ДИПЛОМ (1207556), страница 3

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

Текст из файла (страница 3)

, (1.1)

где - допускаемое напряжение рельсовой стали;

- температурные напряжения, действующие в рельсе.

За допускаемое напряжение принимается гарантированный предел текучести рельсовой стали.

Допускаемое расчетное напряжение в рельсах бесстыкового пути, МПа, (с термоупрочненными рельсами) определяется как

, МПа. (1.2)

1.2.2 Расчет верхнего строения пути на прочность

Вертикальная динамическая максимальная нагрузка , кг, колеса на рельс определяется по формуле:

, (1.3)

где Р_ср – среднее значение вертикальной нагрузки колеса на рельс, кг;

λ – нормирующий множитель, определяющий вероятность появления , для расчетов принимаем λ=2,5;

S – среднееквадратическое отклонение динамической вертикальной нагрузки колеса на рельс, кг.

Среднее значение вертикальной нагрузки Р_ср, кг, колеса на рельс определяется по формуле:

, (1.4)

где Р_ст – статическая нагрузка колеса на рельс, кг (см. табл. 1.4);

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

Динамическая максимальная нагрузка колеса на рельс , кг, возникающая за счет колебания кузова на рессорах определяется по формуле:

, (1.5)

где Ж – жесткость рессорного подвешивания, приведенная к колесу, кг/мм (см. табл. 1.4);

z_мах – динамический прогиб рессорного подвешиваниядля 4-осного вагона определяется по формуле:

_(1.6)

Среднее квадратическое отклонение динамической вертикальной нагрузки колеса на рельс от вертикальных колебаний S, кг, определяется по формуле:

, (1.7)

где S_p - среднее квадратическое отклонение динамической нагрузки колеса на рельс от вертикальных колебаний надрессорного строения, кг;

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

S_ннк - среднее квадратическое отклонение динамической нагрузки колеса на рельс от сил инерции необрессоренных масс,возникающих из-за, кг;

S_инк - среднее квадратическое отклонение динамической нагрузки колеса на рельс от сил инерции необрессоренных масс,возникающих из-за наличия на поверхности катания колес плавных изолированных неровностей, кг.

Среднее квадратическое отклонение динамической нагрузки колеса на рельс от вертикальных колебаний надрессорного строения , кг, определяется по формуле:

. (1.8)

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

, (1.9)

_(1.10)

где L - коэффициент, учитывающий влияние на образование динамической неровности пути, типа шпал, типа рельсов, род балласта, материала шпал (см. табл. 1.5);

l_ш – расстояние между осями шпал: при эпюре шпал 1840 шт./кмl_ш =55см; при 2000 шт./км - l_ш =51 см;

U - модуль упругости рельсового основания, (см. табл. 1.5);

К – коэффициент относительной жесткости рельсового основания и рельса, см^-1;

_{, (1.11)}

где E – модуль упругости рельсовой стали, E=2,1∙10⁶ кг/см²;

J_в – момент инерции поперечного сечения рельса относительно его центральной горизонтальной оси, проходящей через его центр тяжести, см⁴ (см. табл. 1.5)

q–веснеобрессоренных частей экипажа, отнесенный к одному колесу, кг (см. табл. 1.4);

Р_ср – среднее значение вертикальной нагрузки колеса на рельс, кг;

V – скорость движения экипажа, км/ч.

Среднее квадратическое отклонение S_ннк, кг, динамической нагрузки колеса на рельс от сил инерции необрессоренных масс , кг, при движении колеса с плавной непрерывной неровностью поверхности катания определяется по формуле:

, (1.12)

, (1.13)

где α₀ – коэффициент, характеризующий отношение необрессоренной массы колеса к участвующей во взаимодействии массе пути (см. табл. 1.5);

β₁ - коэффициент, характеризующий степень неравномерности образования проката поверхности катания, β₁ = 0,23;

U - модуль упругости рельсового основания, кг/см²,

d – диаметр колеса, см (см.табл.1.4).

Расчетная формула после подстановки известных численных значений приобретет вид:

. (1.14)

Среднее квадратическое отклонение S_инк, кг, динамической нагрузки колеса на рельс от сил инерции необрессоренных масс , кг, при движении колеса с плавной изолированной неровностью на поверхности катания определяется по формуле:

, (1.15)

, (1.16)

где е – расчетная глубина плавной изолированной неровности на поверхности катания колеса, принимается равной 2/3 от предельной допускаемой глубины неровности, е=0,067 см;

у_мах – максимальный дополнительный прогиб рельса при прохождении колесом конусоидальной неровности, отнесенной к единице глубины неровности, у_мах = 1,47, см.

