Kondrashov Evgenij Vladimirovich2016 (1207462), страница 4

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

Текст из файла (страница 4)

Продолжение таблицы 1.10

По данным табл.1.9 и 1.10 построены графики (Рис.1.2 - Рис.1.4)

По построенным графикам можно сделать вывод, что при оптимальном модуле упругости подрельсового основания в пределах 50-80МПа, максимальная вертикальная инерционная нагрузка от изолированной неровности на колесе (ИНК) (при глубине ползуна 1мм) на деревянных шпалах составляет 5453,698 кгс, а на железобетонных шпалах составляет 7221,016 кгс. А если модуль упругости достигает максимального значения, то ИНК при деревянных шпалах составляет 15425,38 кгс, при железобетонных шпалах составляет 28543,57 кгс, что приводит к сокращению срока службы железнодорожного пути.

Рис.1.2 - Зависимость вертикальных инерционных сил от модуля упругости подрельсового основания при деревянных шпалах.

Рис.1.3 - Зависимость дополнительных вертикальных инерционных сил от модуля упругости подрельсового основания при железобетонных шпалах.

Рис.1.4 - Зависимость дополнительной инерционной силы от изолированной неровности на колесе при различном модуле упругости подрельсового основания (железобетонные шпалы)

Массовые расчеты по определению напряжений в элементах ВСП выполнены по программе SYGMA, разработанной в ДВГУПС.

Таблица 1.11 – Расчет верхнего строения пути на ЭВМ

Остальные варианты расчетов приведены в приложении 1.

По результатам расчета на ЭВМ построены графики зависимости напряжений в элементах ВСП от осевой нагрузки и от модуля упругости подрельсового основания (рис.1.4, рис.1.5).

Рис.1.5 - Зависимость напряжений в элементах ВСП от модуля упругости

Рис.1.6 - Зависимость напряжений в элементах ВСП от осевой нагрузки на колесо

По данным расчетов на ЭВМ были построены графики зависимости напряжений 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 под подкладкой составляет 2,626 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 напряжения в балласте составляет 0,547 МПа, что выше допускаемого [σ_б]=0,4 МПа. В таком случае следует увеличить эпюру шпал или увеличить упругие свойства промежуточного скрепления.

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. Поэтому нужно добиться упругих свойств элементов пути, чтобы фактический модуль упругости не превышал данных модулей.

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 набегании колеса на головку рельса. Рисунок 1.7 – 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 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

;

. (1.22)

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

, (1.23)

где r_k – радиус колеса, м

r_ш – радиус шейки оси, м.

У грузового вагона l_р= 0,475+0,075=0,55 м.

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

, (1.24)

где N₁ – нормальная к плоскости реакция рельса А;

- коэффициент трения скольжения колеса по рельсу А.

Реакция рельса А определяется по формуле

, (1.25)

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.

, (1.26)

где - коэффициент трения скольжения колеса по рельсу А;

Реакция рельса В определяется по формуле

, (1.27)

Коэффициент устойчивости против вкатывания колеса на рельс определяется по формуле

, (1.28)

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 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

, (1.29)

, (1.30)

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

, (1.31)

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

, (1.32)

где Н_ц – расстояние от уровня головок рельсов до центра тяжести кузова, (у груженого 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:

, (1.33)

, (1.34)

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

, (1.35)

, (1.36)

Величина непогашенного ускорения определяется по формуле

Характеристики

Список файлов ВКР