PotapovAleksejAleksandrovich2016 (1207553), страница 3

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

Текст из файла (страница 3)

, (1.25)

где - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения давления вдоль шпалы и пространственность приложения нагрузки. Для пути с железобетонными шпалами =0,7;

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

, (1.26)

Рисунок 1.2 – Расчетная схема определения напряжений на основной площадке земляного полотна

C₁, С₂ – коэффициенты, зависящие от ширины нижней постели шпалы b и глубины h. Для железобетонных шпал b=27,5 см.

, (1.27)

, (1.28)

- расчетное напряжение в балласте в подрельсовом сечении, кг/см²;

, (1.29)

, (1.30)

где - коэффициент, учитывающий расстояние между шпалами , ширину шпалы и глубину и определяется по формуле

, (1.31)

Углы и (в радианах) между вертикальной осью и направлениями от кромки шпалы до расчетной точки (рисунок 1.2) определяются по формулам (1.32-1.33)

, (1.32)

, (1.33)

, - средние значения напряжений по подошве соседних с расчетной шпал, кг/см².

Приведенные формулы применимы при h 15 см.

Напряжения в балласте под соседними с расчетной шпалами определяются по формуле

, (1.34)

, (1.35)

, (1.36)

, (1.37)

где - ордината линии влияния перерезывающей силы, определяется по
[7, прил.2];

- то же при двухосной тележке - при х = l₁ + l_ш , =0; при трехосной тележке - при х = l₁ - l_ш , при х = l₂ + l_ш (рисунок 1.3);

- то же при двухосной тележке - при х = l₁- l_ш , =0; при трехосной тележке - при х = l₁+ l_ш , при х = l₂ - l_ш

Рисунок 1.3 – Расчетная схема определения напряжений в балласте под шпалой относительно расчетной оси

Расчет:

кг/см²,

кг/см² < =2400 кг/см²,

кг/см²< = 27 кг/см²,

кг/см²< =4 кг/см²,

,

,

,

кг/см²

рад,

рад,

рад,

,

, =0,6869;

при х = 185+51= 236 см; =0,

, =-0,0417,

кг,

кг/см²,

при х = 185-51=134 см; =0

, =0,0932,

кг,

кг/см²,

кг/см²,

кг/см²,

кг/см² < =1 кг/см².

Вывод: В пункте 1.2.2.3 были произведены расчеты пути на прочность и выполнено сравнение полученных результатов с допускаемыми оценочными критериями прочности. Определили, что полученные результаты не превышают максимально допустимых норм. Следует, что конструкция пути соответствует всем нормам прочности пути и не требует изменений.

Для четырехосного вагона на тележках ЦНИИ-ХЗ-0 произведен расчет напряжений с помощью программы “SYGMA” в рельсе, под шпалой, в балласте и на основную площадку земляного полотна. Результаты приведены в приложении А в таблицах А.1-А.12. Графики зависимости напряжений от статической нагрузки, модуля упругости, осевой нагрузки и от толщины балластного слоя представлены на рисунках 1.4, 1,5. (Лист № 1, Лист № 2).

1.2.3 Расчет коэффициента устойчивости против вкатывания гребня колеса на рельс

Коэффициентом устойчивости называется отношение всех сил, препятствующих подъему колеса, к силам, вызывающим этот подъем [4, п. 4.5]. Силы подъема колеса действуют в плоскости С-С и направлены вверх, в сторону, обратную соскальзыванию гребня, а силы сопротивления действуют в этой же плоскости, но направлены вниз, в сторону соскальзывания гребня по рабочей грани головки.

Рассмотрим условие предельного равновесия колесной пары, когда левое колесо на рельсе А несколько приподнялось и опирается на рабочую грань головки рельса своим гребнем в точке О. На рисунке 1.6 показаны внешние силы и моменты, действующие на рельсы.

Рисунок 1.6 - Расчетная схема определения устойчивости колеса на рельсе

Р_{1-р и} Р_2-р – нагрузка от колес на рельсы; Р_1-ш и Р_2-ш – нагрузка от кузова на шейки оси колесной пары; М1 и М2 – моменты, действующие на шейки оси; а₁ и а₂ – расчетные консоли шейки оси;Y_р – рамная сила; l_р – расстояние от головки рельса до приложения рамной силы; I_н – центробежная сила; Н_ц – расстояние от головки рельса до приложения центробежной силы; N₁ и N₂ - реакции рельсов.

На расчетной схеме вертикальная нагрузка от кузова на колесную пару представлена силами Р_1-ш и Р_2-ш, которые в статике принимаются равными.

Внешними действующими на рельсовые нити, будут следующие силы и моменты [4, п. 4.5]:

• полная динамическая вертикальная нагрузка Р_1-р, передаваемая от левого колеса на рельс А в точке О;

• полная динамическая вертикальная нагрузка Р_1-р, передаваемая от левого колеса на рельс В в точке О;

• моменты М­₁ и М­_2, действующие на шейке оси. Нагрузка от вагона приложенная через буксы к шейкам оси колесной пары, а ее воздействие на рельсы эквивалентно и и моментами М₁ = Р₁а₁ и М₂ = Р₂а_2.

• динамическая рамная сила max Y_p.

Ракции рельсовых нитей (рисунок 1.6):

N₁ - нормальная к плоскости С-С реакция рельса А определяется по формуле

, (1.38)

При расчетах можно принять угол между горизонталью и касательной к рабочей грани головки рельса в точке О касания гребня колеса с рельсом упорной нити для вагонов 60°.

