PotapovAleksejAleksandrovich2016 (1207553), страница 2

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

Текст из файла (страница 2)

1.2.2 Расчеты пути на прочность подрельсового основания

1.2.2.1 Определение вертикальной динамической максимальной нагрузки от колеса на рельс

Вертикальная динамическая максимальная нагрузка от колеса на рельс определяется по формуле

, (1.1)

где - среднее значение вертикальной нагрузки колеса на рельс, кг;

- среднее квадратическое отклонение динамической вертикальной нагрузки колеса на рельс, кг;

- нормирующий множитель, определяющий вероятность появления максимальной динамической вертикальной нагрузки.

Для расчетов принята вероятность возникновения равная 0,994, т.е. из 1000 случаев прохода колеса в расчетном сечении только в 6 случаях возможно превышение , при этом значение =2,5.

Среднее значение вертикальной нагрузки колеса на рельс определяется по формуле

, (1.2)

где - статическая нагрузка колеса на рельс, кг [7, прил.1 табл.1]

( =11000 кг для 4-осных вагонов на тележках ЦНИИ-Х3);

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

Динамическая нагрузка колеса на рельс с использованием эмпирических зависимостей динамических прогибов рессорного подвешивания от скоростей движения V определяется по формуле

, (1.3)

где - жесткость рессорного подвешивания, приведенная к колесу, кг/мм

[7, прил.1 табл.1] ( =200 кг/мм);

-динамический прогиб рессорного подвешивания, мм [7, прил.1 табл.3].

Среднее квадратическое отклонение динамической вертикальной нагрузки колеса на рельс S от вертикальных колебаний, кг, определяется по формуле 1.4 композиции законов распределения его составляющих

, (1.4)

где - среднее квадратическое отклонение динамической нагрузки колеса на рельс от вертикальных колебаний надрессорного строения, кг, определяется по следующей формуле

, (1.5)

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

, (1.6)

, (1.7)

или после подстановки получаем

, (1.8)

где - коэффициент, учитывающий род шпал (железобетонные шпалы – 0,931);

- коэффициент, учитывающий влияние типа рельсов на возникновение динамической неровности, зависящий от типа рельсов (для рельсов Р65 он равен 0,87);

- коэффициент, учитывающий влияние материала и конструкции шпалы на образование динамической неровности пути (принимается для железобетонных шпал равным 0,322);

- коэффициент, учитывающий влияние рода балласта на образование динамической неровности пути, принимается: для щебня, асбеста и сортированного гравия равным 1,0 для карьерного гравия и ракушечника 1,1, для песка 1,5;

- расстояние между осями шпал;

- модуль упругости рельсового основания, кг/см² [7, прил.1 табл.6] ( =1100 кг/см²);

К – коэффициент относительной жесткости рельсового основания и рельса, см^-1 , рассчитывается по формуле

, (1.9)

q – вес необрессоренных частей экипажа, отнесенный к одному колесу, кг
[7, прил.1 табл.1]( q = 995 кг);

V – скорость движения экипажа, км/ч.

Среднее квадратическое отклонение динамической нагрузки колеса на рельс от сил инерции необрессоренной массы при движении колеса с плавной непрерывной неровностью на поверхности катания определяется по формуле

, (1.10)

, (1.11)

где - коэффициент, характеризующий отношение необрессоренной массы колеса и участвующей во взаимодействии массы пути (для железобетонных шпал – 0,403);

- коэффициент, характеризующий степень неравномерности образования проката поверхности катания колес, принимаемый для электровозов, тепловозов, моторвагоного подвижного состава и вагонов равным 0,23;

- диаметр колеса, см [7, прил.1 табл.1] ( =95 см).

Расчетная формула после подстановки известных численных значений приобретает вид

, (1.12)

Среднее квадратическое отклонение динамической нагрузки колеса на рельс от сил инерции необрессоренной массы , возникающих из-за наличия на поверхности катания плавных изолированных неровностей определяется по формуле

, (1.13)

, (1.14)

где е - расчетная глубина плавной изолированной неровности на поверхности катания колеса, принимаемая равной 2/3 от предельной допускаемой глубины неровности [7, прил.1 табл.4] ( е=0,067 см);

- максимальный дополнительный прогиб рельса при прохождении колесом косинусоидальной неровности, отнесенной к единице глубины неровности.

Для подавляющего числа расчетных случаев при скорости движения более 20 км/ч = 1,47.

