Бабичева Алина Александровна 2016г. (1207424), страница 5

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

Текст из файла (страница 5)

Рисунок 1.3- Зависимость напряжений в элементах ВСП от осевой нагрузки на колесо.

Выполнены расчеты при значениях модуля от 100 до 800 МПа для того, чтобы выяснить влияние модуля упругости на значение напряжения в элементах верхнего строения пути. Расчеты позволяют принять во внимание снижение модуля в результате применения различного рода конструкций и повышение его при замерзании зимой. Все построенные зависимости имеют нелинейный характер. Увеличение модуля ведет к снижению напряжений в кромке подошвы рельса.

В остальных элементах напряжения растут по зависимости, сходной к параболе. Напряжения на шпале выше допускаемых, поэтому для снижения напряжений рекомендуется применять упругие прослойки под подошвой шпалы, прослойки из геоматов или пенополистирола под балластным слоем.

Напряжения на балласте не превышают допускаемых при значениях модуля до 800 МПа. Напряжения на основной площадке меньше допускаемых.

Во всем интервале осевых нагрузок напряжения не превышают допускаемых при значениях нагрузки до 200 Кн. Напряжения на шпале под подкладкой изменяется по линейному закону, наибольшее напряжение 2,626. Величина напряжений превышает допускаемые, для снижения их значений рекомендуется применять те же самые меры, что и при превышении напряжений в зависимости от модуля упругости.

Напряжения на балласте под шпалой и в уровне основной площадки изменяются также по линейному закону, наибольшее напряжение 0,425. Для снижения величин напряжений рекомендуется укреплять основную площадку земляного полотна прослойками из сортированного гравия, мелкозернистого песка.

1.3 Расчет коэффициента устойчивости против вкатывания гребня колеса на рельс

Расчет выполнен по методическим указаниям [3].

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

На рисунке 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 не 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.

М оменты действующие на шейки оси определяется по формуле

(1.26)

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

, (1.27)

где r_k – радиус колеса, м; r_ш – радиус шейки оси, м.

У локомотива l_р= 0,625+0,09=0,715 м.

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

, (1.28)

где N₁ – нормальная к плоскости реакция рельса А; f_p - коэффициент трения скольжения колеса по рельсу А.

Реакция рельса А определяется по формуле

, (1.29)

где и - нагрузка от колес на рельсы; N₂ – реакции рельсов; F₂ – силы трения гребня и поверхности катания колес по рельсам; τ - угол горизонталью рабочей гранью головки рельса.

, (1.30)

где f_p - коэффициент трения скольжения колеса по рельсу А;

Реакция рельса В определяется по формуле

, (1.31)

Коэффициент устойчивости против вкатывания колеса на рельс определяется по формуле

, (1.32)

где N₂ – реакции рельса В; Y_р – рамная сила; F₁ – силы трения гребня и поверхности катания колес по рельсам; τ - угол горизонталью рабочей гранью головки рельса.

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 локомотивов равным 70⁰. У локомотива l_р = 0,715 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

, (1.33)

, (1.34)

где Р_ст – статическая нагрузка колеса на рельс, Н; q_к – отнесенный к колесу вес необрессоренной части экипажа, Н; к_Д – коэффициент динамики.

Непогашенная часть центробежной силы определяется по формуле

, (1.35)

где Q_куз – вес кузова брутто, Н; g – ускорение силы тяжести, 9,81 м/с²; n – число осей экипажа; а_нп – непогашенное ускорение.

Дополнительная нагрузка определяется по формуле

, (1.36)

где Н_ц – расстояние от уровня головок рельсов до центра тяжести кузова (у локомотива Н_ц = 2,3 м); S_ш – расстояние между серединами шеек колесной пары (у локомотива S_ш = 2,036 м);

Вертикальные расчетные нагрузки на шейки оси вагона определяется по формулам:

, (1.37)

, (1.38)

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

, (1.39)

, (1.40)

Величина непогашенного ускорения определяется по формуле

, (1.41)

где V – скорость движения, км/ч; R – радиус кривой, м; h – возвышение наружного рельса, м; S₁ – расстояние между осями рельсов, S₁ = 1,6 м.

Расчет:

;

Поскольку устойчивость колеса локомотива гарантируется только при коэффициенте устойчивости k ≥ 1,4, в данном случае к = 2,44, следовательно, устойчивость колеса против вкатывания полностью обеспечивается.

1.4 Расчет устойчивости пути против поперечного сдвига

Расчет выполнен по методическим указаниям [3].

Поперечный сдвиг РШР 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 состоянии.

Рисунок 1.5- Расчетная схема определения поперечной устойчивости пути.

На рисунке Р₁ и Р₂ – нагрузка от колеса на рельсы; Y_б – боковая сила; Q₁ и Q₂ – давление рельсов на шпалу; Н_ш-1 и Н_ш-2 – 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 прочности пути известно, что

, (1.42)

где к_в – коэффициент относительной жесткости подрельсового основания и рельса, м^-1; l– расстояние между осями шпал, м.

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

, (1.43)

где С₀ – начальное сопротивление смещению шпал при отсутствии вертикальной нагрузки, С₀ = 2…6 кН;

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

- коэффициент трения шпалы по балласту.

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

, (1.44)

где f_p – коэффициент трения скольжения колеса по рельсу,

f_p = 0,25…0,45.

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

Поперечна 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

, (1.45)

, (1.46)

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

Суммарная сила, сдвигающая шпалу, определяется по формуле

, (1.47)

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

, (1.48)

где N_т – тормозная сила, т; 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

, (1.49)

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

, (1.50)

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

, (1.51)

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

, (1.52)

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

Расчетное отношение поперечной боковой силы к вертикальной не должно превышать предельно допустимого значения отношения сил, т.е. должно быть , в этом случае путь можно считать устойчивым.

Расчет:

Так как допускаемое отношение боковых сил к средней вертикальной нагрузке больше расчетного (1,09>0,75) на 45 %, то поперечная устойчивость рельсошпальной решетки в кривой радиусом R=599 м обеспечена.

2. Продольный профиль и план пути

2.1 Анализ отступлений, имеющихся в продольном профиле и плане линии, от требований технических указаний на проектирование капитального ремонта пути

Характеристики

Список файлов ВКР