Весь диплом (1199207), страница 3

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

Текст из файла (страница 3)

- напряжения 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.

Нормальное напряжение в балластом слое и на основной площадке земляного полотна определяются на глубине h от подошвы шпалы в сечении пути под расчетным колесом. Расчетное колесо располагается по направлению оси шпалы.

Напряжение от воздействия 2-й шпалы (расчетной) в сечении пути под колесом, σ_h2, кг/см², определяется по формуле

, (1.23)

где æ – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения давления вдоль шпалы и пространственность приложения нагрузки, для пути с железобетонными шпалами, æ = 0,7;

m – переходный коэффициент от осредненного по ширине шпалы давления на балласт к давлению под осью шпалы, при m< 1 принимается m = 1, при m> 2 принимается m =2,

, (1.24)

где С_1, С₂ – коэффициенты, зависящие от ширины нижней постели шпалы b и глубины h, для железобетонных шпал b = 27,5 см.

_{, (1.25)}

где σ_б – расчетное напряжение в балласте в подрельсовом сечении.

, (1.26)

где А – коэффициент, учитывающий расстояние между шпалами l_ш, ширину шпалы b и глубину h.

_(1.27)

Углы и , радиан, определяются по формулам

_{, (1.28)}

_где и – средние значения напряжений по подошве соседних с расчетной шпалы, кг/см².

Напряжения в балласте под соседними с расчетной шпалами определяется из условия максимальной динамической нагрузки расчетного колеса, расположенного над расчетной шпалой, и средних нагрузок от остальных колес.

, (1.29)

где η_lш– ордината линии влияния перерезывающей силы, при x=l_ш;

–ордината линии влияния перерезывающей силы, при x=l₁+ l_ш;

–ордината линии влияния перерезывающей силы, при x=l₁–l_ш;

Для расчета верхнего строения пути на прочность принимаем вагоны 4-осные на тележках ЦНИИ-ХЗ.

Напряжения в балласте под шпалами определяются из условия максимальной динамической нагрузки расчетного колеса, расположенного над расчетной шпалой, и средних нагрузок от остальных колес.

кг/см²;

кг/см²;

кг/см².

Т.к. полученные результаты не превышают максимально допустимых норм то данная конструкция пути соответствует всем нормам прочности пути и не требует каких либо изменений.

1.3 Расчет устойчивости пути против поперечного сдвига

Поперечный сдвиг рельсошпальной решетки под поездом является прямой угрозой безопасности движения поездов. При неблагоприятных сочетаниях воздействующих на путь вертикальных и горизонтальных поперечных сил может произойти поперечный сдвиг рельсошпальной решетки по балласту, особенно загрязненному или в талом состояние.

Рисунок 1.3 – Расчетная схема определения поперечной устойчивости пути.

Р₁ и Р₂ – нагрузка от колеса на рельсы; Y_б – боковая сила на упорный рельс; Q₁ и Q₂ – давление рельсов на шпалу; Н_ш-1 и Н_ш-z – поперечные силы, действующие на шпалу от двух рельсов; С₀ – начальное сопротивление смещению шпалы; F_тр – сила трения шпалы по балласту; f_р – коэффициент трения скольжения колеса по рельсу.

Из расчета на прочность известно [2], что

, (1.30)

где к_в – коэффициент относительной жесткости подрельсового основания и рельса,к_в = 1,578, м^-1;

l – расстояние между осями шпал, м.

Удерживающая от сдвига шпал сила – сопротивление их поперечному перемещению в балласте определяется по формуле

, (1.31)

где С₀ – начальное сопротивление смещению шпал при отсутствии вертикальной нагрузки, С₀ = 200 кг;

F_тр – сила трения шпалы по балласту при наличии вертикальной нагрузки, кг;

- коэффициент трения шпалы по балласту.

Поперечная сдвигающая сила является равнодействующей двух сил, приложенных к рельсам и определяется по формуле

, (1.32)

где f_p – коэффициент трения скольжения колеса по рельсу,

f_p=0,25.

Поскольку наибольшие боковые силы передаются, как правило, от первых направляющих колес, сила трения принимается со знаком минус.

Поперечная сдвигающая сила Н_ш-1, действующая на шпалу от наружного рельса, и поперечная сила Н_ш-2, действующая на шпалу от второго (внутреннего) рельса и препятствующая сдвигу, определяется по формуле

, (1.33)

, (1.34)

где к_г – коэффициент относительной жесткости подрельсового основания и рельса в горизонтальной плоскости, м^-1.

(1.35)

Суммарная сила, сдвигающая шпалу, определяется по формуле

, (1.36)

При торможении в кривой возникает дополнительная поперечная сила, которая определяется по формуле

(1.37)

где N_т – тормозная сила, кг;

L_c – расстояние между центрами автосцепок вагона, м.