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

, (1.17)

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

μ_i – ординаты линии влияния изгибающих моментов рельса в сечениях пути, расположенных под колесными нагрузками от осей экипажа, смежных с расчетной осью (см. табл. 1.6);

Р_ср – среднее значение вертикальной нагрузки колеса на рельс, кг.

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

_{, (1.18)}

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

η_i – ординаты линии влияния прогибов рельса в сечениях пути, расположенных под колесными нагрузками от осей экипажа, смежных с расчетной осью (см. табл. 1.6);

Р_ср – среднее значение вертикальной нагрузки колеса на рельс, кг.

Определение расчетной оси

Для получения наибольших напряжений в рельсах необходимо иметь от системы заданных сил максимальное значение изгибающего момента , а для напряжений на шпале, в балласте и на основной площадке земляного полотна – максимальное значение нагрузки на шпалу . Они возникают под одним из колес расчетной оси.

При определении наибольших напряжений от изгиба и кручения в рельсах от воздействия эквивалентной нагрузки за расчетную ось принимается первая ось (рис. 1.1). Аналогично принимается при расчетах наибольших напряжений и сил в элементах подрельсового основания от воздействия эквивалентной нагрузки .

Рисунок 1.1 - Схема для определения наименее выгодного положения нагрузки (выбора расчетной оси).

Максимальные напряжения изгиба и кручения в рельсах при воздействии вертикальных внецентренно приложенных и горизонтальных поперечных сил от колес подвижного состава определяются по формулам:

, (1.19)

где σ _п-о – осевое напряжение в подошве рельса, кг/см²;

σ _п-к – напряжение в кромке подошвы рельса, кг/см²;

σ _г-к – напряжение в кромке головки рельса, кг/см²;

W_n – момент сопротивления рельса относительно наиболее удаленного волокна на подошве, см³(см. табл. 1.5);

К – коэффициент относительной жесткости рельсового основания и рельса, см ^-1;

- максимальная эквивалентная нагрузка для расчетов напряжений в рельсах от изгиба и кручения, кг;

z_ги z_n – расстояние от горизонтальной нейтральной оси до крайних волокон соответственно головки и подошвы с учетом износа, см (см. табл. 1.5);

b_ги b_n – ширина соответственно головки и подошвы рельса, см (см. табл. 1.5);

- коэффициент перехода от осевых напряжений к кромочным, ;

- расчетное допускаемое напряжение в рельса от поездной нагрузки, кг/см².

Максимально напряжение в прокладках на железобетонных шпалахσ_пр, кг/см², определяется по формуле:

, (1.20)

где ω – площадь подкладки, см² (см. табл. 1.5).

Максимально напряжение в балласте под шпалой σ_б, кг/см², определяется по формуле:

, (1.21)

где Q– нагрузка на шпалу от рельса, кг;

- площадь полушпалы с поправкой на изгиб, см²(см. табл. 1.5);

l_ш – расстояние между осями шпал, см (см. табл. 1.5);

- максимальная эквивалентная нагрузка для расчетов напряжений в элементах подрельсового основания, кг.

Полученные результаты напряженияσ_пр и σ_б сравнивают с допускаемыми [σ_пр] и [σ_б].

Если расчетные напряжения превышают максимальные напряжения в рельсах σ_п-к, σ_г-к над [σ_б], то необходимость уменьшения скорости движения поездов по условию прочности пути.

Превышение расчетных напряжений в прокладках железобетонных шпал и напряжений в балласте σ_пр и σ_бнад допускаемыми [σ_пр] и [σ_б] тогда нужно усиление пути и улучшения его текущего содержания на этих участках. Если расчетные напряжения превышают допускаемые в пределах 30 %,тогда уменьшение скорости движения поездов не требуется.

Нормальные напряжения σ_h, кг/см², в балласте на глубине h от подошвы шпалы по расчетной вертикали определяется по формуле:

, (1.22)

где и - напряжения от воздействий соответственно 1-й и 3-й шпал, лежащих по обе стороны от расчетной шпалы, кг/см²;

- напряжения от воздействий 2-й шпалы (расчетной) в сечении пути под колесом, кг/см².

Характеристики

Список файлов ВКР