Диплом Наприенко (1207510), страница 3

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

Текст из файла (страница 3)

Увеличение статической нагрузки с 115 кН (23 т/ось) до150 кН (30 т/ось) повышает уровень напряжений в элементах верхнего строенияпути в 1,23 раза. Расчетные величины напряжений не превышаю оценочных критериев прочности.На рисунке 1.4 приведены графики зависимостей напряжений в элементахверхнего строения пути при четырех значениях модуля упругости (50, 100, 150 и200 МПа). При повышении модуля упругости кромочные напряжения в подошверельса к уменьшаются в 1,14 раза, а напряжения в прокладке ш и в балласте подшпалой б увеличиваются в 1,30 раза.

Расчетные величины напряжений не превышаю оценочных критериев прочности.Лист22Рисунок 1.3 – Зависимость напряжений в элементах верхнего строения путиот статической нагрузкиЛист23Рисунок 1.4 – Зависимость напряжений в элементах верхнего строения путиот модуля упругостиЛист241.2.3 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 1.5) [10].Коэффициентом устойчивости называется отношение всех сил, препятствующих подъему колеса, к силам, вызывающим этот подъем.

Силы подъемаколеса действуют в плоскости С-С и направлены вверх, в сторону, обратнуюсоскальзыванию гребня, а силы сопротивления действуют в этой же плоскости,но направлены вниз, в сторону соскальзывания гребня по рабочей грани головки. Силы подъема колеса действуют в той же плоскости, но направлены вверх,в сторону, обратную соскальзыванию гребня.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.М1JнSша1YрР1-шЦТa2РР 2-шHцРM221lрF1CAN10cF2τN2BS1Р1-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 1.5 - Расчетная схема для определения устойчивости колеса на рельсеНа расчетной схеме вертикальная нагрузка от кузова на колесную парупредставлена силами Р1-ш и Р2-ш , которые в статике принимаются равными.Лист25При движении происходит уменьшение или увеличение вертикальных нагрузокот колебаний кузова на рессорах.

Появление дополнительных сил равновероятно на правой и левой стороне колесной пары.Рекомендуется определять вертикальные нагрузки на шейки оси от обрессоренной части экипажа в прямом участке путиP1ш  Pст  qk ,(1.40)P2ш  ( Pст  qk )(1  k д ) ,(1.41)где к Д – коэффициент динамики (табл.4.5)[10]; Pст – статическая нагрузка отколеса на рельс, Н; q k – отнесенный к колесу вес необрессоренной части экипажа, Н.Величина непогашенного ускорения определяется по формулеа НПV2hg,2S13,6 Rгде V – скорость движения, км/ч; R – радиус кривой, м;(1.42)h– возвышение на-ружного 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 QкузgnaНП ,Qкуз ( Н ц  I p )gnS ша НП ,(1.43)(1.44)где Qкуз – вес кузова вагона брутто, Н (табл.4 .38),[10]; g – ускорение силы тяжести, g =9,81 м/с; n – число осей экипажа; H ц – расстояние от уровня головокрельсов 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 – расстояниеот точки приложения силы Yр до точки контакта гребня колеса с рабочей гранью рельса l р =0,55 м.Вертикальные расчетные нагрузки на шейки оси вагона:P1шр  ( Pст  qk )  Pц ,(1.45)Лист26P2шр  ( Pст  qk )(1  k д )  Pц .(1.46)Полные расчетные нагрузки от колес на головки рельсов:P1 p  P1шp  qk  Pст  Pц ,(1.47)P2 p  P2шр  qk (1  k ) .(1.48)Реакция рельса А определяется по формуле:N1  ( P1 p  P2 p  N 2 ) cos   (Y p  F2 ) sin  ,(1.49)где F2 – сила трения бандажа колеса по поверхности катания головки рельса В:F2  f р N2 .(1.50)Реакция рельса В определяется, какN2 Р2 S1  М 2  М 1  Yрl рS1.(1.51)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 .F2  (Y р  F1 ) cos (1.52)Расчет коэффициента устойчивости против вкатывания гребня колеса нарельс проведем при следующих исходных данных: рельсы Р65, шпалы железобетонные 2000 шт/км, радиус кривой R=595 м, возвышение наружного рельсаh=100 мм, V=80 км/ч.