Коэффициент устойчивости пути против поперечного сдвига под поездом определяется отношением удерживающих и сдвигающих сил определяется по формуле

, (1.38)

После сокращения на l / 2 формула примет вид

, (1.39)

Рассмотрим случай предельного равновесия, т.е. примем n = 1. При этом получим

, (1.40)

Отсюда видно, что путь под поездом с осевой нагрузкой Р_ср оказывается в предельном равновесии, если поперечная боковая сила достигает величины

. (1.41)

После деления левой и правой части на величину Р_ср получим предельно допустимое отношение поперечной боковой силы к вертикальной

, (1.42)

где f_ш – железобетонные шпалы на щебне, f_ш = 0,45.

Путь можно считать устойчивым, если > .

Расчет:

м/с²;

кг;

кг;

Величины боковых сил Y_б при расчетном ускорении и тормозных силах N_T=0; N_T=70000 кг; N_T=100000 кг

У_б-1=6500 кг У_б-2=9100 кг У_б-3=10500 кг

кг;

кг;

кг;

кг;

кг;

кг;

кг;

кг;

кг;

кг;

Для загруженного вагона:

Для пустого вагона:

Проверка выполнения условия:

Для загруженного вагона:

Режим тяги N_T= 0 кг: 0,46 < 0,82 – условие выполняется;

Режим торможения N_T=70000 кг: 0,64 < 0,82 – условие выполняется;

Режим торможения N_T= 100000 кг: 0,75 < 0,82 – условие выполняется.

Для пустого вагона:

Режим тяги N_T= 0 кг: 0,26 < 0,87 – условие выполняется;

Режим торможения N_T=70000 кг: 0,56 < 0,87 – условие выполняется;

Режим торможения N_T= 100000 кг: 0,68 < 0,87 – условие выполняется.

Так как условие > выполняется, то устойчивость пути против поперечного сдвига полностью обеспечивается.

1.4 Расчёт напряжений в элементах верхнего строения пути от действия подвижного состава, выполненные на ЭВМ

Таблица 1.4 – Расчет верхнего строения пути на ЭВМ

┌──────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐

│Подвижной состав 4-х осн.(тележ.ЦНИИ-Х3-О) Статич.нагрузка на колесо 50.00кН │

│Шпалы Ж/Б, прокладки типовые 5-6 мм Эпюра шпал 2000шт/км │

│Рельсы P65 Приведенный износ рельсов 6 мм │

│Балласт Щебеночный Толщина балласта 0.60 м План участка кривая │

│Модуль упругости рельс.основания 50.0 МПа Радиус 365 м │

└──────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘

Напряжения (при скорости движения 20-100 км/ч), МПа

┌──────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐

│V= 20 │ Sygma пр= 41.01 │ Sygma ш = 0.440 │ Sygma б = 0.071 │ Sygma h =0.0208│

│V= 30 │ Sygma пр= 42.14 │ Sygma ш = 0.452 │ Sygma б = 0.073 │ Sygma h =0.0213│

│V= 40 │ Sygma пр= 44.96 │ Sygma ш = 0.479 │ Sygma б = 0.077 │ Sygma h =0.0226│

│V= 50 │ Sygma пр= 46.78 │ Sygma ш = 0.497 │ Sygma б = 0.080 │ Sygma h =0.0234│

│V= 55 │ Sygma пр= 47.84 │ Sygma ш = 0.508 │ Sygma б = 0.082 │ Sygma h =0.0239│

│V= 60 │ Sygma пр= 49.02 │ Sygma ш = 0.520 │ Sygma б = 0.084 │ Sygma h =0.0245│

│V= 65 │ Sygma пр= 50.30 │ Sygma ш = 0.533 │ Sygma б = 0.086 │ Sygma h =0.0251│

│V= 70 │ Sygma пр= 51.68 │ Sygma ш = 0.548 │ Sygma б = 0.089 │ Sygma h =0.0258│

│V= 75 │ Sygma пр= 53.18 │ Sygma ш = 0.563 │ Sygma б = 0.091 │ Sygma h =0.0265│

│V= 80 │ Sygma пр= 54.78 │ Sygma ш = 0.579 │ Sygma б = 0.094 │ Sygma h =0.0273│

│V= 85 │ Sygma пр= 56.49 │ Sygma ш = 0.597 │ Sygma б = 0.096 │ Sygma h =0.0281│

│V= 90 │ Sygma пр= 58.31 │ Sygma ш = 0.615 │ Sygma б = 0.099 │ Sygma h =0.0290│

│V= 95 │ Sygma пр= 60.24 │ Sygma ш = 0.635 │ Sygma б = 0.103 │ Sygma h =0.0299│

│V=100 │ Sygma пр= 62.29 │ Sygma ш = 0.656 │ Sygma б = 0.106 │ Sygma h =0.0308│

└──────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘

Таблица 1.5 – Расчет верхнего строения пути на ЭВМ

┌──────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐

│Подвижной состав 4-х осн.(тележ.ЦНИИ-Х3-О) Статич.нагрузка на колесо 50.00кН │

Характеристики

Список файлов ВКР