Диплом Шидло (1207432), страница 2

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

Текст из файла (страница 2)

ткмбрутто/кмгодПодгруппы пути - установленные скорости движения поездов, км/ч(числитель - пассажирские, знаменатель-грузовые)С1С2201-250100141-200100(121140)*(101120)*12121-140 101-12091-10081-90345681-10071-8061-8061-7041-6041-6040 именееАБолее 8011111223Б51-8011112233В26-5011122334Г11-2511123344Д6-1011234445Е5 и менее----4455Всего классов путей пять, обозначаются классы цифрами.

По грузонапряженности пути делятся на группы, обозначаемые буквами (А-Е) всего группшесть, по скоростям движения пути делятся на подгруппы, обозначаемые сочетанием буквы и цифры (С1 и С2) и цифрами (1-6) всего подгрупп восемь.Участок проектирования однопутный, неэлектрифицированный, расположен на Белогорской дистанции пути Свободненского региона Забайкальскойжелезной дороги, протяженностью 15 км, (км 90 ПК0 - км 105 ПК 0).В соответвии со сводной ведомостью классов и специализаций линийОАО «РЖД» класс железнодорожной линии принят 4, специализация Г – железнодорожная линия с преимущественно грузовым движением [2].Лист9Грузонапряженность – 9 млн.ткм бр/км в год, что соответствует группе путиД (таблица 1.1).Согласно приказу начальника дороги на данном участке установленныескорости пассажирских поездов составляет 80 км/ч, грузовых – 70 км/ч, что соответствует 4 подгруппе пути (таблица 1.1).

Класс пути участка проектирования- 4. Полный код пути – 4Г4Д4.Для данного класса, категории и группы при капитальном ремонте укладываются в путь следующие материалы верхнего строения пути:- рельсы – типа Р65, старогодные I-III групп годности;- скрепления – старогодные; новые в количественном ссоотношении не более 30%. В кривых радиусом менее 650 м должно укладываться подкладочноескрепление;- шпалы – железобетонные, старогодные. Эпюра шпал в прямых и кривыхрадиусом более 1200 м - 1600 шт./км, в кривых радиусом 1200 м и менее –1840 шт./км.- балласт – щебеночный II категории, толщина балластной призмы подшпалой должна быть не менее 40 см.1.2 Расчеты пути на прочность и устойчивость1.2.1 Общие сведенияКонструкция верхнего строения пути по прочности, устойчивости и состоянию должна обеспечить безопасное и плавное движение поездов с наибольшими скоростями, установленными для данного участка.

Это требованиеПТЭ необходимо выполнять в условиях непрерывного действия различных динамических нагрузок и природных воздействий, а также с учетом накопленияостаточных деформаций всех элементов пути.В основе требований, предъявляемых к конструкции верхнего строенияпути, лежат условия обеспечения его прочности, устойчивости и экономичности. Расчетами на прочность определяется минимально необходимый тип верхнего строения пути в заданных условиях эксплуатации, а целесообразный типверхнего строения пути определяется технико-экономическими расчетами.Методика расчетов верхнего строения на прочность и устойчивость позволяет решать ряд задач: определение напряжений и деформаций в элементах верхнего строенияпути в заданных условиях эксплуатации; оценка возможности повышения осевых нагрузок и скоростей движенияпри заданной конструкции пути; определение возможности работоспособности конструкции пути до очередного капитального ремонта; анализ причин потери прочности и устойчивости пути; проектирование новых конструкций.Современная методика распространяется на конструкции верхнего строения пути с рельсами длиной 12,5 и 25,0 м, в т.ч.

на рельсовые элементы стрелочного перевода (рамные рельсы, переводная кривая и др.).Лист10Вертикальные силы, передаваемые колесами экипажа рельсам при стоянке,называются статической нагрузкой.Динамические силы, действующие на путь, представляют собой алгебраическую сумму сил, каждая из которых вызвана определенным видом колебанийэкипажа, силами веса, центробежными силами и т.п.Вертикальные силы инерции необрессоренных масс в большинстве случаев являются наибольшей составляющей динамического воздействия на рельс, апоэтому они в основном и определяют вертикальные динамические силы.

