Антиплагиат (1199204), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Из продольных горизонтальныхсил учитываются только температурные силы, появляющиеся в рельсах.Упругая реакция основания считается линейно зависящей от осадки.[29]Характеристики пути считаются постоянными величинами.Влияние климатических факторов учитывается лишь при температурных воздействиях на рельсы и изменениях ж есткостипути при промерзании шпал, балласта и земляного полотна.Ввиду относительно небольшого влияния соседних колес принимается допущ ение, что давления от них имеют средниезначения.Собственные напряж ения и неупругие сопротивления не учитываются.Колебания массы колеса и пути в расчетах учитываются коэ ффиц иентом α0 (α0=0,401, αп=1,48 для пути сж елезобетонными шпалами).За расчетное сечение пути принимаем сечение в зоне влияния изолированной неровности пути, которое э кипажпроходит со сж атыми рессорами.Дисбаланс колес не учитывается.Рельс рассчитывается только на нормальное напряж ение изгиба.Расчет ведется по одному рельсу.Несмотря на большое количество допущ ений, и предпосылок, расчет дает достаточно удовлетворительные результаты,совпадающ ие с э кспериментальными данными.Влияние допущ ений и неучтенных факторов компенсируется в расчетах введением коэ ффиц иента запаса Кн=1,3.Допускаемое расчетное напряж ение от поездной нагрузки определяется из выраж ения, (1.1)где - допускаемое напряж ение рельсовой стали;- температурные напряж ения, действующ ие в рельсе.За допускаемое напряж ение принимается гарантированный предел текучести рельсовой стали.Допускаемое расчетное напряж ение в рельсах бесстыкового пути, МПа, (с термоупрочненными рельсами) определяетсякак, МПа.
(1.2)1.1Расчет верхнего строения пути на прочностьВертикальная динамическая максимальная нагрузка , кг, колеса на рельс [9] определяется по формуле, (1.3)где Рср – среднее значение вертикальной нагрузки колеса на рельс, кг;λ – нормирующий множитель, определяющий вероятность[1]появления , для расчетов принимаем λ = 2,5;S – среднееквадратическоеотклонение динамической вертикальной нагрузки колеса на рельс, кг.Среднее значение вертикальной нагрузки Рср, кг, колеса на рельс определяется по формуле, (1.4)[1]где [6]Рст– статическая нагрузка колеса на рельс,- динамическая максимальнаярессорах,[18][33]нагрузка[12]кг( см.
табл. 1.2);колеса на рельс,возникающая за счет колебания кузова накг.Динамическая максимальная[33]нагрузкаколеса на рельс ,[18]кг, [33]возникающ ая за счет колебания кузова на рессорахопределяется по формуле, (1.5)где Ж – жесткость рессорного подвешивания,[1]приведенная к колесу, кг/мм(см. табл. 1.2);zмах –(1.6)[22]динамическийпрогиб рессорного подвешивания[1]для4-осного вагона[22]определяетсяпо формулеСреднее квадратическое отклонение динамической вертикальной нагрузки колеса на рельсколебаний S,[6][1]отвертикальныхкг, определяется по формуле, (1.7)где Sp – среднее квадратическое отклонение динамической нагрузки колеса на рельс от вертикальных колебанийнадрессорного строения, кг;Sнп-среднееквадратическоеотклонениединамическойнагрузкиколесанарельсотсилинерциинеобрессоренных масс при прохождении колесом изолированной неровности пути, кг;Sннк-среднееквадратическоеотклонениединамическойнагрузкиколесанарельсотсилинерциидинамической нагрузки колесанарельсотсилинерциинеобрессоренных масс, возникающих из-за, кг;Sинк-среднееквадратическоеотклонениенеобрессоренных масс, возникающих из-за наличия на поверхности катания колес плавных изолированныхнеровностей, кг.Среднее квадратическое отклонение динамической нагрузки колеса на рельс от вертикальных колебанийнадрессорного строения , кг, определяется по формуле.
(1.8)Среднее квадратическое отклонение динамической нагрузки колеса на рельс от сил инерции необрессоренныхмасс , кг, при прохождении колесом изолированной неровности пути[1]определяетсяпо формуле, (1.9)(1.10)где L - коэффициент, учитывающий влияние на образование динамической неровности пути, типа[6]шпал, типа рельсов, род балласта, материала шпал (см. табл. 1.3);lш –расстояние между осями шпал: при эпюре шпал 1840 шт./[62]кмlш =55см; при 2000 шт./км - lш =51см;U - модуль упругости рельсового основания, (см.
