Harin Nikolaj Viktorovich 2016 (1207508), страница 4

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

Текст из файла (страница 4)

Рисунок 1.6 – 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.

Моменты действующие на шейки оси определяется по формуле

(1.26)

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

, (1.27)

где r_k – радиус колеса, м

r_ш – радиус шейки оси, м.

У грузового вагона l_р= 0,475+0,075=0,550 м.

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

, (1.28)

где N₁ – нормальная к плоскости реакция рельса А;

- коэффициент трения скольжения колеса по рельсу А.

Реакция рельса А определяется по формуле

, (1.29)

где Р_1-р и Р_2-р - 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.

, (1.30)

где - коэффициент трения скольжения колеса по рельсу А;

Реакция рельса В определяется по формуле

, (1.31)

Коэффициент устойчивости против вползания колеса на рельс определяется по формуле

, (1.32)

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

, (1.33)

, (1.34)

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

, (1.35)

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

, (1.36)

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

; (1.37)

. (1.38)

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

; (1.39)

. (1.40)

Величина непогашенного ускорения определяется по формуле

, (1.41)

где V – скорость движения, км/ч;

R – радиус кривой, м;

h – возвышение наружного рельса, м;

S₁ – расстояние между осями рельсов, S₁ = 1,6 м.

Расчет устойчивости пути против поперечного сдвига:

, м/с²;

, кг;

, кг;

, кг;

, кг;

, кг;

, ;

, ;

, кг;

, кг;

, кг;

, кг;

Так как непогашееное ускорение получилось минимальный, просчитаем еще один вариант с максимальным значением =0.4м/c² и сравним полученные результаты

Расчет:

, кг;

, кг;

, кг;

, кг;

, кг;

, ;

, ;

, кг;

, кг;

, кг;

, кг;

Поскольку устойчивость колеса гарантируется только при коэффициенте устойчивости к ≥ 1,3,то в данном случае, оба варианта обеспечивают устойчивость колеса против вползания

1.2.4 Расчет устойчивости пути против поперечного сдвига

Поперечный сдвиг рельсошпальной решетки под поездом является прямой угрозой безопасности движения поездов. При неблагоприятных сочетаниях воздействующих на путь вертикальных и горизонтальных поперечных сил может произойти поперечный сдвиг рельсошпальной решетки по балласту, особенно загрязненному или в талом состояние [3].

Рисунок 1.7 – Расчетная схема определения поперечной устойчивости пути.

Р₁ и Р₂ – нагрузка от колеса на рельсы; Y_б – боковая сила; Q₁ и Q₂ – давление рельсов на шпалу; Н_ш-1 и Н_ш-z – поперечные силы, действующие на шпалу от двух рельсов; С₀ – начальное сопротивление смещению шпалы; F_тр – сила трения шпалы по балласту; f_р – коэффициент трения скольжения колеса по рельсу.

Из расчета на прочность известно, что

, (1.42)

где к_в – коэффициент относительной жесткости подрельсового основания и рельса, м^-1;

l – расстояние между осями шпал, м.

Удерживающая от сдвига шпал сила – сопротивление их поперечному перемещению в балласте определяется по формуле

, (1.43)

где С₀ – начальное сопротивление смещению шпал при отсутствии вертикальной нагрузки, С₀ = 2…6 кН;

F_тр – сила трения шпалы по балласту при наличии вертикальной нагрузки;

- коэффициент трения шпалы по балласту.

Поперечная сдвигающая сила является равнодействующей двух сил, приложенных к рельсам и определяется по формуле

, (1.44)

где f_p – коэффициент трения скольжения колеса по рельсу, f_p = 0,25…0,45.

Поскольку наибольшие боковые силы передаются, как правило, от первых направляющих колес, сила трения принимается со знаком минус.

Поперечна сдвигающая сила Н_ш-1, действующая на шпалу от наружного рельса, и поперечная сила Н_ш-2, действующая на шпалу от второго (внутреннего) рельса и препятствующая сдвигу, определяется по формуле

, (1.45)

, (1.46)

где к_г – коэффициент относительной жесткости подрельсового основания и рельса в горизонтальной плоскости, м^-1.