Причинами их возникновения могут быть колебания колес, вызванные неровностями пути и колес, а также извилистым движением колесных пар.Горизонтальные поперечные силы, направленные перпендикулярно осипути, возникают в уровне поверхности катания колеса по рельсу и между гребнем колес и боковой поверхностью головок рельсов.

Устойчивость и прочностьрельса зависит от полной поперечной силы (боковой), передаваемой ему колесом. Равнодействующая боковых сил от одной колесной пары называется рамной силой.Боковая сила в прямых достигает 20…40 кН, а в кривых 50…100 кН.В кривых, кроме рамных сил, возникают центробежные силы, поперечныесоставляющие силы веса и тяги.Горизонтальные продольные силы возникают вследствие угона пути, торможения и изменений температуры рельсов. При торможении локомотива продольная сила достигает 80…100 кН на звено, а при рекуперативном торможении на спуске – 600..700 кН.1.2.2 Расчет пути на прочностьДинамическая максимальная нагрузка от колеса на рельс определяется поформуле [3, 4, 5]maxPдин Pср  S ,(1.1)где Pср – среднее значение вертикальной нагрузки колеса на рельс, кг; S – среднееквадратическое отклонение динамической вертикальной нагрузки колеса нарельс, кг;  – нормирующий множитель, определяющий вероятность события,т.е.