табл. 1.3);К–[6]коэффициентотносительной жесткости рельсового основания и рельса, см-1;, (1.11)[1]гдеE–[9]модульупругости рельсовой стали, E=2,1∙106[9]поперечногоJв – момент инерциипроходящей черезсечения рельса[1]кг/см2;[1]относительно [9]егоцентральной горизонтальной оси,[58]его ц ентр тяж ести, см4 (см. табл. 1.3)q - веснеобрессоренных частей э кипаж а, отнесенный к одному колесу, кг (см.табл. 1.2);Рср – среднее значение вертикальной нагрузки колеса на рельс,V–[33][6]кг;скорость движения экипажа, км/ч.Среднее квадратическое отклонениенеобрессоренных масс ,[1]кг, приSннк, кг, динамической нагрузки колеса на рельс от сил инерции[6]движенииколеса с плавной непрерывной неровностью поверхности катанияопределяется по формуле, (1.12), (1.13)где α0 – коэффициент, характеризующий отношение необрессоренной массы колеса к участвующей вовзаимодействииβ1 -[1]массе пути ( см.
табл. 1.3);[6]коэффициент,характеризующий степень неравномерности образования проката поверхности катания, β1 =0,23;U-[1]модульупругости рельсового основания, кг/см2,d – диаметр колеса, см ([6] см.табл.1.2).Расчетная формула после подстановки известных численных значений приобретет вид. (1.14)Среднее квадратическое отклонение Sинк, кг, динамической нагрузки колеса на рельс от сил инерциинеобрессоренных масс ,[1]кг, при[6]движенииколеса с плавной[1]изолированной [12]неровностьюнаповерхности катания определяется по формуле, (1.15), (1.16)где е – расчетная глубина плавной изолированной неровности на поверхности катания колеса,равной 2/3 от предельной допускаемой глубины неровности, е=0,067принимается[1]см;умах – максимальный дополнительный прогиб рельса при прохож дении колесом конусоидальной неровности, отнесенной кединиц е глубины неровности, умах = 1,47, см.Максимальная эквивалентная нагрузка ,кг, для расчетов напряжений в рельсах от изгиба и кручения[6]определяетсяпо формуле, (1.17)[1]где[33]-[6]динамическаямаксимальная нагрузка от[1]колес на рельс, кг;μi – ординаты линии влияния изгибающих моментов рельса в сечениях пути, расположенных под колесныминагрузками от осей экипажа, смежных с расчетной осью ( см.
табл. 1.4);Рср – среднее значение вертикальной нагрузки колеса на рельс,[33]Максимальнаяоснованияэквивалентная нагрузка ,[6]определяется[6]кг.кг, для расчетов напряжений и сил в элементах подрельсовогопо формуле, (1.18)[1]где[33]-[6]динамическаямаксимальная нагрузка от[1]колес на рельс, кг;ηi – ординаты линии влияния прогибов рельса в сечениях пути, расположенных под колесными нагрузками отосей экипажа, смежных с расчетной осью ( см. табл. 1.4);Рср – среднее значение вертикальной нагрузки колеса на рельс,[6]кг.[33]Расчет выполнен для скорости V = 80 км/ч.zmax=10,9+9,6∙10-4∙802=17,044 мм.РРмах=200∙17,044=3408,8 кг.Рср=11500+0,75∙3408,8=14056,6 кгSр=0,08∙3408,8=272,704 кг.Sнn=0,565∙10-8∙0,261∙51∙16701,5∙995∙14056,6∙80=920,158 кг.Sннк=0,052∙0,403∙1670∙802∙995952∙1,5∙1670-3,26∙1,52∙995=164,147 кг.Sинк=0,735∙0,403∙16701,5∙0,047=1660,652 кг.S=272,7042+920,1582+0,95∙164,1472+0,05∙1660,6522=1041,4 кг.Рдинмах=14056,6+2,5∙1041,4=16660,1 кг.μi=2,71828-1,5∙3∙cos1,5∙3-sin1,5∙3=0,07155Pэ квI=16660,1 +14056,6∙0,07155=17665,8 кг.ηi=2,71828-1,5∙3∙cos1,5∙3+sin1,5∙3=0,07883Pэ квII=16660,1 +14056,6∙0,07883=17768,18 кг.о0=17665,8 4∙1,5∙435=725,197кгсм2=71,11 МПаоК=1,35∙725,197=979,016кгсм2=96,0 МПаоб=1,5∙512∙518∙17768,18=12,25кгсм2=1,2 МПаош=1,5∙512∙3092∙17768,18=2,05кгсм2=0,201 МПаВывод: условие прочности в э лементах конструкц ии верхнего строения пути выполняется, следовательно даннуюконструкц ию мож но э ксплуатировать с установленной скоростью (V = 80 км/ч).1.2 Определение расчетной осиДля получения наибольших напряжений в рельсах необходимо иметь от системы заданных сил максимальноезначение изгибающего момента , а для напряжений на шпале, в балласте и на основной площадке земляногополотна – максимальное значение нагрузки на шпалу .[29]Они возникают под одним из колес расчетной оси.При определении наибольших напряж енийот изгиба и кручения в рельсах от воздействия эквивалентной нагрузки[17]за расчетную ось принимается первая ось (рис.
