Диплом Коновалов (1207497), страница 3

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

Текст из файла (страница 3)

Для опреде-ления влияния соседних колес тележки (  Pср и  Pср ) на величину соответственноизгибающего момента М и нагрузки на шпалу Q следует выбрать расчетную ось.Для определения расчетной оси каждое колесо из группы колес поочереднопринимается за расчетное, остальные колеса в это время считаются соседними.Максимальные напряжения в элементах верхнего строения пути определяютсяпо формулам:- в подошве рельса от его изгиба под действием момента М:IPэквM0 ,Wп 4kWп(1.20)- в кромках подошвы рельса:IPэкв k  f л  f,4kW(1.21)- в шпале на смятие под подкладкой (при деревянной шпале) и впрокладке при железобетонной шпале:Лист17klш IIPэкв2,(1.22)klQII ш Pэкв 2,(1.23)ш ГQ- в балласте под шпалой:б где Wп – момент сопротивления рельса относительно его подошвы, см3 [6, прил.1табл.5];f – коэффициент перехода от осевых напряжений в подошве рельса к кромочным, учитывающий действие горизонтальных нагрузок на рельс и эксцентриситетприложения вертикальной нагрузки [6, прил.1 табл.2]; – площадь рельсовой подкладки, см2 [6, прил.1 табл.7];2  – площадь полушпалы с учетом поправки на ее изгиб, см [6, прил.1табл.7];Расчетная формула для определения нормальных напряжений  h в балласте (втом числе и на основной площадке земляного полотна) на глубине Н от подошвышпалы по расчетной вертикали имеет вид:бh  бh1  бh2  бh3 ,(1.24)где б h и б h – напряжения от воздействия соответственно 1-ой и 3-ей шпал, ле13жащих по обе стороны от расчетной шпалы;б h2 – напряжения от воздействия 2-ой шпалы (расчетной) в сечении пути подрасчетным колесом.Нормальные напряжения в балластном слое и на основной площадке земляного полотна определяются на глубине h от подошвы шпалы в сечении пути подрасчетным колесом.

Расчетное колесо располагается по направлению оси шпалы.Напряжение от воздействия расчетной шпалы в сечении пути под колесом,кгс/ см², определяется по формуле:бh2   0,635mC1  1,275(2  m)C2  б ,(1.25)где  – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения давлениявдоль шпалы и пространственность приложения нагрузки. Для пути с железобетонными шпалами  =0,7;Лист18m – переходный коэффициент от осредненного по ширине шпалы давленияна балласт к давлению под осью шпалы, при m <1 принимается m = 1, при приm >2 принимается m = 2,8,91,ббр  4,35m(1.26)C1, С2 – коэффициенты, зависящие от ширины нижней постели шпалы b иглубины h.

Для железобетонных шпал b=27,5 см.C1 bb3,2h 24h 3(1.27)C2 bh,b  4h 2(1.28)2где  б – расчетное напряжение в балласте в подрельсовом сечении, кг/см2;бh1  Б1 А ,(1.29)бh3  Б3 А ,(1.30)где A – коэффициент, учитывающий расстояние между шпалами l ш , ширину шпалы b и глубину h и определяется по формуле:А  1   2  0,5(sin 21  sin 2 2 ) ,(1.31)Углы 1 и  2 (в радианах) между вертикальной осью и направлениями от кромки шпалы до расчетной точки (рисунок 1.1) определяются по формулам:1  arctglш  0,5b,h(1.32) 2  arctglш  0,5b,h(1.33) б1 ,  б 3 – средние значения напряжений по подошве соседних с расчетнойшпал, кг/см².Приведенные формулы применимы при h  15 см.Лист19l1l2l1+lшlш+l1+l2lшРдинРсрРсрhОРисунок 1.1 – Учет нагрузок от осей экипажа при определении напряженийна основной площадке земляного полотнаНапряжения в балласте под соседними с расчетной шпалами определяются поформуле:бб1 klш IIPэкв б1 ,2IImaxPэквб1  Pдин  lш  Pср ( 2  3 ) ,бб 3 klш IIPэкв б 3 ,2IImax Pэквб 3  Pдин  lш  Pср ( 2  3 ) ,(1.34)(1.35)(1.36)(1.37)где  l – ордината линии влияния перерезывающей силы, определяется по [7,шприл.2]; i – то же при двухосной тележке - 1 при х = l1 + lш ,  2 =0; при трехосной те-лежке - 1 при х = l1 - lш ,  2 при х = l2 + lш (рисунок 1.3); i – то же при двухосной тележке - 1 при х = l1- lш ,  2 =0; при трехосной те-лежке - 1 при х = l1+ lш ,  2 при х = l2 - lшИсходные данные для расчета: подвижная нагрузка локомотив 2ТЭ10В,V=60 км/ч, кривая R=300 м, шпалы железобетонные.Ppmax  109  (7,9  8,0 104  602 )  1175 кг,Pср  11500  0,75 1175  12381 кг,Лист20S p  0,08 1175  94 кг,1100-1 0,014214 см ,64  2,110  3208к4Sнп  0,565  108  0,931  0,87  0,322  1  51Sинк  0,735  0,403 S ннк 11002230  12381  60  733, 40 кг,0, 0142141100 0,047  1077,37 кг0,0142140,052  0,403 1100  602 22301052 0,014214 1100  3,26  0,0142142  2230 94,4 кгS  942  733,402  0,95  94,42  0,05 1077,37 2  783,08 кгmaxPдин 12381  2,5  783,08  14338,7 кг2ТЭ10В, трехосная тележка, колесная формула 185-185, т.е.