Суммарная сила, сдвигающая шпалу, определяется по формуле

(1.47)

При торможении в кривой возникает дополнительная поперечная сила, которая определяется по формуле

, (1.48)

где N_т – тормозная сила, т;

L_c – расстояние между центрами автосцепок вагона, м.

Коэффициент устойчивости пути против поперечного сдвига под поездом определяется отношением удерживающих и сдвигающих сил определяется по формуле

. (1.49)

После сокращения на l/2 формула примет вид

(1.50)

Рассмотрим случай предельного равновесия, т.е. примем n = 1. При этом получим

. (1.51)

Отсюда видно, что путь под поездом с осевой нагрузкой Р_ср оказывается в предельном равновесии, если поперечная боковая сила достигает величины

. (1.52)

После деления левой и правой части на величину Р_ср получим предельно допустимое отношение поперечной боковой силы к вертикальной:

, (1.53)

где f_ш – деревянные шпалы на щебне, f_ш = 0,35…0,40.

Путь можно считать устойчивым, если > .

Расчет:

, кг;

, кг;

, кг;

, кг;

, кг;

, кг;

Проверка выполнения условия: 0,82 > 0,81 – условие выполняется.

Так как условие > выполняется, то устойчивость пути против поперечного сдвига полностью обеспечивается.

Дополнительно былии определены напряжения в элементах верхнего строения пути на программе SYGMA, которые представлены ниже

Рисунок 1.8 Исходные данные для расчета напряжений

Рисунок 1.9 Результаты расчетовпосчитанные программой

По рассчитанным данным были построены графики «напряжения в зависимости от модуля упругости» и «напряжения в зависимости от нагрузки на ось» представлены на рисунке 1.10 и 1.11 соответственно

Рисунок 1.10 Напряжения в зависимости от модуля упругости.

Рисунок 1.11 Напряжения в зависимости от осевой нагрузки.

Данные рисунков 1.10 и 1.11 показываю чтопри модуле упругости выше 800 кс/см2 превышает допустимую норму и следует предпринимать следующие мероприятия; при модуле упругости выше 1500 кс/см2 тоже превышает допустимую норму и следует предпринимать следующие мер ; при нагрузке более 20 т/ось превышает допустимую норму, следует принять меры по увеличению балласта под шпалой или увеличение эпюры шпал.

2 ПРОДОЛЬНЫЙ ПРОФИЛЬ И ПЛАН ПУТИ

2.1 Анализ отступлений, имеющихся в продольном профиле и плане линии, от требований технических указаний на проектирование усиленного капитального ремонта пути

В качестве источников использовались нормативные документы [6]и [7].

Продольный профиль железной дороги представляет собой развернутую на плоскость вертикальную цилиндрическую поверхность, проходящую через трассу. Изображение трассы на этой развертке называется проектной линией продольного профиля. Кроме того, на продольном профиле изображается линия поверхности земли, указывают характеристики грунтов, искусственных сооружений и другие линейные сооружения. На переустраиваемых железных дорогах на продольном профиле наносится линия в уровне существующей головки рельса (на криволинейных участках пути – внутреннего рельса) и проектная линия в уровне проектируемой головки рельса. Проектная линия состоит из прямолинейных элементов, горизонтальных либо наклоненных под различным углом к горизонту и в необходимости сопрягаемых в местах их пересечения кривыми. Элементами проектной линии продольного профиля кратко называют элементами продольного профиля.

Элементы продольного профиля и плана (включая прямолинейные и криволинейные участки) иногда называют элементами трассы. Они определяют строительные и эксплуатационные характеристики железной дороги. Чем меньше длина и круче уклоны элементов профиля, чем чаще изменяются направления прямых в плане и меньше радиусы сопрягающих их кривых, тем меньше может быть объем земляных работ при сооружении железной дороги и ее строительной стоимости. Но при этом могут ухудшаться эксплуатационные показатели трассы: возрастут время хода поездов, расход электрической энергии или топлива.

Изменение положения трассы в пространстве не должно вызвать чрезмерных динамических воздействий на путь и подвижный состав и не должно создавать неудобства пассажирам, т.е. должно удовлетворять требованию плавности движения поездов:

Характеристики

Список файлов ВКР