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

Текст из файла (страница 4)

где – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения давления вдоль шпалы и пространственность приложения нагрузки, принимается по исследованиям проф. М. Ф. Вериго: = 0,8 для пути с деревянными шпалами и = 0,7 – с железобетонными;

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.

(1.20)

С₁ , С₂ – коэффициенты, зависящие от ширины нижней постели шпалы b и глубины балластного слоя от подошвы шпалы h. Значение b принимается для деревянных шпал в зависимости от типа: I тип - b = 25 см; II тип - b= 23 см; III тип - b = 21 см; для железобетонных - b = 27,5 см; h=60см.

(1.21)

где σ_б – расчетное напряжение в балласте в подрельсовом сечении, определяемое по формуле (1.19);

(1.22)

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

А=Θ₁-Θ₂+0,5(sin2Θ₁-sin2Θ₂) . (1.23)

Углы Θ₁ и Θ₂ , радиан, определяются по формулам:

(1.24)

σ_б1, σ_б3 – средние значения напряжений по подошве соседних с расчетной шпалой, кг/см².

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.

(1.25)

(1.26)

(1.27)

(1.28)

где – ордината линии влияния перерезывающей силы, определяется по [2]прил. 2 при x = =51см;

'_i – то же при двухосной тележке '₁ при х = + =185+51=236 см, '₂ = 0;

''_i – то же при двухосной тележке '₁ при х = – =185-51=134 см, '₂ = 0;

– расстояние между центрами осей колесных пар тележки экипажа

Переходный коэффициент от осредненного по ширине шпалы давления на балласт к давлению под осью шпалы (1.22):

Коэффициенты, зависящие от ширины нижней постели шпалы b и глубины h (1.23):

Напряжение от воздействия 2-й шпалы (расчетной) в сечении пути под колесом, кг/см² (1.21):

Углы Θ₁ и Θ₂ , радиан (1.26):

А - коэффициент, учитывающий расстояние между шпалами l _ш , ширину шпалы b и глубину h (1.25):

А=0,82-0.56+0,5(sin2*0,82-sin2*0.56)=0.26

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 (1.27), (1.28), (1.29), (1.30):

В пункте были произведены расчеты пути на прочность и при сравнении полученных результатов с допускаемыми оценочными критериями прочности. В результате сравнения определили, что полученные результаты не превышают максимально допустимых норм. Из этого следует, что конструкция пути соответствует всем нормам прочности пути и не требует каких либо изменений.

1. 3 Расчет коэффициента устойчивости против вкатывания гребня колеса на рельс

При набегании колеса на рельс оно не должно накатываться своим гребнем на него, т.е. необходимо предотвратить вползание колеса на головку рельса.

А если колесо окажется по некоторым причинам приподнятым, то необходимо, чтобы оно опустилось вниз.

Рисунок 1.4 – Расчетная схема определения устойчивости

колеса на рельсе

Р_1-ш и Р_2-ш – нагрузка от кузова на шейки оси колесной пары;

Р_1-р и Р_2-р – нагрузка от колес на рельсы;

М₁ и М₂ – моменты, действующие на шейки оси;

а₁ и а₂ – расчетные консоли шеек оси;

Y_р – рамная сила;

l_р – расстояние от головки рельса до приложенной рамной силы;

J_н – центробежная сила;

Н_ц – расстояние от головки рельса до места приложения центробежной силы;

F₁ и F₂ – силы трения гребня и поверхности катания колес по рельсам;

N₁ и N₂ – реакции рельсов;

S₁ – расстояние между точками контакта колес с рельсами;

S_ш - расстояние между точками приложения сил к шейкам оси.

Моменты действующие на шейки оси определяется по формуле 1.29

(1.29)

Динамическая рамная сила max Y_р, приложенная на расстояние l_р от точки контакта левого колеса с рельсом А. При этом обычно принимают, что

, (1.30)

где r_k – радиус колеса, м;

r_ш – радиус шейки оси, м.

У грузового вагона l_р= 0,475+0,075=0,550 м.

Сила трения гребня колеса по рабочей грани головки рельса определяется по формуле:

, (1.31)

где N₁ – нормальная к плоскости реакция рельса А;

f_р – коэффициент трения скольжения колеса по рельсу А.

Реакция рельса А определяется по формуле:

, (1.32)

где Р_1-р и Р_2-р - нагрузка от колес на рельсы;

N₂ – реакции рельсов;

F₂ и F₁– силы трения гребня и поверхности катания колес по рельсам;

– угол горизонталью рабочей гранью головки рельса;

Y_р – рамная сила.