N₂ – вертикальная реакция рельса В определяется по формуле

, (1.39)

F₁ - сила трения гребня колеса по рабочей грани головки рельса

F₂ – сила трения бандажа колеса по поверхности катания головки рельса:

, (1.41)

Вертикальные нагрузки на шейке оси от обрессоренной части в прямом участке пути рассчитываються по формулам

где Р_ст – статическая нагрузка от колеса на рельс, Н;

- отнесенный к колесу вес необрессоренной части экипажа, Н;

- коэффициент динамики [5, таблица 30].

Полные расчетные нагрузки от колес на головки рельсов:

, (1.44)

. (1.45)

Величина непогашенного ускорения определяется по формуле

, (1.46)

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, и дополнительная нагрузка определяются по формуле

, (1.47)

. (1.48)

где Q_куз – вес кузова вагона брутто, Н (табл.4 .38),[4];

g – ускорение силы тяжести, =9,81 м/с;

n– число осей экипажа;

Н_ц – расстояние от уровня головок рельсов до центра тяжести кузова (для груженого полувагона Н_ц =2 м);

S_ш – расстояние между серединами шеек колесной пары, S_ш=2,036м;

l_p – расстояние от точки приложения силы Y_p до точки контакта гребня колеса с рабочей гранью рельса l_p =0,55 м.

Коэффициент устойчивости против всползания гребня колеса на рельс определяется отношением сил, препятствующих подъему колеса, к силам вызывающим этот подъем:

(1.49)

Исходные данные: рельсы Р65, шпалы железобетонные 2000 шт/км, радиус кривой R=240 м, V=60 км/ч. Расчет проводится в режиме тяги и торможения тяжеловесного поезда с продольной тормозной силой 0; 700 и 1000 кН.

Характеристика грузового вагона. Масса брутто Q_бр=92,0 т, Р _ст = 11000 кг, масса кузова с грузом Q_куз= 84,4 т, необрессоренный вес, приходящийся на одно колесо, q_k=9,95 кН. Высота центра тяжести кузова Н_ц=2 м. Диаметр колеса 0,95 м, радиус шейки оси 0,075 м, расстояние до приложения рамной силы l_p=0,55 м.

Определим возвышение наружного рельса в кривой согласно методике [6].

мм, мм,

мм.

По шестому условию [6, таблица 1.3] к расчетам принимаем возвышение наружного рельса в кривой 95 мм.

, .

При V=60 км/ч k_д = 0,28 [5, таблица 30].

=(110-9,95)+8,27=108,32 кН,

=(110-9,95)(1+0,28)-8,27=119,79 кН,

=110+8,27=118,27 кН,

=119,79+9,95·(1+0,28)=132,53 кН,

Величины моментов: , .где а₁, а₂ расчетные консоли шеек оси [4, п.4.5]

M₁=108,32∙0,264=28,60 кН∙м,

M₂=119,79∙0,168=20,12 кН∙м.

Определим реакцию рельса N₂ при трех величинах рамной силы, которые получим из рис. 4.20 [4] при ускорении a_нп=0,54 м/с²:

=50 кН; =78 кН; =89 кН;

N_2-1=(132,53∙1,564+20,12-28,60-50∙0,55)/1,564=109,52 кН,

N_2-2=(132,53∙1,564+20,12-28,60-78∙0,55)/1,564=99,68 кН,

N_2-3=(132,53∙1,564+20,12-28,60-89∙0,55)/1,564=95,81 кН.

Силы трения при трех значениях Y_p:

=0,25∙109,52=27,38 кН, =0,25∙99,68=24,92 кН, =0,25∙95,81=23,95 кН.

Реакция рельса А:

=(118,27+132,53-109,52)cos60°+(50+27,38)sin60°=137,96 кН,

=(118,27+132,53-99,68)cos60°+(78+24,92)sin60°=165,10 кН,

=(118,27+132,53-95,81)cos60°+(89+23,95)sin60°=175,76 кН.

Сила трения равна:

=0,25∙137,96=34,49 кН, =0,25∙165,10=41,28 кН, =0,25∙175,76=43,94 кН.

Коэффициенты устойчивости колеса на рельсе:

k₁=(118,27+132,53-109,52)sin60/(34,49+(50+27,38)cos60)=1,68,

k₂=(118,27+132,53-99,68)sin60/(41,28+(78+24,92)cos60)=1,42,

k₃=(118,27+132,53-95,81)sin60/(43,94+(89+23,95)cos60)=1,34.

Анализ результатов расчета:

• теоретически устойчивость колеса грузового вагона обеспечивается при всех трех режимах ведения поезда, т.к. k>1.0;

• поскольку устойчивость колеса грузового вагона гарантируется только при коэффициенте устойчивости k≥1,3, то режим торможения с тормозной силой 700 кН и 1000 кН допустим.

1.2.4 Расчет устойчивости против поперечного сдвига пути

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 состоянии [4, п. 4.4].

При максимальной вероятной поперечной силе Y_б в расчетах на устойчивость против поперечного сдвига рельсошпальной решетки приняты средние значения вертикальных нагрузок, т. е. Р₁=Р₂=Р_ср. Отсюда и Q₁=Q₂=Q_ср (см. рисунок 1.7).

Вертикальное давление от рельса на шпалу определяется [4, п. 4.4.]

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

Характеристики

Список файлов ВКР