L1= L2=1Lmin=185 см, L0 = 370 см, Pср =12800 кг при скорости 60 км/ч, к =0,014214 см ,maxPдин 14338,7 кг.х3,14I 55 см  185 см , следовательно за расчетную ось при расчете Pэкв4  0,014214принимаем первую ось.х3  3,14 165,7 см  185 см , следовательно за расчетную ось при расчете4  0,014214IIпринимаем первую ось.PэквТогда для второй оси тележки KL1  0,014214 185  2,63 и ординаты линий влиянияимеют 2 =-0,0982значенияи 2 =-0,0276;длятретьейосиK ( L1  L2 )  0,014214  370  5,26 соответственно  3 =0,0073 и  3 =0,0019;IPэкв 14338,7  (0,0982  0,0073) 12381  13213,3 кгIIPэкв 14338,7  (0,0276  0,0019) 12381  14020,5 кг0 13213,32 557,3 кг/см4  0,014214  4172 k  1,64  557,3  914 кг/смш Г0,014214  51214020,5  9,81 кг/см2  518Лист210,014214  51214020,5  1,64 кг/см2  3092б C1 27,527,53 0,2252  60 24  603C2 27,5  60 0,10927,52  4  602m8,9 1,49  11,64  4,35 h  0,7  0,635 1,49  0,225  1,275  (2  1,49)  0,1091,64  0,32 кг/см221  arctg51  0,5  27,5 0,823 рад602  arctg51  0,5  27,5 0,555 рад60А  0,823  0,555  0,5  (sin 2  0,823  sin 2  0,555)  0,273 радIImaxPэквб1  Pдин  lш  PсрiKlш  0,014214  51  0,72 , следовательно  l =0,6869;ш 2 при х = 185+51=236 см, 3 =0Kl1  0,014214  236  3,35 ,  2 =-0,0414IIPэквб1  14338,7  0,6869  12381(0,0414  0)  9336,7 кг0, 014214  512 9336, 7  1, 09 кг/см2  3092 Á1  2 при х = 185-51=134 см 3 =0Kl1  0,014214 134  1,90 ,  2 =0,0932IIPэквб 3  14338,7  0,6869  12381(0,0932  0)  11003,2 кг Б3 0,014214  51211003,2  1,29 кг/см2  3092h 10, 72 0, 255 1, 09  0, 062 кг/см3,14Лист22h 30, 72 0, 255 1, 29  0, 073 кг/см3,142 h  0,062  0,367  0,073  0,502 кг/смДля четырехосного вагона на тележках ЦНИИ-ХЗ-0 в кривой радиусом334 м произведены расчеты напряжений в рельсе, в прокладке, в балласте и наосновную площадку земляного полотна на ЭВМ.

Результаты расчетов приведены в Приложении. Графики зависимости напряжений от модуля упругости, статической нагрузки при скорости движения 60 км/ч в кривой радиусом 300 мпредставлены на рисунках 1.2, 1.3.1.2.3 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.Рассмотрим условие предельного равновесия колесной пары, когда левоеколесо на рельсе А несколько приподнялось и опирается на рабочую грань головки рельса своим гребнем в точке О.