Окончательно формула для определения приобретает вид

, (1.15)

Расчет:

Исходные данные:

Четырехосный вагон на тележках ЦНИИ-Х3; V=60 км/ч; кривая R=240 м; шпалы ж/б.

кг,

кг,

кг,

см^-1,

кг,

кг,

кг,

кг,

кг.

1.2.2.2 Определение эквивалентных нагрузок на путь

При определении эквивалентных нагрузок принимается максимальная вероятная нагрузка расчетного колеса и среднее значение нагрузок соседних колес.

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

, (1.16)

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

- ординаты линии влияния изгибающих моментов рельса в сечениях пути, расположенных под колесными нагрузками от осей экипажа, смежных с расчетной осью.

Величина ординаты может быть определена по формуле (1.17)

, (1.17)

где - коэффициент относительной жесткости рельсового основания и рельса, см =0,014214 см (п.1.2.2.1);

- расстояние между центром оси расчетного колеса и колеса i-той оси, смежной с расчетной [6, прил.1 табл.1];

- основание натуральных логарифмов (е = 2,72828...).

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

, (1.18)

где - ординаты линии влияния прогибов рельса в сечениях пути, расположенных под колесными нагрузками от осей экипажа, смежных с расчетной осью.

, (1.19)

Величины функций и для различных значений kx, приведены в [6, прил.2].

Нагрузка от расчетного колеса считается , а от соседних - . Для определения влияния соседних колес тележки ( и ) на величину соответственно изгибающего момента М и нагрузки на шпалу Q следует выбрать расчетную ось.

Для определения расчетной оси каждое колесо из группы колес поочередно принимается за расчетное, остальные колеса в это время считаются соседними.

При определении наибольших напряжений от изгиба и кручения в рельсах от воздействия эквивалентной нагрузки за расчетную ось принимается:

- при двухосной тележке – первая ось;

- при трехосной тележке – первая ось, если выполняется условие , где - минимальное расстояние между центрами осей колесных пар. В противном случае за расчетную ось принимается вторая.

При определении наибольших напряжений и сил в элементах подрельсового основания от воздействия эквивалентной нагрузки за расчетную ось принимается:

- при двухосной тележке – первая ось;

- при трехосной тележке – первая ось, если выполняется условие . В противном случае за расчетную ось принимается вторая.

Расчет:

Исходные данные:

Четырехосный вагон на тележках ЦНИИ-Х3; двухосная тележка; расстояние между центрами осей колесных пар тележки экипажа 185 см; =13499 кг (см. п.1.2.2.1); =0,014214 см (см. п.1.2.2.1); кг (см. п.1.2.2.1).

Так как тележка двухосная, то при определении наибольших напряжений от и расчетной осью будет первая ось тележки.

Для второй оси тележки и ординаты линий влияния имеют значения =-0,0982 и =-0,0276.

кг, кг.

1.2.2.3 Определение напряжений в элементах верхнего строения пути, балласте и на основной площадке земляного полотна

Максимальные напряжения в элементах верхнего строения пути определяются по формулам (1.20-1.23)

- в подошве рельса от его изгиба под действием момента М

, (1.20)

-в кромках подошвы рельса

, (1.21)

- в шпале на смятие под подкладкой (при деревянной шпале) и в
прокладке при железобетонной шпале

, (1.22)

- в балласте под шпалой

, (1.23)

где W_п - момент сопротивления рельса относительно его подошвы, см³

[7, прил.1 табл.5];

- коэффициент перехода от осевых напряжений в подошве рельса к кромочным, учитывающий действие горизонтальных нагрузок на рельс и эксцентриситет приложения вертикальной нагрузки [7, прил.1 табл.2];

- площадь рельсовой подкладки, см² [7, прил.1 табл.7];

- площадь полушпалы с учетом поправки на ее изгиб, см² [7, прил.1 табл.7].

Расчетная формула для определения нормальных напряжений в балласте (в том числе и на основной площадке земляного полотна) на глубине Н от подошвы шпалы по расчетной вертикали имеет вид

, (1.24)

где и -напряжения от воздействия соответственно 1-ой и 3-ей шпал, лежащих по обе стороны от расчетной шпалы (рисунок 1.2);

- напряжения от воздействия 2-ой шпалы (расчетной) в сечении пути под расчетным колесом.

Нормальные напряжения в балластном 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 расчетной шпалы в сечении пути под колесом, кгс/ см², определяется по формуле

Характеристики

Список файлов ВКР