Пояснительная_записка (1199188), страница 3

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

Текст из файла (страница 3)

График тяговых расчетов существуюшего состояния линии приведен в приложении А на рисунке А.1.

Для того чтобы обепечить установленные скорости и выше при данном весе состава, для того чтобы в последующем можно было повысить вес состава необходимо провести реконструкцию плана и профиля.

1. РАСЧЕТЫ ВЕРХНЕГО СТРОЕНИЯ ПУТИ НА ПРОЧНОСТЬ И УСТОЙЧИВОСТЬ

   1. Расчет пути на прочность и устойчивость

      1. Общие сведения

При воздействии подвижного состава в элементах верхнего строения пути возникают напряжения и деформации. Зависимость их от сил, действующих на путь, сложна и пока не поддается точному определению. Поэтому в Расчетах верхнего строения пути на прочность и устойчивость [1] приняты следующие правила и предпосылки.

• Рельс считается балкой бесконечно большой длины неизменяемого сечения, лежащей на сплошном равноупругом основании.

• Путь и подвижной состав находятся в исправном состоянии, отвечающем требованиям ПТЭ.

• Колеса подвижного состава при движении не отрываются от поверхности катания рельсов (рассматривается безударное движение).

• Расчет ведется на вертикальные силы, приложенные по оси симметрии рельса. Из продольных горизонтальных сил учитываются только температурные силы, появляющиеся в рельсах.

• Упругая реакция основания считается линейно зависящей от осадки.

• Характеристики пути считаются постоянными величинами.

• Влияние климатических факторов учитывается лишь при температурных воздействиях на рельсы и изменениях жесткости пути при промерзании шпал, балласта и земляного полотна.

• Ввиду относительно небольшого влияния соседних колес принимается допущение, что давления от них имеют средние значения.

• Собственные напряжения и неупругие сопротивления не учитываются.

• Колебания массы колеса и пути в расчетах учитываются коэффициентом α₀ (α₀=0,401, α_п=1,48 для пути с железобетонными шпалами).

• За расчетное сечение пути принимаем сечение в зоне влияния изолированной неровности пути, которое экипаж проходит со сжатыми рессорами.

• Дисбаланс колес не учитывается.

• Рельс рассчитывается только на нормальное напряжение изгиба.

• Расчет ведется по одному рельсу.

Несмотря на большое количество допущений, и предпосылок, расчет дает достаточно удовлетворительные результаты, совпадающие с экспериментальными данными.

1. Расчет верхнего строения пути на прочность

В соответствии с [2] расчет начинается с определения максимальной динамической нагрузки колеса на рельс , которая определяется по формуле

, (2.1)

где Р_ср – среднее значение вертикальной нагрузки колеса на рельс, кг; S – среднее квадратическое отклонение динамической вертикальной нагрузки колеса на рельс, кг;  – нормирующий множитель, определяющий вероятность события, т. е. появление максимальной динамической вертикальной нагрузки. Вероятность события (возникновения ) равна 0,994, при этом значение  = 2,5.

Средняя динамическая нагрузка колеса на рельс определяется по формуле

, (2.2)

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

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

, (2.3)

где Ж – приведенная к колесу жесткость рессорного подвешивания, кг/мм; z_max – динамический прогиб рессорного подвешивания, мм.

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

, (2.4)

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;

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

, (2.5)

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

, (2.6)

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.

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:

, (2.7)

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

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:

, (2.8)

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

При расчете рельса как балки на сплошном упругом основании система сосредоточенных колесных нагрузок (рис. 2.1) заменяется эквивалентными одиночными нагрузками, соответственно при определении изгибающих моментов и напряжений в рельсах с помощью функций μ_kx и при определении нагрузок и прогибов с помощью функции η_kx. 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.

Рис. 2.1. Эпюры μ_kx (а) и η_kx (б) для определения наименее выгодного
положения нагрузки при выборе расчетной схемы: Р_расч – нагрузка на рельс отрасчетного колеса и – от соседних колес: l_i – расстояния между осями колесных пар; х – расстояние от расчетного колеса до точек μ = 0 и η = 0

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

, (2.9)

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

Величина ординаты μ_i определяется по формуле:

, (2.10)

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

Расчетная схема для определения линий влияния прогибов η_kx и моментов μ_kx от действия колесной нагрузки показана на рис. 2.1.

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

, (2.11)

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

Величина ординаты η_i определяется по формуле:

. (2.12)

Показателями напряженно-деформированного состояния являются напряжения в элементах конструкции верхнего строения пути.

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

– в подошве рельса от его изгиба под действием момента:

, (2.13)

– в кромках подошвы рельса:

, (2.14)

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

, (2.15)

– в балласте под шпалой:

, (2.16)

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.

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.

Для расчета верхнего строения пути на прочность принимаем вагоны 4-осные на тележках ЦНИИ-ХЗ. Характеристики 4-осного вагона приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 Характеристики 4-осного вагона

Тип и серия подвижного состава	Рст, кг	qк , кг	Ж, кг/мм	d, см	n, шт	fст, мм	Li, см	l0	Vконстр. км/ч
4-осные на тележках ЦНИИ-ХЗ	11000	995	200	95	2	48	185	765	120

Характеристика пути:

Рельсы типа Р65 новые; шпалы деревянные; скрепление ДО; эпюра шпал в кривой - 2000 шт/км; балласт щебеночный.

Расчетные параметры, необходимые для определения нагрузок на путь и напряжений в элементах верхнего строения пути приведены в таблице 2.2.

Характеристики

Список файлов ВКР