, кН | Сила трения гребня колеса по рабочей грани головки рельса А F2-i, кН | Коэффициент устойчивости колеса на рельсе k | ||||||||
| N1-1 | N1-2 | N1-3 | F1-1 | F1-2 | F1-3 | k1 | k2 | k3 | |||
| 5,56 | 116,7 | 135,1 | 150,6 | 29,2 | 33,8 | 37,7 | 1,64 | 1,43 | 1,30 | ||
| 11,11 | 123,7 | 148,0 | 162,9 | 30,9 | 37,0 | 41,0 | 1,78 | 1,49 | 1,36 | ||
| 16,67 | 158,1 | 182,3 | 194,0 | 39,5 | 45,6 | 48,5 | 1,91 | 1,65 | 1,55 | ||
| 22,22 | 232,5 | 235,5 | 216,1 | 58,1 | 58,9 | 54,0 | 1,79 | 1,77 | 1,94 | ||
| 27,78 | 276,9 | 309,3 | 313,7 | 69,2 | 77,3 | 78,4 | 2,07 | 1,83 | 1,80 | ||
| 30,56 | 300,0 | 356,4 | 382,8 | 75,0 | 89,1 | 95,7 | 2,23 | 1,84 | 1,70 | ||
По результатам, представленным в таблице 2.10 можно сделать вывод о том, что коэффициент устойчивости против вкатывания гребня колеса на рельс обеспечивается для всего расчетного диапазона скоростей при любых режимах движения поезда.
2.3 Расчет устойчивости пути против поперечного сдвига под поездом
Наиболее неблагоприятным случаем будет воздействие направляющей оси первой тележки на наружный рельс кривой. Поэтому горизонтальные поперечные (боковые) силы Yб принимаются максимально вероятными, а вертикальные нагрузки – средними т. е. Р1 = Р2 = Рср.
Следовательно, вертикальное давление рельсов на шпалу Q1 = Q2 = Qср.
Рисунок 2.5 Расчетная схема определения поперечной устойчивости пути:
Р1 и Р2 – нагрузка от колес на рельсы, кН; Yб – боковая сила, кН; Q] и Q2 – давление рельсов на шпалу, кН; Нш-1 и Нш-2 – поперечные силы, действующие на шпалу от двух рельсов, кН; С0 – сопротивление смещению шпалы, кН; Fтр – сила трения шпалы по балласту, кН; fр – коэффициент трения скольжения колеса по рельсу
Вертикальное давление рельсов на шпалу определяется по формуле, кН:
![]()
, (2.31)
, (2.31)где kв – коэффициент относительной жесткости рельсового основания и рельса, м-1; l – расстояние между осями шпал, м.
Сила, удерживающая от сдвига шпал – сопротивление их поперечному перемещению в балласте определяется по формуле, кН:
![]()
, (2.32)
, (2.32)где С0 – начальное сопротивление смещению шпалы при отсутствии вертикальной нагрузки, кН; Fтр – сила трения шпалы по балласту при наличии вертикальной нагрузки, кН; fш – коэффициент трения шпалы по балласту.
Поперечная сдвигающая сила определяется по формуле, кН:
![]()
, (2.33)
, (2.33)где fp – коэффициент трения скольжения колеса по рельсу.
Поперечная сдвигающая сила Нш-1, действующая на шпалу от наружного рельса, и поперечная сила Нш-2, действующая на шпалу от второго (внутреннего) рельса и препятствующая сдвигу определяются по формулам, кН:
![]()
, (2.34)
, (2.34) ![]()
, (2.35)
, (2.35)где kг – коэффициент относительной жесткости рельсового, м-1.
Суммарная сила, сдвигающая шпалу, определяется по формуле, кН:
![]()
. (2.36)
. (2.36)Дополнительная поперечная сила, возникающая при торможении в кривой, определяется по формуле, кН:
![]()
, (2.37)
, (2.37)где Nт – тормозная сила, кН; Lс – расстояние между центрами автосцепок вагона (полувагон Lс = 13,92 м).
Коэффициент устойчивости пути против поперечного сдвига под поездом определяется отношением удерживающих и сдвигающих сил, кН,
![]()
, (2.38)
, (2.38)Путь под поездом с осевой нагрузкой Рср оказывается в предельном равновесии (n=1), если поперечная боковая сила достигает величины, кН:
![]()
. (2.39)
. (2.39)Предельно допустимое отношение поперечной боковой силы к вертикальной, определяется по формуле, кН:
![]()
. (2.40)
. (2.40)Для соблюдения поперечной устойчивости пути, расчетное отношение поперечной боковой силы к вертикальной не должно превышать предельно допустимого значения отношения сил:
, (2.41)
Величины боковых сил Yб при расчетном ускорении и расчетных тормозных силах Nт у загруженного вагона, определяются по рисунку 2.4.