Характеристика грузового вагона: масса брутто Qбр=92,0 т, масса кузова 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, диаметрколеса 0,95 м, радиус шейки оси 0,075 м, расстояние до приложения рамнойсилы l p =0,55 м.Расчет проводится в режиме тяги и торможения тяжеловесного поезда спродольной тормозной силой 0; 700 и 1000 кН.а нп 8020.109.81 0.22 м / с223, 6  5951.6ΔP=84.4×10×(2-0.55)0.22=3.37 кН9.81×4×2.036Лист27kд =PpPст -q=200 10+16×10-4 ×802 11500-995=0.39P1-шр =(115-9,95)+3,37=108,42 кНP2-шр =(115-9,95)(1+0,39)-3,37=142,65 кНP1-p =115+3,37=118,37 кНP2-p =142,65+9,95(1+0,39)=156,48 кНВеличины моментов: M 1  P1шр  а1 , M 2  P2шр  а2M1=108,42∙0,264=28,62 кН∙мM2=142,65∙0,168=23,97 кН∙мОпределим реакцию рельса В при трех величинах рамной силы, которыеполучим из рис. 4.20 [10] при ускорении a нп =0,22 м/с2:Yp-1 =42 кН; Yp-2 =66 кН; Yp-3 =83 кН;N 2-1 =156.48×1.564+23.97-28.62-42×0.55=138.74 кН1.564N 2-2 =156.48×1.564+23.97-28.62-66×0.55=130.30 кН1.564N 2-3 =156.48×1.564+23.97-28.62-83×0.55=124.32 кН1.564Силы трения F2 при трех значениях Y p :F2-1 =0,25∙138,74=34,69 кН,F2-2 =0,25∙130,30=32,58 кН,F2-3 =0,25∙124,32=31,08 кН,Реакция рельса А:N1-1 =(118,37+156,48-138,74)cos60°+(42+34.69)sin60°=134.47 кНN1-2 =(118,37+156,48-130,30)cos60°+(66+32.58)sin60°=157.65 кНN1-3 =(118,37+156,48-124,32)cos60°+(83+31.08)sin60°=174.06 кНСила трения F1 равна:F1-1 =0,25∙134,47=33,62 кНF1-2 =0,25∙157,65=39,41 кНЛист28F1-3 =0,25∙174,06=43,52 кНКоэффициенты устойчивости колеса на рельсе:k1 =118.37+156.48-138.74 sin60 =1.6433.62+  42+34.69  cos60k2 =118.37+156.48-130.30  sin60 =1.4139.41+  66+32.58 cos60k3 =118.37+156.48-124.32 sin60 =1.3043.52+  83+31.08 cos60Вывод: Устойчивость колеса грузового вагона обеспечивается при всехтрех режимах ведения поезда, т.к.

k≥1.3.1.2.4 Расчет устойчивости против поперечного сдвига путиПоперечный сдвиг рельсошпальной решетки под поездом является прямойугрозой безопасности движения поездов. При неблагоприятных сочетанияхвоздействующих на путь вертикальных и горизонтальных поперечных сил может произойти поперечный сдвиг рельсошпальной решетки по балласту, особенно загрязненному или в талом состояние. Расчетная схема приведена на рисунке 1.6 [10].P1P2Рср fрYбQ1С0Q2Hш-1Hш-2FтрР1 и Р2 - нагрузка от колес на рельсы; Yб – боковая сила; Q1 и Q2 – давление рельсов нашпалу; Нш-1 и Нш-2 – поперечные силы, действующие на шпалу от двух рельсов; С0 – начальное сопротивление смещению шпалы; Fтр – сила трения шпалы по балласту; fр – коэффициент трения скольжения колеса по рельсу.Рисунок 1.6 - Расчетная схема определения поперечной устойчивости путиПри максимальной вероятной поперечной силе Yб в расчетах на устойчивость против поперечного сдвига рельсошпальной решетки приняты средниезначения вертикальных нагрузок, т.

е. Р1=Р2=Рср. Отсюда и Q1=Q2=Qср.Вертикальное давление от рельса на шпалу определяется:Лист29Qkl2Pср ,(1.53)где k – коэффициент относительной жесткости подрельсового основания ирельса, м-1; l – расстояние между осями шпал, м.Удерживающая от сдвига шпалу силаT  C0  2Qfш  C0  2 Pсрklfш ,2(1.54)где f ш – коэффициент трения шпал о балласт; C0 – начальное сопротивлениесмещению шпалы при отсутствии вертикальной нагрузки.Полная горизонтальная нагрузка на путьH1  Yб  Pср  тр,(1.55)где  тр – коэффициент трения скольжения колеса по рельсу.Сдвигающая шпалу сила, передающаяся от направляющего рельсаH ш1  Ykгl,2(1.56)и сдвигающая сила, передающаяся от противоположного колеса той же колесной парыHш2  Pср трkгl,2(1.57)где k г – коэффициент относительной жесткости подрельсового основания ирельса в горизонтальной плоскости, м-1.Следовательно, итоговая сдвигающая шпалу силаHш  Hш1  Hш2  (Y  Pср тр )kгl,2(1.58)Отношение удерживающей силы к сдвигающей дает коэффициент запасаустойчивости против сдвигаklfшT2n,H ш (Y  P  ) k г lср тр2C0  2Pср(1.59)Предельно допустимое отношение поперечной боковой силы к вертикальной как условие обеспечения против поперечного сдвига путиЛист30 Yб  2С0k 2f ш  тр , kг Pср  Pср lk г(1.60)где C0 – коэффициент, зависящий от степени уплотнения, загрязненности ивлажности балласта, C0 =2…6кН;  тр – коэффициент трения скольжения колесапо рельсу при повороте в горизонтальной плоскости,  тр =0,25…0,45;Так коэффициент относительной жесткости k г для пути с рельсами Р65 нажелезобетонных шпалах находится по формулеkг 4Uг.4EIг(1.61)Расчет устойчивости против поперечного сдвига пути проведем при следующих исходных данных: рельсы Р65 на железобетонных шпалах с эпюрой2000 шт/км, балласт щебеночный, состояние пути удовлетворительное (fш=0,45,fр =0,25, Со=4 кН), радиус кривой 595 м, возвышение наружного рельсаh=100 мм.

Характеристики

Список файлов ВКР