появления максимальной динамической вертикальной нагрузки, =2,5.Среднее значение вертикальной нагрузки колеса на рельс определяется поформулеPср  Pст  Pрср ,(1.2)где Pст – статическая нагрузка колеса на рельс, кг; Ppср – среднее значение динамической нагрузки колеса на рельс от вертикальных колебаний надрессорногостроения экипажа, кг.Лист11Ppcp  0.75Ppmax ,(1.3)где Ppmax – динамическая максимальная нагрузка колеса на рельс от вертикальных колебаний надрессорного строения, кг.Динамическая нагрузка колеса на рельс Ppmax с использованием эмпирических зависимостей динамических прогибов рессорного подвешивания z max от скоростей движения V определяется по формулеPpmax  жz max ,(1.4)где ж – приведенная к колесу жесткость рессорного подвешивания, кг/мм;z max – динамический прогиб рессорного подвешивания, мм.Среднее квадратическое отклонение динамической вертикальной нагрузкиколеса на рельс S определяется по формуле композиции законов распределенияего составляющих [3, 4, 5]S  S p2  S нп2  (1 tt 22) S ннкS инк ,100100(1.5)где S p – среднее квадратическое отклонение динамической нагрузки колеса нарельс 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 нарельс 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 необрессоренноймассы, возникающих из-за наличия на поверхности катания колес плавных изолированных неровностей, кг; t – количество колес рассчитываемого типа, имеющих изолированные плавные неровности на поверхности катания, отнесенное кобщему 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 (1.5) приобретает вид22S  S p2  S нп2  0,95S ннк 0,05Sинк,(1.6)Среднее квадратическое отклонение динамической нагрузки колеса нарельс S p от вертикальных колебаний надрессорного строения Ppmax определяетсяпо формулеЛист12S p  0.08Ppmax ,(1.7)Среднее квадратическое отклонение динамической нагрузки колеса на рельсS нп от сил инерции необрессоренных масс Pнпmax , возникающих при проходе изолированной неровности пути определяется по формулеS нп  0,707 Pнпmax ,Pнпmax  0.8 10 8  1  ш(1.8)Uq  PсрV ,к(1.9)Uq  PсрV ,k(1.10)или после подстановки получаемS нп  0,565  10 8   1  l шгде 1 – коэффициент, учитывающий величину колеблющейся массы пути, дляжелезобетонных шпал 1= 0,931;  – коэффициент, учитывающий влияние типарельсов на возникновение динамической неровности, зависящий от типа рельсов,для рельсов Р65 =0,87;  – коэффициент, учитывающий влияние материала иконструкции шпалы на образование динамической неровности пути, для железобетонных шпал =0,322;  – коэффициент, учитывающий влияние рода балласта наобразование динамической неровности пути, для щебня =1,0; lш – расстояние между осями шпал, при эпюре укладки 2000 шт/км; lш =0,51 м; U – модуль упругостирельсового основания, кг/см2.Среднее квадратическое отклонение динамической нагрузки колеса на рельсmaxпри движении колеса с плавнойS ннк от сил инерции необрессоренной массы Pннкнепрерывной неровностью на поверхности катания определяется по формулеmaxS ннк  0,225Pннк,maxннкP 0 K1UV 2 qd 2 kU  3.26k 2 q(1.11),(1.12)где 0 – коэффициент, характеризующий отношение необрессоренной массы колеса и участвующей во взаимодействии массы пути (для железобетонных шпал0= 0,403); K1 – коэффициент, характеризующий степень неравномерности образования проката поверхности катания колес, принимаемый для электровозов,тепловозов, моторвагоного 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 .Лист13к4U,4EJ(1.13)Расчетная формула (1.11) после подстановки известных численных значенийприобретает видS ннк 0,052   0UV 2 qd 2 kU  3.26k 2 q,(1.14)Среднее квадратическое отклонение динамической нагрузки колеса на рельсS инк от сил инерции необрессоренной массы Pинк , возникающих из-за наличия на поверхности катания плавных изолированных неровностей определяется по формулеmaxSинк  0,25Pинк,maxPинк  0 ymax2U,k(1.15)(1.16)где ymax – наибольший дополнительный прогиб рельса при вынужденных колебаниях катящегося по ровному рельсу колеса с изолированной неровностью наповерхности катания, см.