1.1). Аналогично принимается при расчетах наибольшихнапряжений и сил в элементах подрельсового основания от воздействия эквивалентной нагрузки .[17]Рисунок 1.1 - Схема для определения наименее выгодного положения нагрузки (выбора расчетной оси).Максимальные напряжения изгиба и кручения в рельсах при воздействии[29]вертикальныхвнецентренноприложенных и горизонтальных поперечных сил от колес подвижного состава определяются по формулам, (1.19)где о п-о –[18]осевое напряж ение в подошве рельса, кг/см2;о п-к – напряж ение в кромке подошвы рельса, кг/см2;о г-к – напряж ение в кромке головки рельса, кг/см2;Wn – момент сопротивления рельса относительно наиболее удаленного волокна на подошве, см3 ([29]см.
табл.1.3);К – коэффициент относительной жесткости рельсового основания и рельса, см -1;- максимальная эквивалентная нагрузка для расчетов напряжений в рельсах от изгиба и кручения,[6]кг;zг и zn – расстояние от горизонтальной нейтральной оси до крайних волокон соответственно головки и подошвы с учетомизноса, см (см. табл. 1.3);Ьг и Ьп – ширина соответственно головки и подошвы рельса, см (см.
табл. 1.3);- коэ ффиц иент перехода от осевых напряж ений к кромочным, ;- расчетное допускаемое напряж ение в рельса от поездной нагрузки, кг/см2.Максимально напряж ение в прокладках на ж елезобетонных шпалах опр, кг/см2,определяется по формуле, (1.20)где ω – площадь подкладки, см2 ([29]см. табл. 1.3).Максимально напряж ение в балласте под шпалой об, кг/см2, определяется по формуле, (1.21)где Q– нагрузка на шпалу от рельса, кг;- площ адь полушпалы с поправкой на изгиб, см2 (см. табл.
1.3);lш – расстояние между осями шпал,[8]см([17] см. табл. 1.3);- максимальная эквивалентная нагрузка для расчетов напряжений в элементах подрельсового основания,[6]кг.[17]Полученные в результате расчета напряж ения опр и об сравнивают с допускаемыми [опр] и [об].Превышение расчетных максимальных напряж ений в рельсах оп-к,ог-к над допускаемыми [об] указывает на необходимость уменьшения скорости движ ения поездов по условию прочностипути.Превышение расчетных напряж ений в прокладках ж елезобетонных шпал и напряж ений в балласте опр и об наддопускаемыми [опр] и [об] указывает на необходимость усиления пути и улучшения еготекущего содержания на таких участках. Превышение расчетных напряжений над допускаемыми в пределах 30 %не является поводом для[29]уменьшения скорости движ ения поездов.Нормальные напряж ения σh, кг/см2, в балластена глубине h от подошвы шпалы по расчетной вертикали[41]определяется по формуле, (1.22)где и - напряж ения от воздействийсоответственно 1-й и 3-й шпал, лежащих по обе стороны от расчетной[8]шпалы, [41]кг/см2;- напряж ения от воздействий 2-й шпалы (расчетной) в сечении пути под колесом, кг/см2.Рисунок 1.2 - Расчетная схема определения напряжений на основной площадке земляного полотна.[18]Нормальное напряж ение в балластом слое и на основной площ адке земляного полотна определяются на глубине h отподошвы шпалы в сечении пути под расчетным колесом.
Расчетное колесо располагается по направлению оси шпалы.Напряж ение от воздействия 2-й шпалы (расчетной) в сечении пути под колесом, σh2, кг/см2,определяется по формуле, (1.23)гдеæ–[60]коэффициент,[8]пространственностьучитывающийприложения нагрузки,неравномерностьраспределениядавлениявдольшпалыи[23]для пути с ж елезобетонными шпалами, æ = 0,7;м–переходный коэффициент от осредненного по ширине шпалы давления на балласт к давлению под осью шпалы,[41]при м< 1 принимается м = 1, при м> 2 принимается м =2,, (1.24)где С1, С2 – коэ ффиц иенты, зависящ ие от ширины ниж ней постели шпалы b и глубины h, для ж елезобетонных шпал b =27,5 см., (1.25)где об – расчетное напряж ение в балласте в подрельсовом сечении., (1.26)где А – коэ ффиц иент, учитывающ ий расстояние меж ду шпалами lш, ширину шпалы b и глубину h.(1.27)Углы и , радиан, определяются по формулам, (1.28)где и – средние значения напряж ений по подошве соседних с расчетной шпалы, кг/см2.Напряжениявбалластеподсоседними срасчетной шпаламиопределяется изусловиядинамической нагрузки расчетного колеса, расположенного над расчетной шпалой, и средних[8]нагрузок от остальных колес., (1.29)где ηlш– ордината линии влияния перерезывающ ей силы, при x=lш;–ордината линии влияния перерезывающ ей силы, при x=l1+ lш;–ордината линии влияния перерезывающ ей силы, при x=l1–lш;Для расчета верхнего строения пути на прочность принимаем вагоны 4-осные на тележ ках ЦНИИ-ХЗ.максимальнойНапряж ения в балласте подшпалами определяются из условия максимальной динамической нагрузки расчетного колеса, расположенного надрасчетной шпалой, и средних[8]нагрузок от остальных колес.кг/см2;кг/см2;кг/см2.Т.к.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
