Luk'yanov Fyodor Dmitrievich 2016 (1207461), страница 3

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

Текст из файла (страница 3)

Вывод: по результатам расчета пути на прочность, полученные данные были сравнены с допускаемыми оценочными критериями прочности, и в результате сравнения я определил, что полученные данные не превышают допустимых норм. Из этого следует, что данная конструкция пути соответствует всем нормам прочности и не нуждается в конструктивных изменениях.

1.2.3 Расчет пути на прочность при изменении статической нагрузки колеса и различных модулях упругости рельсового основания

Помимо рассчитанных напряжений в элементах верхнего строения пути определены вертикальные инерционные силы при проходе четырехосного вагона на тележках ЦНИИ-Х3 со скорость 60 км/ч.

Таблица 1.6- Инерционные силы от неровности пути на пути и колесах, при различных модулях упругости пути на деревянных шпалах в течении года.

Продолжение таблицы 1.6

Таблица 1.7- Инерционные силы от неровности на пути и колесах, при различных модулях упругости пути на железобетонных шпалах в течении года.

Продолжение таблицы 1.7

Окончание таблицы 1.7

По данным таблицы 1.6 строится график зависимости вертикальных инерционных сил от модуля упругости подрельсового основания на деревянных шпалах, а по таблице 1.7 строим графики зависимости дополнительных вертикальных инерционных сил от модуля упругости и зависимости дополнительной инерционной силы от изолированной неровности пути при различном модуле упругости подрельсового основания на железобетонных шпалах.

Графики зависимостей приведены ниже на рисунках (1.2 – 1.4).

Рисунок 1.2- Зависимость вертикальных инерционных сил от модуля упругости подрельсового основания на деревянных шпалах.

Рисунок 1.3- Зависимость дополнительных вертикальных инерционных сил от модуля упругости на железобетонных шпалах.

Рисунок 1.4- Зависимость дополнительной инерционной силы от изолированной неровности пути при различном модуле упругости подрельсового основания на железобетонных шпалах.

Из построенных графиков следует вывод, что при оптимальном модуле упругости подрельсового основания в пределах 50-80 МПа, максимальная вертикальная инерционная нагрузка от изолированной неровности на колесе(ИНК) с деревянными шпалами составляет 6266,10 кгс, а в случае с железобетонными шпалами нагрузка составляет 9306,39 кгс. При достижении модулем упругости максимального значения, вертикальная инерционная нагрузка с деревянными шпалами равна 25064,38 кгс, на железобетонных шпалах 58164,95 кгс, что в процессе эксплуатации существенно сокращает срок службы железнодорожного пути.

Дополнительные расчеты по определению напряжений в элементах конструкции железнодорожного пути выполнены в программно-техническом комплексе SYGMA, разработанной в Дальневосточном Государственном Университете путей сообщения.

Таблица 1.8- Расчет верхнего строения пути в программном комплексе SYGMA

Остальные варианты расчетов приведены в приложении 1.

По результатам расчета построены графики зависимости напряжений в элементах ВСП от осевой нагрузки и модуля упругости подрельсового основания (рисунок 1.5, рисунок 1.6).

Рисунок 1.5 - График зависимости напряжений в элементах верхнего строения пути от различного модуля упругости (50, 80, 150, 300, 500Мпа) при статической нагрузке Рст=25 т/ось и скорости V=60 км/ч

Рисунок 1.6 - График зависимости напряжений в элементах верхнего строения пути от статической нагрузки (Рст= 11,5, 23, 25т/ось) при модуле упругости U=800 кг/см2 и скорости V=60 км/ч.

По данным расчетов напряжений на ЭВМ были построены графики зависимости от модуля упругости подрельсового основания и от статической нагрузки на колесо.

Во всем диапазоне осевых нагрузок напряжения на шпале под подкладкой изменяется по линейному закону. Наибольшие напряжения 2,36 МПа, что ниже допускаемых [σ _ш ] = 2,7 МПа.

Напряжения на балласте под шпалой и в уровне основной площадки также изменяются по линейному закону, наибольшие значения 0,395 МПа, что ниже допускаемых. [σ _б ] = 0,4 МПа

Для того чтобы выяснить, влияние модуля упругости на значение напряжения в элементах верхнего строения пути выполнены расчеты при разных значениях модуля упругости (10, 50, 80, 150, 300 и 500 МПа). Эти расчеты позволяют учесть повышение модуля при замерзании зимой и снижения его в результате применения различных конструкций. Все построенные зависимости имеют не линейный характер. Увеличение модуля ведет к снижению напряжений в кромке подошвы рельса.

Напряжения в остальных элементах растут по зависимости близкой к параболе. Напряжения на шпале меньше допускаемых при всех модулях упругости. Напряжения на балласте не превышает допускаемых при модуле 300 МПа. Напряжения на основной площадке не превышает допускаемых при модуле 100 МПа.

Из выше написанного можно сделать вывод, что нужно добиться упругих свойств элементов пути, что бы фактический модуль упругости подрельсового основания не превышал максимально разрешенных значений.

1.2.4 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 [3].

Рисунок 1.7- Расчетная схема определения устойчивости колеса на рельсе

где 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.

Моменты действующие на шейки оси определяется по формуле [3]

(1.33)

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

, (1.34)

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 [3]

, (1.35)

где N₁ – нормальная к плоскости реакция рельса А;

- коэффициент трения скольжения колеса по рельсу А.

Реакция рельса А определяется по формуле [3]

, (1.36)

где Р_1-р и Р_2-р - 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.

, (1.37)

где - коэффициент трения скольжения колеса по рельсу А;

Реакция рельса В определяется по формуле [3]

, (1.38)

Коэффициент устойчивости против вползания колеса на рельс определяется по формуле [3]

, (1.39)

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.

Рисунок 1.8 - Зависимость величин боковых Y_б и рамных Y_р сил от поперечных непогашенных ускорений а_нп при разных тормозных силах N_т для грузового вагона ЦНИИ-Х3, нагрузка 230 кН/ось, первая ось первой тележки.

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 = 0,51 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 [3]

, (1.40)

, (1.41)

где – 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 [3]

, (1.42)

где Q_куз – вес кузова брутто, Н;

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

n – число осей экипажа (для грузового вагона n = 2);

а_нп – непогашенное ускорение.

Дополнительная нагрузка определяется по формуле [3]

, (1.43)

где Н_ц – расстояние от уровня головок рельсов до центра тяжести кузова, (у груженного полувагона Нц = 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 [3]

; (1.44)

. (1.45)

Полные расчетные нагрузки от колес на головки рельса определяется по формулам [3]

; (1.46)

Характеристики

Список файлов ВКР