На рисунке 1.4 показаны внешние силыи моменты, действующие на рельсы.Рекомендуется определять вертикальные нагрузки на шейки оси от обрессоренной части экипажа в прямом участке путиP1ш  Pст  qkP2ш  ( Pст  qk )(1  k д )(1.38)(1.39)Лист23Рисунок 1.2 – Графики зависимостей напряжений в элементах верхнего строения путиот модуля упругостиЛист24Рисунок 1.3 – Графики зависимостей напряжений в элементах верхнего строения путиот статической нагрузкиЛист25М1а1YрР1-шЦТJнSшa2Р Р2-шHцРM221lрF1CAN10F2τN2BS1cР1-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 центробежной силы; N1 и N2 - реакции рельсов;Рисунок 1.4 - Расчетная схема определения устойчивости колеса на рельсегде к Д – коэффициент динамики (табл.4.5)[5];Pст – статическая нагрузка от колеса на рельс, Н;q k – отнесенный к колесу вес необрессоренной части экипажа, Н.Величина непогашенного ускорения определяется по формулеа НП V2hgS13,6 2 R(1.40)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 QкузgnQкуз ( Н ц  I p )gnS ш(1.41)aНПа НП(1.42)Лист26где Qкуз – вес кузова вагона брутто, Н (табл.4 .38),[5];g – ускорение силы тяжести, g =9,81 м/с;n – число осей экипажа;H ц – расстояние от уровня головок рельсов до центра тяжести кузова(для груженого полувагона H ц =2 м);S ш – расстояние между серединами шеек колесной пары, S ш =2,036м;l р – расстояние от точки приложения силы Y р до точки контакта гребняколеса с рабочей гранью рельса l р =0,55 м.Вертикальные расчетные нагрузки на шейки оси вагона:P1шр  ( Pст  qk )  Pц(1.43)P2шр  ( Pст  qk )(1  k д )  Pц(1.44)Полные расчетные нагрузки от колес на головки рельсов:P1 p  P1шp  qk  Pст  Pц(1.45)P2 p  P2шр  qk (1  k )(1.46)Реакция рельса А определяется по формуле:N1  ( P1 p  P2 p  N 2 ) cos   (Y p  F2 ) sin (1.47)где F2 – сила трения бандажа колеса по поверхности катания головки рельса В:F2  f р N 2.(1.48)Реакция рельса В определяется, какN2 Р2 S1  М 2  М 1  Yрl рS1.(1.49)Коэффициент устойчивости против всползания гребня колеса на рельс определяется отношением сил, препятствующих подъему колеса, к силам вызывающим этот подъем:( Р1р  Р2р  N 2 )sin k.F1  (Yр  F2 ) cos(1.50)Лист27Исходные данные для расчета: рельсы Р65, шпалы железобетонные2000 шт/км, радиус кривой R=300 м, возвышение наружного рельса h=90 мм,V=60 км/ч.

Характеристика грузового вагона. Масса брутто Qбр =92,0 т, массакузова с грузом Qкуз = 84,4 т, необрессоренный вес, приходящийся на одно колесо, q k =9,95 кН. Высота центра тяжести кузова H ц =2 м. Диаметр колеса0,95 м, радиус шейки оси 0,075 м, расстояние до приложения рамной силы l p=0,55 м.Расчет проводится в режиме тяги и торможения тяжеловесного поезда спродольной тормозной силой 0; 700 и 1000 кН.а нп6020.090=- 9.81= 0.28 м/с223, 6 × 3001.600ΔPц =kд =84.4×10×(2 - 0.55)0.28 = 4.29 кН9.81× 4× 2.036PpPст - q=200 10 +16×10-4 ×602 11500 - 995= 0.30P1-шр =(115-9,95)+4,29=109,34 кНP2-шр =(115-9,95)(1+0,30)-4,29=132,28 кНP1-p =115+4,29=119,29 кНP2-p =132,28+9,95(1+0,30)=145,22 кНВеличины моментов: M1  P1шр  а1 , M2  P2шр  а 2M1=109,34∙0,264=28,87 кН∙мM2=132,28∙0,168=22,22 кН∙мПри ускорении a нп =0,28 м/с2 рамные силы составят: Yp-1=44 кН; Yp-2=69 кН;Yp-3=84 кН [2, рис.

Характеристики

Список файлов ВКР