Kudinov Ivan Evgen'evich 2016 (1207554), страница 5

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

Текст из файла (страница 5)

У грузового вагона

Реакции рельсовых нитей обозначим:

- нормальная к плоскости С – С реакция рельса А;

- вертикальная реакция рельса В.

- сила трения гребня колеса по рабочей грани головки рельса

, (1.36)

где - коэффициент трения скольжения гребня колеса по рельсу А;

Реакция рельса А:

; (1.37)

где - сила трения бандажа колеса по поверхности катания головки рельса В:

. (1.38)

Реакция рельса В будет:

. (1.39)

Силы трения и действуют в стороны, обратные направлениям скольжения соответствующих колес. Коничностью колес пренебрегаем.

Рассмотрим условие равновесия колесной пары в момент, когда колесо опирается на рельс А в точке О прямолинейной частью гребня и стремится опуститься вниз под действием силы .

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

. (1.40)

Коэффициенту соответствует предельному состоянию устойчивости, гарантированная устойчивость обеспечивается при

- для локомотивов;

- для грузовых вагонов;

- для пассажирских вагонов;

- для изотермических вагонов.

При расчетах можно принять угол между горизонталью и касательной к рабочей грани головки рельса в точке касания гребня колеса с рельсом упорной нити для вагонов равным и локомотивов . У четырехосного грузового вагона , , , .

Анализ приведенного выражения показывает, что предотвращению вползания гребня колеса на головку рельса способствуют:

• увеличение нагрузки на рельс ;

• уменьшения величин рамных сил (уменьшения величин горизонтальных неровностей пути и непревышение допускаемых величин поперечных ускорений у грузовых поездов);

• уменьшение сил трения (лубрикация рельсов);

• увеличение угла наклона рабочей грани головки рельса (репрофилирование изношенных рельсов).

Вертикальные расчетные нагрузки на шейки оси от необрессоренной части экипажа в прямом участке пути

, (1.41)

. (1.42)

где - статическая нагрузка от колеса на рельс, Н;

- отнесенный к колесу вес необрессоренной части экипажа, Н;

- коэффициент динамики

Таким образом, значение силы принято равным статическому, - максимальному динамическому.

При скорости движения грузовых поездов менее 120 км/ч вертикальные инерционные силы от неровности пути можно не учитывать. Длительности действия этих сил так мала, что они не успевают оказать существенное влияние на устойчивость колеса.

Протяжение пути, на котором колесо может вползти на рельс, составляет не менее 75 – 80 см.

Под действием непогашенной части центробежной силы, действующей на кузов экипажа, он отклоняется от нормального положения и частично опирается на один из скользунов, наружный или внутренний в зависимости от направления действия непогашенного ускорения .

Следовательно, одно колесо получает дополнительную нагрузку , а у второго нагрузка уменьшается на .

Непогашенная часть цетробежной силы , приходящаяся на одно колесо, и дополнительная нагрузка

; (1.43)

, (1.46)

где - вес кузова вагона брутто, Н

- ускорение силы тяжести, ( );

- число осей экипажа;

- расстояние от уровня головок рельсов до центра тяжести кузова (у груженного полувагона );

- расстояние между срединами шеек колесной пары (у грузового полувагона );

- расстояние от точки приложения до точки контакта гребня колеса с рабочей гранью рельса (у вагона ).

Вертикальные расчетные нагрузки на шейки оси вавгона:

; (1.47)

. (1.48)

Полные расчетные нагрузки от колес на головки рельсов:

; (1.49)

. (1.50)

Величина непогашенного ускорения:

, (1.51)

где - скорость движения, км/ч

- радиус кривой, м

- возвышение наружного рельса, м

- расстояние между осями рельсов, .

Решение:

При

При

При

Поскольку устойчивость колеса грузового вагона гарантируется только при коэффициенте устойчивости , в данном случае устойчивость против вползания полностью обеспечивается.

1.4 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 состояние.

Вероятность одновременного сочетания максимальных значений поперечных сил с максимальной или минимальной величиной вертикальных нагрузок близка к нулю. Наиболее неблагоприятным случаем будет воздействие направляющей оси первой тележки на наружный рельс кривой. Поэтому горизонтальные поперечные (боковые) силы принимаются максимально вероятными, а вертикальные нагрузки – средними т.е. (рис 1.6).

Рисунок 1.4. Расчетная схема определения поперечной устойчивости пути:

и - нагрузка от колес на рельсы; - боковая сила; и - давление рельсов на шпалу; и - поперечные силы, действующие на шпалу от двух рельсов; - начальное сопротивление смещению шпалы; - сила трения шпалы по балласту; - коэффициент трения скольжения колеса по рельсу.

Из расчета прочности пути известно, что

, (1.52)

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

- расстояние между осями шпал, м.

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

, (1.53)

где - начальное сопротивление смещению шпалы при отсутствии вертикальной нагрузки;

- сила трения шпалы по балласту при наличии вертикальной нагрузки;

- коэффициент трения шпалы по балласту.

Поперечная сдвигающая сила является равнодействующей двух сил, приложенных к рельсам:

, (1.54)

где - коэффициент трения скольжения колеса по рельсу.

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

Поперечная сдвигающая сила , действующая на шпалу от наружного рельса, и поперечная сила , действующая на шпалу от второго (внутреннего) рельса и препятствующая сдвигу, составят

, (1.55)

, (1.56)

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

Суммарная сила, сдвигающая шпалу,

. (1.57)

При торможении в кривой возникает дополнительная поперечная сила

; (1.58)

где - тормозная сила, кН;

- расстояние между центрами автосцепок вагона, м.

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

. (1.59)

После сокращения на формула примет вид

. (1.60)

Рассмотрим случай предельного равновесия, т.е. примем .

При этом получим

. (1.61)

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

. (1.62)

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

. (1.63)

Таким образом, сопротивление поперечному сдвигу зависит от конструкции пути, его состояния и вертикальной нагрузки на рельсы. Состояние пути может быть учтено следующими параметрами:

• - зависит от степени уплотнения, загрязненности и влажности балласта, ;

- железобетонные шпалы на щебне, ;

• коэффициент трения скольжения колеса по рельсу при повороте в горизонтальной плоскости ;

• коэффициенты относительной жесткости и ,

. (1.64)

Расчет:

При

При

При

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

1.5 Расчёты напряжений в элементах верхнего строения пути от действия подвижного состава выполненные на ЭВМ

По данным расчетов напряжений на ЭВМ (приложение А) были построены графики зависимости модуля упругости подрельсового основания, от статической нагрузки на колесо (рис. 1.5 и рис. 1.6)

Во всем диапазоне осевых нагрузок напряжения не превышают допускаемых, поэтому возможно применение рельсов типа Р65 на данном участке. Напряжения на шпале изменяется по линейному закону. Наибольшие напряжения не превышают допускаемых при данной грузонапряженности.

Напряжения на балласте под шпалой и в уровне основной площадки также изменяются по линейному закону, наибольшие значения ниже допускаемых. Для снижения уровня величин напряжений рекомендуется укреплять основную площадку земляного полотна прослойками из мелкозернистого песка, сортированного гравия.

Характеристики

Список файлов ВКР