Диплом Степанов (1207469), страница 3

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

Текст из файла (страница 3)

Абсцисса x принимается равнойliпри определении влияния соседних колесчерез вычисление эквивалентных нагрузок и равнойlшпри определении влияниясоседних шпал на напряжения в балласте на глубине h.Лист15При kx > 5,5 влиянием средних нагрузок от осей смежных с расчетной осьюможно пренебречь ввиду его незначительности.Максимальные напряжения в элементах верхнего строения пути определяютсяпо формулам:- в подошве рельса от его изгиба под действием момента М0 PIM эквW 4kW ,(1.15)- в кромках подошвы рельса k  f л  fIPэкв,4kW(1.16)- в шпале на смятие в прокладке при железобетонной шпалеklш IIPэкв2,(1.17)klQII ш Pэкв 2,(1.18)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, учитывающий действие горизонтальных нагрузок на рельс и эксцентриситет приложения вертикальной нагрузки; – площадь рельсовой подкладки, см2;2  – площадь полушпалы с учетом поправки на ее изгиб, см.Расчетная формула для определения нормальных напряжений  h в балласте(в том числе и на основной площадке земляного полотна) на глубине h от подошвы шпалы по расчетной вертикали имеет видбh  бh1  бh2  бh3 ,(1.19)где б h и б h – напряжения от воздействия соответственно 1-ой и 3-ей шпал,13лежащих по обе стороны от расчетной шпалы (рисунок 1.1);б h2 –напряжения от воздействия 2-ой шпалы (расчетной) в сечении путипод расчетным колесом.Лист16шпала 1шпала 2шпала 3Расчетное сечениеbQш2lшQш1РсрlшРсрQш3махРдин б1бh б323ОРисунок 1.1 - Схема передачи давления на земляное полотно от трех смежных шпалНормальные вертикальные напряжения под расчетной шпалой 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 ,C1 bb3,2h 24h 3(1.21)C2 bh,b  4h 2(1.22)mгдеб бр(1.20)28.9 1,ббр  4,35(1.23)– напряжение под расчетной шпалой на балласте, осредненное поширине шпалы, кг/см2;b – ширина нижней постели шпалы, см;h – глубина балластного слоя от подошвы шпалы, см;m – переходный коэффициент от осредненного по ширине шпалы дав-ления на балласт к давлению под осью шпалы, при m <1 принимается m = 1; – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения дав-ления вдоль шпалы и пространственность приложения нагрузки, =0,7.Напряжения на глубине h под расчетной шпалой, обусловленные воздействием смежных (соседних с расчетной) шпал, определяются по формулебhi  0.25  б БС А ,(1.24)где i = 1; 3Лист17Учитывая, что расчетная ось находится над второй (расчетной) шпалой № 2,получаем соответственно под первой и третьей шпаламибhi  0.25бБ1 А ,(1.25)бhi  0.25бБ 3 А ,(1.26)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 , ширинушпалы b и глубину hИндексы у б Б означают: 1 и 3 - номера шпал, под которыми определяются напряжения.