Для подавляющего числа расчетных случаев при скорости движения более20 км/ч ymax = 1,47е, (е – расчетная глубина плавной изолированной неровности наповерхности катания колеса, принимаемая равной 2/3 от предельной допускаемой глубины неровности).Окончательно формула для определения S инк приобретает видS инк  0,735 0Ue,k(1.17)При определении эквивалентных нагрузок принимается максимальная вероятная нагрузка расчетного колеса и среднее значение нагрузок соседних колес.Максимальная эквивалентная нагрузка для расчетов напряжений в рельсах отизгиба и кручения определяется по формуле [3, 4, 5]ImaxPэкв Pдин  1 Pсрi ,(1.18)где  i – ординаты линии влияния изгибающих моментов рельса в сечениях пути,расположенных под колесными нагрузками от осей экипажа, смежных с расчетнойосью.Величина ординаты  i может быть определена по формулеЛист141  e  kl (cos kli  sin kli ) ,i(1.19)где li – расстояние между центром оси расчетного колеса и колеса i-той оси, смежной с расчетной; e – основание натуральных логарифмов (е = 2,72828...).Максимальная эквивалентная нагрузка для расчетов напряжений и сил в элементах подрельсового основания определяется по формулеIImaxPэкв Pдин i Pсрi ,(1.20)где  i – ординаты линии влияния прогибов рельса в сечениях пути, расположенныхпод колесными нагрузками от осей экипажа, смежных с расчетной осью.i  e  kl (cos kli  sin kli ) ,i(1.21)Абсцисса x принимается равной l i при определении влияния соседних колесчерез вычисление эквивалентных нагрузок и равной l ш при определении влияниясоседних шпал на напряжения в балласте на глубине h.При kx > 5,5 влиянием средних нагрузок от осей смежных с расчетной осьюможно пренебречь ввиду его незначительности.Максимальные напряжения в элементах верхнего строения пути определяются по формулам [3, 4, 5]:- в подошве рельса от его изгиба под действием момента МIPэквM0 W 4kW ,(1.22)- в кромках подошвы рельса k  f л  fIPэкв,4kW(1.23)- в шпале на смятие под подкладкой (при деревянной шпале) и впрокладке при железобетонной шпалеklш IIPэкв2,(1.24)klQII ш Pэкв 2,(1.25)ш ГQ- в балласте под шпалойб где W – момент сопротивления рельса относительно его подошвы, см3; f – коэффициент перехода от осевых напряжений в подошве рельса к кромочным, учитыЛист15вающий действие горизонтальных нагрузок на рельс и эксцентриситет приложениявертикальной нагрузки;  – площадь рельсовой подкладки, см2;   – площадь полушпалы с учетом поправки на ее изгиб, см2.Расчетная формула для определения нормальных напряжений  h в балласте(в том числе и на основной площадке земляного полотна) на глубине Н от подошвы шпалы по расчетной вертикали имеет видбh  бh1  бh2  бh3 ,(1.26)где б h и б h – напряжения от воздействия соответственно 1-ой и 3-ей шпал, лежащих по обе стороны от расчетной шпалы (рисунок 1.1); б h – напряжения отвоздействия 2-ой шпалы (расчетной) в сечении пути под расчетным колесом.132шпала 1шпала 2шпала 3Расчетное сечениеbQш2lш1Qш РсрlшРсрQшмахРдин б1бh3 б323ОРисунок 1.1 - Схема передачи давления на земляное полотно от трех смежных шпалНормальные вертикальные напряжения под расчетнойшпалой определяютсяна основе решения плоской задачи теории упругости при рассмотрении шпального основания как однородной изотропной среды по формулебh2  ббр  2,55С2  (0,635С1  1,275С2 )m ,(1.27)C1 bb3,2h 24h 3(1.28)C2 bh,b  4h 2(1.29)8.9 1,ббр  4,35(1.30)m2где б бр – напряжение под расчетной шпалой на балласте, осредненное по ширине шпалы, кг/см2; b – ширина нижней постели шпалы, см; h – глубина балластного слоя от подошвы шпалы, см; m – переходный коэффициент от осредненЛист16ного по ширине шпалы давления на балласт к давлению под осью шпалы, приm<1 принимается m = 1;  – коэффициент, учитывающий неравномерностьраспределения давления вдоль шпалы и пространственность приложения нагрузки.