Паксеев диплом (1207476), страница 3

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

Текст из файла (страница 3)

где E – модуль упругости рельсовой стали, E=2,1∙10⁶ кг/см²;

J_в – момент инерции поперечного сечения рельса относительно его центральной горизонтальной оси, проходящей через его центр тяжести, см⁴ (см. табл. 1.5)

q – вес необрессоренных частей экипажа, отнесенный к одному колесу, кг (см. табл. 1.4);

Р_ср – среднее значение вертикальной нагрузки колеса на рельс, кг;

V – скорость движения экипажа, км/ч.

Среднее квадратическое отклонение S_ннк, кг, динамической нагрузки колеса на рельс от сил инерции необрессоренных масс , кг, при движении колеса с плавной непрерывной неровностью поверхности катания определяется по формуле:

, (1.12)

, (1.13)

где α₀ – коэффициент, характеризующий отношение необрессоренной массы колеса к участвующей во взаимодействии массе пути (см. табл. 1.5);

β₁ - коэффициент, характеризующий степень неравномерности образования проката поверхности катания, β₁ = 0,23;

U - модуль упругости рельсового основания, кг/см²,

d – диаметр колеса, см (см.табл.1.4).

Расчетная формула после подстановки известных численных значений приобретет вид:

. (1.14)

Среднее квадратическое отклонение S_инк, кг, динамической нагрузки колеса на рельс от сил инерции необрессоренных масс , кг, при движении колеса с плавной изолированной неровностью на поверхности катания определяется по формуле:

, (1.15)

, (1.16)

где е – расчетная глубина плавной изолированной неровности на поверхности катания колеса, принимается равной 2/3 от предельной допускаемой глубины неровности, е=0,067 см;

у_мах – максимальный дополнительный прогиб рельса при прохождении колесом конусоидальной неровности, отнесенной к единице глубины неровности, у_мах = 1,47, см.

Максимальная эквивалентная нагрузка , кг, для расчетов напряжений в рельсах от изгиба и кручения определяется по формуле:

, (1.17)

где - динамическая максимальная нагрузка от колес на рельс, кг;

μ_i – ординаты линии влияния изгибающих моментов рельса в сечениях пути, расположенных под колесными нагрузками от осей экипажа, смежных с расчетной осью (см. табл. 1.6);

Р_ср – среднее значение вертикальной нагрузки колеса на рельс, кг.

Максимальная эквивалентная нагрузка , кг, для расчетов напряжений и сил в элементах подрельсового основания определяется по формуле:

_{, (1.18)}

где - динамическая максимальная нагрузка от колес на рельс, кг;

η_i – ординаты линии влияния прогибов рельса в сечениях пути, расположенных под колесными нагрузками от осей экипажа, смежных с расчетной осью (см. табл. 1.6);

Р_ср – среднее значение вертикальной нагрузки колеса на рельс, кг.

Определение расчетной оси

Для получения наибольших напряжений в рельсах необходимо иметь от системы заданных сил максимальное значение изгибающего момента , а для напряжений на шпале, в балласте и на основной площадке земляного полотна – максимальное значение нагрузки на шпалу . Они возникают под одним из колес расчетной оси.

При определении наибольших напряжений от изгиба и кручения в рельсах от воздействия эквивалентной нагрузки за расчетную ось принимается первая ось (рис. 1.1). Аналогично принимается при расчетах наибольших напряжений и сил в элементах подрельсового основания от воздействия эквивалентной нагрузки .

Рисунок 1.1 - Схема для определения наименее выгодного положения нагрузки (выбора расчетной оси).

Максимальные напряжения изгиба и кручения в рельсах при воздействии вертикальных внецентренно приложенных и горизонтальных поперечных сил от колес подвижного состава определяются по формулам:

, (1.19)

где σ _п-о – осевое напряжение в подошве рельса, кг/см²;

σ _п-к – напряжение в кромке подошвы рельса, кг/см²;

σ _г-к – напряжение в кромке головки рельса, кг/см²;

W_n – момент сопротивления рельса относительно наиболее удаленного волокна на подошве, см³ (см. табл. 1.5);

К – коэффициент относительной жесткости рельсового основания и рельса, см ^-1;

- максимальная эквивалентная нагрузка для расчетов напряжений в рельсах от изгиба и кручения, кг;

z_г и z_n – расстояние от горизонтальной нейтральной оси до крайних волокон соответственно головки и подошвы с учетом износа, см (см. табл. 1.5);

b_г и b_n – ширина соответственно головки и подошвы рельса, см (см. табл. 1.5);

- коэффициент перехода от осевых напряжений к кромочным, ;

- расчетное допускаемое напряжение в рельса от поездной нагрузки, кг/см².

