Harin Nikolaj Viktorovich 2016 (1207508), страница 2

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

Текст из файла (страница 2)

Влияние допущений и неучтенных факторов компенсируется в расчетах введением коэффициента запаса К_н=1,3. Допускаемое расчетное напряжение от поездной нагрузки определяется из выражения

, (1.1)

где - допускаемое напряжение;

- температурные напряжения, действующие в рельсе.

За допускаемое напряжение принимается горизонтальный предел текучести рельсовой стали. По данным испытаний на растяжение стандартных образцов из рельсовой стали диаметром 10 мм среднее напряжение при остаточном удлинении образцов 0,2%, а так же их среднеквадратическое отклонение S_σ0,2=50. Температурное напряжение в звеньевом пути σ_t=35 МПа.

Исходя, из вышесказанного для звеньевого пути допускается расчетное напряжение:

в незакаленных рельсах МПа

в термоупрочненных рельсах Мпа

1.2.2 Расчет верхнего строения пути на прочность

1. Вертикальная динамическая максимальная нагрузка , кг, колеса на рельс определяется по формуле

, (1.2)

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

λ – нормирующий множитель, определяющий вероятность появления для расчетов принимаем λ=2,5;

S – среднее квадратическое отклонение динамической вертикальной нагрузки колеса на рельс, кг.

2. Среднее значение вертикальной нагрузки Р_ср, кг, колеса на рельс определяется по формуле

, (1.3)

где Р_ст – статическая нагрузка колеса на рельс, кг;

- динамическая максимальная нагрузка колеса на рельс, возникающая за счет колебания кузова на рессорах, кг.

3. Динамическая максимальная нагрузка колеса на рельс , кг, возникающая за счет колебания кузова на рессорах определяется по формуле

, (1.4)

где Ж – жесткость рессорного подвешивания, приведенная к колесу, кг/мм;

z_мах – динамический прогиб рессорного подвешивания, мм.

4. Среднее квадратическое отклонение динамической вертикальной нагрузки колеса от вертикальных колебаний S, кг, определяется по формуле

, (1.5)

где S_p – среднее квадратическое отклонение динамической нагрузки колеса на рельс от вертикальных колебаний надрессорного строения;

S_ип - среднее квадратическое отклонение динамической нагрузки колеса на рельс от сил инерции необрессоренных масс;

S_ннк - среднее квадратическое отклонение динамической нагрузки колеса на рельс от сил инерции необрессоренных масс;

S_инк - среднее квадратическое отклонение динамической нагрузки колеса на рельс от сил инерции необрессоренных масс.

5. Среднее квадратическое отклонение динамической нагрузки колеса на рельс от сил инерции необрессоренных масс , кг, при прохождении колесом изолированной неровности пути определяется по формуле

; (1.6

(1.7)

где α₁ – коэффициент, учитывающий род шпал, для деревянных шпал α₁=1,0;

β - коэффициент, учитывающий влияние типа рельсов на возникновение динамической неровности, для пути с рельсами Р65 β=0,87;

ε - коэффициент, учитывающий влияние материала и конструкции шпал на образование динамической неровности, принимаем для деревянных шпал ε=1;

γ – коэффициент, учитывающий влияние рода балласта на образование динамической неровности пути, для щебня γ=1;

l_ш – расстояние между осями шпал: при эпюре шпал 1840 шт./км l_ш =55см.; при 2000 шт./км - l_ш =51 см.;

U - модуль упругости рельсового основания, кг/см²;

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

q - вес необрессоренных частей экипажа, относительный к одному колесу, кг;

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

V – скорость движения экипажа, км/ч.

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

; (1.8)

, (1.9)

где α₀ – коэффициент, характеризующий отношение необрессоренной массы колеса к участвующей во взаимодействии массе пути;

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

U - модуль упругости рельсового основания, кг/см², U = 295 кг/см²,

V – скорость движения экипажа, км/ч;

q – вес необрессоренных частей экипажа, относительный к одному колесу, кг;

d – диаметр колеса, см.

Расчетная формула после подстановки известных численных значений приобретет вид

, (1.10)

8. Среднее квадратическое отклонение S_инк , кг, динамической нагрузки колеса на рельс то сил инерции необрессоренных масс , кг, при движении колеса с плавной непрерывной неровностью поверхности катания определяется по формуле

, (1.11)

, (1.12)

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

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

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

, (1.13)

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

μ_i – ординаты линии влияния изгибающих моментов рельса в сечения пути, расположенных под колесными нагрузками от осей экипажа, смежных с расчетной осью;

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

10. Максимальная эквивалентная нагрузка , кг, для расчетов напряжений в элементах подрельсового основания определяется по формуле

(1.14)

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;

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

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

(1.15)

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

σ _п-к – напряжение в кромке подошвы рельса,

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

W_n – момент сопротивления рельса относительно наиболее удаленного волокна на подошве, см³;

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;

b_г и b_n – ширина соответственно головки и подошвы рельса, см;

- коэффициент перехода от осевых напряжений к кромочным;

- расчетное допускаемое напряжение в рельса от поездной нагрузки.

12. Максимально напряжение под подкладками на деревянных шпалах σ_ш, кг/см², определяется по формуле

. (1.16)

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

, (1.17)

где - площадь полушпалы с поправкой на изгиб, см²;

ω – площадь подкладки,

l_ш – расстояние между осями шпал, см;

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

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

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

, (1.18)

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 1.4 - 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.

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

, (1.19)

где æ – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения давления вдоль шпалы и пространственность приложения нагрузки, для пути с деревянными шпалами æ = 0,8;

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

; (1.20)

С_1, С₂ – коэффициенты, зависящие от ширины нижней постели шпалы b и глубины h, для деревянных шпал 1 типа b = 25 см, согласно [2] для b = 25 см и h = 60 см принимаем С₁ = 0,205, С₂ = 0,100;

σ_б – расчетное напряжение в балласте в подрельсовом сечении.

(1.21)

где А – коэффициент, учитывающий расстояние между шпалами l_ш, ширину шпалы b и глубину h, согласно [2] для b = 25 см и h = 60 см принимаем ,А = 0,29.

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. Расчет напряжении приведен в таблице 1.1.

Для расчета верхнего строения пути на прочность принимаем электровоз «Ермак». Характеристики электровоза приведены в таблице 1.1.

Характеристики

Список файлов ВКР