Диплом (1207555), страница 2

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

Текст из файла (страница 2)

Расчетная формула (1.10) 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 е=0,047 см [7, прил.1 табл.4];

– 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)

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)

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 [7, 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 [7, 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.

Максимальные напряжения в элементах верхнего строения пути определяются по формулам:

- 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];

f – 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;

– 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

, (1.25)

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

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

, (1.26)

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

, (1.27)

, (1.28)

где – 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 1.1) определяются по формулам

, (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 1.1 – Учет нагрузок от осей экипажа при определении на­пряжений

на основной площадке земляного полотна

Исходные данные: локомотив 2ТЭ10В, скорость движения - 60 км/ч, кривая радиусом 468 м, шпалы железобетонные с эпюрой 1840 шп/км.

кг,

Р_ср=11500 + 0,75*1175=12391 кг,

S_p=0,08*1175=94 кг,

см^-1,

кг,

кг,

кг,

кг,

12391+2,5·837=14484 кг.

2ТЭ10В, трехосная тележка, колесная формула 185-185, т.е. L₁= L₂= L_min=185 см, L₀ = 370 см, =12800 кг при скорости 60 км/ч, =0,014214 см , кг.

, следовательно за расчетную ось при расчете принимаем первую ось.

, следовательно за расчетную ось при расчете принимаем первую ось.

Тогда для второй оси тележки и ординаты линий влияния имеют значения =-0,0982 и =-0,0276; для третьей оси соответственно =0,0073 и =0,0019;

14474+(-0,0982+0,0073)·12381=13346 кг,

14474+(-0,0276+0,0019)·12381=14112 кг

кг/см²

кг/см²

кг/см²

кг/см²

рад

рад

А=1,287711-1,119333+0,5(sin2·1.287711-sin2·1.119333)=0.044 рад

, следовательно =0,6471;

при х = 185+55=240 см, =0

, =-0,0405

14112·0.6471+12381(-0.0405+0)=8629 кг

кг/см²

при х = 185-55=130 см =0

, =0,1085

14112·0.6471+12381(0,1085+0)=10475 кг

10475=1,32 кг/см²

0,7[0,635·1,451·0,579+1,275·(2-1,451)·0,233]1,78=0,868 кг/см²

кг/см²

кг/см²

0,011+0,868+0,013=0,892 кг/см²

Использование ЭВМ и программы Sigma

В программе Sigma были произведены расчеты напряжений в элементах верхнего строения пути от воздействия четырехосного вагона на тележках ЦНИИ-ХЗ-0 в кривой радиусом 465 метров движущегося со коростью 60 км/ч, а результаты расчетов приведены в Приложении 1.

На рисунке 1.2 приведены графики зависимостей напряжений в элементах ВСП от статической нагрузки на колесо. Для расчетов использовались три значения Р_ст: 6, 15 и 25 тонн на ось. При увеличении статической нагрузки происходит увеличение всех напряжений в элементах ВСП.

Расчетные величины напряжений не превышают оценочных критериев прочности.

Рисунок 1.2 – График зависимости напряжений в элементах ВСП от статической нагрузки на ось

1.2.3 Расчет коэффициента устойчивости против вкатывания гребня колеса на рельс

При проходе тележки ее колеса не должны накатываться своими гребнями на рельс, то есть необходимо предотвратить всползание колеса на головку рельса. Если колесо тележки было приподнято по какой либо причине, необходимо, чтобы оно опускалось по плоскости С-С, которая наклонена под углом к горизонту (рис. 1.3) [2].

Коэффициентом устойчивости - это отношение всех сил, которые препятствуют подъему колеса, к силам, которые этот подъем вызывают. Силы подъема колеса действуют в плоскости С-С и направлены вверх, в сторону, обратную соскальзыванию гребня колеса тележки, а силы сопротивления действуют в этой же плоскости, но направлены в противоположную сторону, в сторону соскальзывания гребня колеса тележки 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 1.3 показаны внешние силы и моменты, действующие на рельсы.

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;

Рисунок 1.3 - Расчетная схема определения устойчивости колеса на рельсе

Характеристики

Список файлов ВКР