Максимально напряжение в прокладках на железобетонных шпалах σ_пр, кг/см², определяется по формуле:

, (1.20)

где ω – площадь подкладки, см² (см. табл. 1.5).

Максимально напряжение в балласте под шпалой σ_б, кг/см², определяется по формуле:

, (1.21)

где Q– нагрузка на шпалу от рельса, кг;

- площадь полушпалы с поправкой на изгиб, см² (см. табл. 1.5);

l_ш – расстояние между осями шпал, см (см. табл. 1.5);

- максимальная эквивалентная нагрузка для расчетов напряжений в элементах подрельсового основания, кг.

Полученные в результате расчета напряжения σ_пр и σ_б сравнивают с допускаемыми [σ_пр] и [σ_б].

Превышение расчетных максимальных напряжений в рельсах σ_п-к,

σ_г-к над допускаемыми [σ_б] указывает на необходимость уменьшения скорости движения поездов по условию прочности пути.

Превышение расчетных напряжений над допускаемыми в пределах 30 % не является поводом для уменьшения скорости движения поездов.

Нормальные напряжения σ_h, кг/см², в балласте на глубине h от подошвы шпалы по расчетной вертикали определяется по формуле:

, (1.22)

где и - напряжения от воздействий соответственно 1-й и 3-й шпал, лежащих по обе стороны от расчетной шпалы, кг/см²;

- напряжения от воздействий 2-й шпалы (расчетной) в сечении пути под колесом, кг/см².

Рисунок 1.2 - Расчетная схема определения напряжений на основной площадке земляного полотна.

Нормальное напряжение в балластом слое и на основной площадке земляного полотна определяются на глубине h от подошвы шпалы в сечении пути под расчетным колесом. Расчетное колесо располагается по направлению оси шпалы.

Напряжение от воздействия 2-й шпалы (расчетной) в сечении пути под колесом, σ_h2, кг/см², определяется по формуле:

, (1.23)

где æ – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения давления вдоль шпалы и пространственность приложения нагрузки, для пути с железобетонными шпалами, æ = 0,7;

m – переходный коэффициент от осредненного по ширине шпалы давления на балласт к давлению под осью шпалы, при m< 1 принимается m = 1, при m> 2 принимается m =2,

, (1.24)

где С_1, С₂ – коэффициенты, зависящие от ширины нижней постели шпалы b и глубины h, для железобетонных шпал b = 27,5 см.

_{, (1.25)}

где σ_б – расчетное напряжение в балласте в подрельсовом сечении.

, (1.26)

где А – коэффициент, учитывающий расстояние между шпалами l_ш, ширину шпалы b и глубину h.

_(1.27)

Углы и , радиан, определяются по формулам:

_{, (1.28)}

_где и – средние значения напряжений по подошве соседних с расчетной шпалы, кг/см².

Напряжения в балласте под соседними с расчетной шпалами определяется из условия максимальной динамической нагрузки расчетного колеса, расположенного над расчетной шпалой, и средних нагрузок от остальных колес.

, (1.29)

где η_lш– ордината линии влияния перерезывающей силы, при x=l_ш;

–ордината линии влияния перерезывающей силы, при x=l₁+ l_ш;

–ордината линии влияния перерезывающей силы, при x=l₁–l_ш;

Для расчета верхнего строения пути на прочность принимаем вагоны 4-осные на тележках ЦНИИ-ХЗ. Характеристики 4-осного вагона приведены в таблице 1.4.

Таблица 1.4 - Характеристики 4-осного вагона

Тип и серия подвижного состава	Рст, кг	qк , кг	Ж, кг/мм	d, см	n, шт	fст, мм	Li, см	l0	Vконстр. км/ч
4-осные на тележках ЦНИИ-ХЗ	11000	995	200	95	2	48	185	675	120

Характеристика пути:

Рельсы типа Р65 новые; шпалы железобетонные; подкладки ЖБР-65Ш; эпюра шпал в кривой - 2000 шт/км; радиус кривой R = 718 м; балласт щебеночный, толщина под шпалой 0,40 м; толщина песчаной подушки 0,20 м.

Расчетные параметры, необходимые для определения нагрузок на путь и напряжений в элементах верхнего строения пути приведены в таблице 1.5.

Таблица 1.5 - Расчетные параметры верхнего строения пути

Расчет:

Характеристики

Список файлов ВКР