Для порожнего грузового вагона в режиме тяги величина боковой силы Yб определяется по рисунку 2.6. В режиме торможения к значению Yб (рисунок 2.6) прибавляется дополнительная поперечная сила Нт, которая определяется по формуле (2.37).
Коэффициенты kг и kв определяются по формулам, м-1:
, (2.42)
, (2.43)
где U – модуль упругости подрельсового основания, Мпа; Е – модуль упругости рельсовой стали, Мпа; Iги Iв – моменты инерции поперечного сечения рельса в вертикальном и горизонтальном положении, м4.
Величина непогашенного ускорения определяется по формуле 2.29.
Рисунок 2.6. Зависимость величин направляющих, боковых и рамных сил от поперечных непогашенных ускорений порожнего грузового вагона, нагрузка 57,5 кН/ось, 1-я ось 1-й тележки
Расчет устойчивости пути против поперечного сдвига произведен для грузового вагона с повышенной осевой нагрузкой 25 тс/ось в кривой, радиусом 199 м при различных условиях состояния пути. Исходные данные для расчета на ЭВМ приведены в таблице 2.11. Результаты расчетов приведены в таблицах 2.12, 2.13.
Таблица 2.11
Исходные данные для расчета устойчивости пути против поперечного сдвига под поездом
| Характеристика | Обозначение | Ед. изм. | Значения для условий | |||||||
| лучших | худших | |||||||||
| 1. Радиус кривой | R | м | 199 | 199 | ||||||
| 2. Сопротивление смещению шпалы | С0 | кН | 6 | 2 | ||||||
| 3. Коэффициент трения шпалы по балласту | fш | - | 0,45 | 0,25 | ||||||
| 4. Коэффициент трения скольжения колеса по рельсу | fр | - | 0,45 | 0,25 | ||||||
| 5. Расстояние между осями шпал | l | м | 0,51 | 0,51 | ||||||
| 6. Модуль упругости подрельсового основания | Лето | U | Мпа | 110 | 110 | |||||
| Зима | 167 | 167 | ||||||||
| 7. Модуль упругости рельсовой стали | Е | Мпа | 2,1·105 | 2,1·105 | ||||||
| 8. Момент инерции поперечного сечения рельса | Горизонтальный | Iг | м4 | 3208·10-8 | 550·10-8 | |||||
| Вертикальный | Iв | 3208·10-8 | 550·10-8 | |||||||
| 9. Скорости движения | 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 | ||||||||
| 10. Возвышение наружного рельса в кривой | h | м | 0,12 | 0,12 | ||||||
Величины боковых сил груженного и порожнего грузового вагона определены в зависимости от величины непогашенного ускорения и приведены в таблице 2.12.
Таблица 2.12
Величины боковых сил груженного и порожнего вагона при различных силах торможения
| Скорость движения, V, м/с | Величина непогашенного ускорения при движения в кривой, αнп, м/с2 | Боковая сила от груженного вагона, кН | Боковая сила от порожнего вагона, кН | ||||
| в режиме тяги, Yб-1 | при силе торможения 700кН, Yб-2 | при силе торможения 1000кН, Yб-3 | в режиме тяги, Yб-1 | при силе торможения 700кН, Yб-2 | при силе торможения 1000кН, Yб-3 | ||
| 5,56 | -0,46 | 47,6 | 76,6 | 89,3 | 11,6 | 60,6 | 81,6 |
| 11,11 | 0,01 | 61,6 | 88,4 | 102,5 | 14,8 | 63,8 | 84,8 |
| 16,67 | 0,78 | 85,6 | 110,5 | 120,9 | 20,5 | 69,5 | 90,5 |
| 22,22 | 1,87 | 121,5 | 147,1 | 140,6 | 28,6 | 77,6 | 98,6 |
| 27,78 | 3,26 | 170,9 | 203,1 | 154,7 | 39,0 | 88,0 | 109,0 |
| 30,56 | 4,08 | 201,9 | 241,0 | 157,2 | 45,1 | 94,1 | 115,1 |
Значения расчетных и предельно допустимых отношений сил представлены в таблице 2.13.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