Напряжения на глубине h под расчетной шпалой, обусловленные воздействием смежных (соседних с расчетной) шпал, определяются по формулебhi  0.25  б БС А ,(1.31)где i = 1; 3Учитывая, что расчетная ось находится над второй (расчетной) шпалой № 2,получаем соответственно под первой и третьей шпаламибhi  0.25бБ1 А ,(1.32)бhi  0.25бБ 3 А ,(1.33)где б Б1 и б Б 3 – среднее значение напряжений по подошве соседних с расчетнойшпал, кг/см2; A – коэффициент, учитывающий расстояние между шпалами l ш ,ширину шпалы b и глубину h .Индексы у б Б означают: 1 и 3 - номера шпал, под которыми определяютсянапряжения.А  2  3  0, 5(sin 22  sin 23 ) ,(1.34)Углы в  2 и  3 (в радианах) между вертикальной осью и направлениями откромки шпалы до расчетной точки (рисунок 1.1) определяются по формулам 2  arctglш  0, 5b,h(1.35)3  arctglш  0, 5b,h(1.36)Приведенные формулы применимы при h  15 см.Напряжения в балласте под расчетной шпалой ббр определяются по формулеббр klш IIPэкв ,2(1.37)при этом нагрузка расчетного колеса, расположенного над расчетной шпалой,вычисляется по формуле (1.1), а нагрузка от соседних колес по формуле (1.2), т.е.Лист17IImaxPэкв Pдин  Pср ,гдеP   P  P   P ((1.38)для двухосной тележки l ) для трехосной тележкисрсрlИндексы у l обозначают соответственно расстояние между 1-ой и 2-ой осямии 2-ой и 3-ей осями.Для трехосной (или четырехосной) тележки расчетным колесом при определении воздействия на балласт на глубине h будет второе колесо (рисунок 1.2).срср l1 21 22 3Рисунок 1.2 - Учет нагрузок от осей экипажа при определении напряжений на основнойплощадке земляного полотна (для примера показаны расстояния от шпалы № 1, соседей с расчетной шпалой №2, до колес трехосной тележки)Напряжения в балласте под соседними с расчетной шпалами определяются изусловия максимальной динамической нагрузки расчетного колеса, расположенногонад расчетной шпалой и средних нагрузок от остальных колес.б БС klш IIPэкв ,2(1.39)для трехосных тележекIImaxPэкв Pдинlш   Pср 2 (l1  lш )  3 (l1  l2  lш )IImaxPэкв Pдинlш   Pср  2 (l1  lш )  3 (l1  l2  lш )под шпалой №1,под шпалой №3При определении ординат  индексы означают:lш – расстояние между осями шпал;l1 и l3 – расстояния соответственно между 1-ой, 3-ей осями тележек.Определим значения напряжений в элементах верхнего строения пути дляследующих исходных данных: подвижная нагрузка - тепловоз 2ТЭ10В, скоростьдвижения 80 км/ч, кривая радиусом R=404 м, шпалы железобетонные, балласт щебеночный.Лист18К= 41670-1 0.015778 см64  2.1  10  3208zmax = 7,9+8,010-4802=13,02 ммРрmax=10913,02=1419 кгРср=11500+0,751419=12564 кгSp =0,081419=114 кг1670  2230Sнп  0.565108  0.9311 0,87  0.322  0,5112564  80  1161 кг0.0157781670 0.403  0, 047  1474 кг0.0157780.052 1670  802  0, 403 2230 194 кг0.015778 1670  3.26  0.0157782  2230Sинк  0.735 1, 47 Sннк 1.052S  1142  11612  0.95 194  0.05 1474  1227 кгРдинmax=12564+2,51227=15632 кгПри расчете РэквI за расчетную ось принимаем первую, т.к.х=/(4К)=3,1415926/(40,015778)=49,8 см < L = 185 см (минимальное расстояниемежду осями тележки).При расчете РэквII за расчетную ось принимаем первую, т.к.х=3/(4К)=33,1415926/(40,015778)=149 см < L = 185 см.1= -0,0666; 1=-0,0403 (при kx=2.9);2= 0,0041; 2= 0,0013 (при kx=5,8)IPэкв =15632+12564(-0,0666+,0041)=14869 кгPэквII=15632+12564(-0,0403+0,0013)=15138 кгσп-к = 1,65σш =148692 927 кг/см4  0.015778  4170.015778  5115138  11.8 кг/см22  5180.015778  51215138  1.97 кг/см2  30928.9m 1.408  11.97  4.3527.527.53С1  0,2252  60 24  60327.5  60С2  0,10927.52  4  602σб =h2  0.7 0.635 1.3  0.225  1.275  2  1.408 0.1091.97  0.391 кг/см251  0.5  27.5 0.823456 ðàä6051  0.5  27.53  arctg 0.555597 ðàä60А=0,823456-0,555597+0,5(sin(2×0,823456)-sin(2×0.555597))=0.3182  arctgЛист19lш=0,6354 при kx=0.80 (х=51 см)l1-lш=0,0417 при kx=2,11 (х=185-51=134 см)l1+lш= -0,0336 при kx=3,72 (х=185+51=236 см)IIРэкв.б1 = Рэкв.б3II=15632×0.6354+12564×(-0.0336+0.0417)=10034 кг0,015778  51б1  б 3 10034  1,306 кг/см22  30920.7h1  h3 0.318  1.306  0.093 кг/см23.14159262h =0,391+0,093+0,093=0,577 кг/смДля четырехосного вагона на тележках ЦНИИ-ХЗ-0 произведены расчетынапряжений элементах верхнего строения пути в зависимости от модуля упругости и статической нагрузки.

Характеристики

Список файлов ВКР