Korenyok YUliya Anatol'evna 2016 (1199212), страница 2

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

Текст из файла (страница 2)

(1.5)

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

, кг (1.6)

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;

t - количество колес рассчитываемого типа, имеющих изолированные плавные неровности на поверхности катания, отнесенные к общему числу таких колес (в %), эксплуатируемых на участке;

(1-t) - количество колес (в %), имеющих непрерывную плавную неровность на поверхности катания.

Обычно при отсутствии конкретной информации принимается средний процент осей, имеющих изолированную плавную неровность, равный 5%, соответственно - непрерывную плавную неровность 95%. С учетом этого допущения формула (1.6) приобретает вид:

(1.7)

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

,кг (1.8)

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

, кг (1.9)

, кг (1.10)

Подставляя выражение (1.10) в (1.9) получаем:

, кг (1.11)

где α₁ - коэффициент, учитывающий род шпал, для пути на железобетонных шпалах α₁=0,931;

ß - коэффициент, учитывающий влияние типа рельсов на возникновение динамической неровности, для рельсов типа Р-65, ß=0,87;

- коэффициент, учитывающий влияние материала и конструкции шпалы на образование динамической неровности на пути, принимается для железобетонных шпал равным 0,322;

- коэффициент, учитывающий влияние рода балласта на образование динамической неровности пути, принимается для щебня, асбеста и сортированного гравия равным - 1,0;

l_ш - расстояние между осями шпал, 51 см;

U - модуль упругости рельсового основания, кг/см².

Для упрощения вычислений произведение коэффициентов приведено в [3] (прил. 1,таблице 7) в зависимости от типа конструкции верхнего строения пути. В этом случае формула (1.11) получает вид:

, кг (1.12)

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

, кг (1.13)

, кг (1.14)

где α₀ - коэффициент, характеризующий отношение необрессоренной массы колеса и участвующей во взаимодействии массы пути;

K₁ - коэффициент, характеризующий степень неравномерности образования проката поверхности катания колес, принимаемый для электровозов, тепловозов, моторвагонного подвижного состава и вагонов равным 0,23;

d - диаметр колеса, см;

q- отнесенный к колесу вес необрессоренных частей;

k - коэффициент относительной жесткости рельсового основания и рельса, см^-1.

, (1.15)

где E - модуль упругости рельсовой стали, равный 2,1×10⁵ МПа.

J_в - момент инерции поперечного сечения рельса относительно его центральной горизонтальной оси, проходящей через его центр тяжести, равный 3208 см⁴.

Расчетная формула (1.12) после подстановки известных численных значений приобретает вид:

, кг (1.16)

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 определяются по формулам

, кг (1.17)

, кг (1.18)

где y_max - наибольший дополнительный прогиб рельса при вынужденных колебаний катящегося по ровному рельсу колеса с изолированной неровностью на поверхности катания, см.

Для подавляющего числа расчетных случаев при скорости движения V≥20 (км/ч) y_max=1,47·e; где, e - расчетная глубина плавной изолированной неровности на поверхности катания колеса, принимаемая равной 2/3 от предельной допускаемой глубины неровности, e=0,047, [3]. Коэффициент α₀, учитывающий влияние масс пути и экипажа, приведен в [3] (прил. 1 таблице 7).

Окончательно формула для определения S_инк приобретает вид:

, кг (1.19)

Расчет:

Четырёхосный вагон на тележках ЦНИИ-ХЗ , V_max= 80 км/ч, кривая R=378 м.

1.2.3 Определение изгибающих моментов в рельсах и эквивалентной нагрузки на путь

При расчете рельса как балки на сплошном упругом основании система сосредоточенных колесных нагрузок (рисунок 1.1) заменяется эквивалентными одиночными нагрузками, соответственно при определении изгибающих моментов и напряжений в рельсах с помощью функции и при определение нагрузок и прогибов с помощью функции . 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.

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

(1.20)

где m_i - ординаты линии влияния изгибающих моментов рельсов в сечениях пути, расположенных под колесными нагрузками от осей экипажа, смежных с расчетной осью [3, прил.2].

Максимальная эквивалентная нагрузка для расчетов напряжений и сил в элементах подрельсового основания определяется по формуле

(1.21)

где h_i - ординаты линии влияния прогибов рельса в сечениях пути, расположенных под колесными нагрузками от осей экипажа, смежных с расчетной осью [3, прил.2].

Рисунок 1.1 - Линии влияния прогибов h(х) и моментов m(х) от действия колесной нагрузки Р₂.

Максимальное напряжение в элементах верхнего строения пути определяются по формулам:

- в подошве рельса от его изгиба под действием момента М:

, МПа (1.22)

- в кромке подошвы рельса:

, МПа (1.23)

- в кромке головки рельса:

, МПа (1.24)

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

, МПа (1.25)

- в балласте под шпалой:

, МПа (1.26)

где W - момент сопротивления рельса относительно его подошвы, см³ ([3], прил. 1, таблица 5); - 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 ([3], прил. 1, таблица 7); Ω_α - площадь полушпалы с учетом поправки на ее изгиб, см² ; z_г и z_n – расстояния от горизонтальной нейтральной оси до крайних волокон соответственно головки и подошвы с учетом износа, см; b_г и b_n – ширина соответственно головки и подошвы рельса, см.

Расчетная формула для определения нормальных напряжений σ_h в балласте (в том числе и на основной площадке земляного полотна) на глубине h от подошвы шпалы по расчетной вертикали имеет вид:

, МПа (1.27)

где σ_h1 и σ_h3 - напряжения от воздействия соответственно 1-ой и 3-ей шпал, лежащих по обе стороны от расчетной шпалы; σ_h2 - напряжения от воздействия 2-ой шпалы (расчетной) в сечении пути под расчетным колесом.

Нормальные вертикальные напряжения под расчетной шпалой определяются на основе решения плоской задачи теории упругости при рассмотрении шпального основания как однородной изотропной среды по формуле

, МПа (1.28)

, (1.29)

, (1.30)

где σ_бр - напряжения под расчетной шпалой на балласте, осредненное по ширине шпалы, МПа; b - ширина нижней постели шпалы, для ж/б шпал b=27,5 см; h - глубина балластного слоя от подошвы шпалы, h=60 см; m - переходный коэффициент от осредненного по ширине шпалы давления на балласт к давлению под осью шпалы, при m<1 принимается m=1;

(1.31)

где σ_Б1 и σ_Б3 - среднее значение напряжений по подошве соседних с расчетной шпал, МПа; А - коэффициент, учитывающий расстояние между шпалами , ширину шпалы b и глубину h (см. рисунок 1.2).

Рисунок 1.2 - Схема передачи давления на земляное полотно от трех смежных шпал

, (1.32)

Углы и (в радианах) между вертикальной осью и направлениями от кромки шпалы до расчетной точки (рисунок 1.2) определяются по формулам:

(1.33)

Приведенные выше формулы применимы при h > 15 см.

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

, МПа (1.34)

,Н (1.35)

, МПа (1.36)

,Н (1.37)

Расчет:

Характеристики

Список файлов ВКР