А  2  3  0, 5(sin 22  sin 23 ) ,(1.27)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3  arctg(1.28)lш  0, 5b.h(1.29)Приведенные формулы применимы при h  15 см.Напряжения в балласте под расчетной шпалойббр klш IIPэкв ,2ббр определяются по формуле(1.30)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.IImaxPэкв Pдин  Pср ,(1.31)где  Pср  Pсрl для двухосной тележки1 2Для двухосной тележки расчетным колесом при определении воздействия набалласт на глубине h будет первое колесо.Напряжения в балласте под соседними с расчетной шпалами определяются изусловия максимальной динамической нагрузки расчетного колеса, расположенноЛист18го над расчетной шпалой и средних нагрузок от остальных колес.б БС klш IIPэкв .2(1.32)Исходные данные для расчета: локомотив 3ЭС5К, V=80 км/ч, кривая R=453 м.Ppmax =116∙(10.9+9.6∙10-4∙802)=2378 кгPpcp =0,75∙2378=1783кгPср= 12000+1783=13783 кг,k=41500= 0.015360 см-164× 2.1×10 ×3208Sp=0,08×2378=190 кгSнп = 0,565×10-8 ×0,931×0,87×0,322×1×50Sинк = 0,735×0.403×Sннк =15002760 ×13283×80 = 1834 кг ,0.015361500×0.047 = 1360 кг0.015360, 052×0.403×1500×802 27601252 0.01536×1500 - 3.26×0.015362 × 2760= 231 кгS = 1902 +18342 + 0,95×2312 + 0,05×13602 = 1882 кгmax=13783+2.5∙1882=18489Pдинкг=0,0089; =-0,0111 для kx=4,6I=18489+13784∙0,0089=18612 кгPэквII=18489+13784∙(-0,0111)=18337 кгPэквσ0 =18612= 696 кг/см24×0.01536× 435σ k =1,08∙696=752 кг/см2σш =0.01536×5118337 = 13.9 кг/см22×518σб =0.01536×5118337 = 2.32 кг/см22×3092C1 =27.627.63= 0.2262×60 24×603Лист19C2 =27.6×60= 0.10927.62 + 4×602m=8.9= 1.332.32 + 4,35σ h2 =0,7[0,635∙1,35∙0,226+1,275∙(2-1,33)∙0,109]∙2,32=0,461кг/см250 + 0.5× 27.6= 0.823841 рад6050 - 0.5× 27.6Θ3 = arctg= 0.554996 рад60Θ2 = arctgА=0,823841-0,554996+0,5(sin(2×0,823841)-sin(2×0.554996))=0.32lш=0,6354 при kx=0.80 (х=50 см)l1-lш=-0,0308 при kx=3,82 (х=300-50=250 см)l1+lш=-0,0006 при kx=5,4 (х=300+50=350 см)II=18337∙0.6354+13784∙(-0.0006)=11643 кгPэквб1II=18337∙0,6354+13784∙(-0,0308)=11241 кгPэквб3σ Б1 =0, 01536×5011643 = 1, 47 кг/см22×3092σ Б1 =0, 01536×5011241 = 1, 42 кг/см22×3092σ h1 =0.70.32×1.47 = 0.105 кг/см23.1415926σ h3 =0.70.32×1.42 = 0.101 кг/см23.1415926σ h =0,461+0,105+0,101=0,667кг/см2Были проведены расчеты пути на прочность на ЭВМ по программе SYGMA(приложение) со следующими исходными данными: участок пути – криваяR=453 м, скорость движения – 80 км/ч, нагрузка – ЦНИИ-Х3-0.На рисунке 1.2 приведены графики зависимостей напряжений в элементахверхнего строения пути при следующих значениях статической нагрузки на колесо: 50, 115 и 150 кН.