, (1.33)

Реакция рельса В определяется по формуле:

, (1.34)

Коэффициент устойчивости против вползания колеса на рельс определяется по формуле:

, (1.35)

При расчетах можно принять угол τ между горизонталью и касательной к рабочей грани головки рельса в точке касания гребня колеса с рельсом упорной нити для вагонов равным 60⁰. У четырехосного грузового вагона

l_р = 0,55 м, а₁ = 0,264 м, а₂ = 0,168 м, f_p = 0,25.

Вертикальные нагрузки на шейки оси от необрессоренной части экипажа определяется по формуле:

, (1.36)

, (1.37)

где Р_ст – статическая нагрузка колеса на рельс, Н;

q_к – отнесенный к колесу вес необрессоренной части экипажа, Н;

к_Д – коэффициент динамики.

Дополнительная нагрузка определяется по формуле:

, (1.38)

где Q_куз – вес кузова брутто, т;

g – ускорение силы тяжести, 9,81 м/с²;

n – число осей экипажа;

а_нп – непогашенное ускорение.

где Н_ц – расстояние от уровня головок рельсов до центра тяжести кузова, (у груженного полувагона Н_ц = 2 м);

S_ш – расстояние между серединами шеек колесной пары,( у грузового полувагона S_ш = 2,036 м);

Вертикальные расчетные нагрузки на шейки оси вагона определяется по формулам:

, (1.39)

, (1.40)

Полные расчетные нагрузки от колес на головки рельса определяется по формулам:

, (1.41)

, (1.42)

Величина непогашенного ускорения определяется по формуле:

, (1.43)

где V – скорость движения, км/ч;

R – радиус кривой, м;

h – возвышение наружного рельса, м;

S₁ – расстояние между осями рельсов, S₁= 1,6 м.

Коэффициент динамики определяется по формуле:

(1.44)

где V - скорость движения, км/ч;

f_ст – статический прогиб рессорного подвешивания, мм.

Расчет:

Исходные данные: Рельсы Р65, шпалы железобетонные 2000 шт./км, радиус кривой R=493 м, возвышение наружного рельса h=112 мм.

Характеристика грузового полувагона. Масса брутто 90т, масса тележки масса 4,65, масса кузова с грузом Q_куз= 80,7 т, необрессоренный вес, приходящийся на одно колесо, q_к=9,95 кН. Диаметр колеса 0,95 м, радиус колеса 0,475м, радиус шейки оси 0,075 м.

Дополнительные условия: Расчет необходимо провести в режиме тяги и торможения тяжеловесного поезда с продольной тормозной силой 0; 700 и 1000 кН. Скорость движения V=80 км/ч.

по формуле (1.43):

м/с²;

по формуле (1.38):

кН

по формуле (1.39):

кН;

по формуле (1.44):

по формуле (1.40):

кН

по формуле (1.41):

кН;

по формуле (1.42):

кН;

по формуле (1.29):

;

Определим реакцию рельса при трех величинах рамной силы при ускорении а_нп=0,31 м/с² [7] (рис.3.2):

при кН- =44 кН

при кН- =69 кН

при кН- =84 кН

по формуле (1.34):

при кН- = =138,07 кН

при кН- = =129,47 кН

при кН- = =124,32 кН

по формуле (1.33):

при кН- =0.25*138,07=34,52 кН

при кН- =0.25*129,47=32,37 кН

при кН- =0.25*124,32=31,08 кН

по формуле (1.32):

при кН

=(118,54+156,19-138,07)*0.5+(44+34,52)*0.87=136,64 кН

при кН

=(118,54+156,19-129,47)*0.5+(69+32,37)*0.87=160,82 кН

при кН

=(118,54+156,19-124,32)*0.5+(84+31,08)*0.87=175,32 кН

по формуле (1.31):

при кН- =0,25*136,64=34,16 кН

при кН- =0.25*160,82=40,21 кН

при кН- =0.25*175,32=43,83 кН

по формуле (1.35):

при кН- = =1,62

при кН- = =1,40

при кН- = =1,30

Вывод: поскольку устойчивость колеса грузового вагона гарантируется только при коэффициенте устойчивости к ≥ 1,3, в данном случае к₁=1,62, к₂=1,4, к₃=1,3 следовательно, устойчивость колеса против вползания полностью обеспечивается во всех трех случаях.

1.4 Расчет устойчивости против поперечного сдвига пути

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 1.5 – Расчетная схема определения поперечной устойчивости пути

Р₁ и Р₂ – нагрузка от колеса на рельсы;

Характеристики

Список файлов ВКР