Увеличение статической нагрузки с 115 кН (23 т/ось) до150 кН (30 т/ось) повышает уровень напряжений в элементах верхнего строенияЛист20пути в 1,23 раза. Расчетные величины напряжений не превышаю оценочных критериев прочности.На рисунке 1.3 приведены графики зависимостей напряжений в элементахверхнего строения пути от модуля упругости (100, 150 и 200 МПа). При повышении модуля упругости кромочные напряжения в подошве рельса к уменьшаютсяв 1,08 раза, а напряжения в прокладке ш и в балласте под шпалой б увеличиваются в 1,22 раза. Расчетные величины напряжений не превышаю оценочных критериев прочности.1.2.3 Расчет коэффициента устойчивости против вкатывания гребня колесана рельсПри набегании колеса на рельс оно не должно накатываться своим гребнемна него, т.е. необходимо предотвратить всползание колеса на головку рельса.Если колесо приподнято по каким-либо причинам, необходимо, чтобы оноопустилось вниз по плоскости С-С, наклоненной под углом к горизонту (рисунок 1.4) [5].Коэффициентом устойчивости называется отношение всех сил, препятствующих подъему колеса, к силам, вызывающим этот подъем.

Силы подъема колеса действуют в плоскости С-С и направлены вверх, в сторону, обратную соскальзыванию гребня, а силы сопротивления действуют в этой же плоскости, нонаправлены вниз, в сторону соскальзывания гребня по рабочей грани головки.Силы подъема колеса действуют в той же плоскости, но направлены вверх, всторону, обратную соскальзыванию гребня [5].Рекомендуется определять вертикальные нагрузки на шейки оси от обрессоренной части экипажа в прямом участке путиP1ш  Pст  qkP2ш  ( Pст  qk )(1  k д )(1.33)(1.34)где к Д – коэффициент динамики (табл.4.5)[4];Pстqk– статическая нагрузка от колеса на рельс, Н;– отнесенный к колесу вес необрессоренной части экипажа, Н.Лист21Рисунок 1.2 – График зависимости напряжений в элементах ВСП от статической нагрузкиЛист22Рисунок 1.3 – График зависимости напряжений в элементах ВСП от модуля упругостиЛист23М1а1YрР1-шЦТJнSшa2Р Р2-шHцРM221lрF1CAN10F2N2τBS1cР1-р и Р2-р – нагрузка от колес на рельсы; Р1-ш и Р2-ш – нагрузка от кузова на шейки оси колесной пары; М1 и М2 – моменты, действующие на шейки оси; а1 и а2 – расчетные консолишейки оси;Yр – рамная сила; lр – расстояние от головки рельса до приложения рамной силы;Iн – центробежная сила; Нц – расстояние от головки рельса до приложения центробежнойсилы; N1 и N2 - реакции рельсов;Рисунок 1.4 - Расчетная схема для определения устойчивости колеса на рельсеВеличина непогашенного ускорения определяется по формулеа НПV2hg2S13,6 R(1.35)где V – скорость движения, км/ч;R – радиус кривой, м;h– возвышение наружного рельса, м;S1 – расстояние между осями рельсов S1 =1,6 м.Непогашенная часть центробежной силы, приходящаяся на одно колесо, идополнительная нагрузка определяются по формулеIH P гдеQкуз –QкузgnaНП ,Qкуз ( Н ц  I p )gnS ш(1.36)а НП ,(1.37)вес кузова вагона брутто, Н (табл.4 .38),[4];g – ускорение силы тяжести, g =9,81 м/с;n – число осей экипажа;Hц –расстояние от уровня головок рельсов до центра тяжести кузова(для груженого полувагонаH ц =2м);Лист24S ш – расстояние между серединами шеек колесной пары, S ш =2,036м;lр –расстояние от точки приложения силыколеса с рабочей гранью рельсаl р =0,55Y р доточки контакта гребням.Вертикальные расчетные нагрузки на шейки оси вагона:P1шр  ( Pст  qk )  Pц,(1.38)P2шр  ( Pст  qk )(1  k д )  Pц .(1.39)Полные расчетные нагрузки от колес на головки рельсов:P1 p  P1шp  qk  Pст  Pц ,(1.40)P2 p  P2шр  qk (1  k ) .(1.41)Реакция рельса А определяется по формуле:N1  ( P1 p  P2 p  N 2 ) cos   (Y p  F2 ) sin ,(1.41)где F2 – сила трения бандажа колеса по поверхности катания головки рельса В:F2  f р N2 .(1.42)Реакция рельса В определяется, какN2 Р2 S1  М 2  М 1  Yрl рS1(1.43).Коэффициент устойчивости против всползания гребня колеса на рельс определяется отношением сил, препятствующих подъему колеса, к силам вызывающим этот подъем:k( Р1р  Р2р  N 2 )sin .F1  (Yр  F2 ) cos(1.44)Исходные данные для расчета: рельсы Р65, шпалы железобетонные2000 шт/км, радиус кривой R=453 м, возвышение наружного рельса h=130 мм,V=80 км/ч.

Характеристики

Список файлов ВКР