ДИПЛОМ (1207556), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Рисунок 1.2 - Расчетная схема определения напряжений на основной площадке земляного полотна.
Нормальное напряжение вбалластом 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 2-й шпалы (расчетной) в сечении пути под колесом, σh2, кг/см2, определяется по формуле:
, (1.23)
где æ – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения давления вдоль шпалы и пространственность приложения нагрузки, для пути с железобетонными шпалами, æ = 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 m> 2 принимается m =2,
, (1.24)
где С1, С2 – коэффициенты, зависящие от ширины нижней постели шпалы b и глубины h, для железобетонных шпал b = 27,5см.
, (1.25)
где σб – расчетное напряжение в балласте в подрельсовом сечении.
, (1.26)
где А – коэффициент, учитывающий расстояние между шпалами lш, ширину шпалы b и глубину h.
(1.27)
Углы и
, радиан, определяются по формулам:
, (1.28)
где и
– средние значения напряжений по подошве соседних с расчетной шпалы, кг/см2.
Напряжения в балласте под соседними шпалами, находящимися рядом с расчетной, определяется из условия максимальной динамической нагрузки расчетного колеса, расположенного над расчетной шпалой, и средних нагрузок от остальных колес.
, (1.29)
где ηlш– ордината линии влияния перерезывающей силы, при x=lш;
–ордината линии влияния перерезывающей силы, при x=l1+ lш;
–ордината линии влияния перерезывающей силы, при x=l1–lш;
Для расчета верхнего строения пути на прочность принимаем вагоны 4-осные на тележках ЦНИИ-ХЗ. Характеристики 4-осного вагона приведены втаблице 1.4.
Таблица 1.4 - Характеристики 4-осного вагона
Тип и серия подвижного состава | Рст,кг | qк , кг | Ж, кг/мм | d, см | n,шт | fст, мм | Li, см | l0 | Vконстр. км/ч |
4-осные на тележках ЦНИИ-ХЗ | 11000 | 995 | 200 | 95 | 2 | 48 | 185 | 675 | 120 |
Характеристика пути:
Рельсы типа Р65 новые; шпалы железобетонные новые I сорта; подкладки ЖБР-65Ш; эпюра шпал в прямых 1840; балласт щебеночный, толщина под ж/б шпалой не менее 0,4м;
Расчетные параметры, необходимые для определения нагрузок на путь и напряжений в элементах верхнего строения пути приведеныв
таблице 1.5.
Таблица 1.5 - Расчетные параметры верхнего строения пути
Наименование расчетных параметров | Условное обозначение | Единица измерения | Величина |
1 | 2 | 3 | 4 |
Приведенный износ | hпр | мм | 6 |
План линии | R | м | 2166 |
Модуль упругости подрельсового основания | U | кг/см2 | 1670 |
Коэффициент относительной жесткости рельсового основания | K | см -1 | 0,014 |
Момент инерции рельса относительно его центральной горизонтальной оси | Jв | см4 | 3208 |
Расстояние от горизонтальной нейтральной оси до крайних волокон соответственно головки и подошвы рельса | Zг | см | 9,71 |
Zп | см | 7,69 | |
Ширина головки и подошвы рельса | bг | см | 7,5 |
bn | см | 15 | |
Момент сопротивления поперечного сечения рельса относительно наиболее удаленного волокна на подошве | Wn | см3 | 417 |
Коэффициент, учитывающий влияние на образование динамической неровности пути | L | - | 0,261 |
Продолжение таблицы 1.5
1 | 2 | 3 | 4 |
Коэффициент, учитывающий отношение необрессоренной массы подвижного состава, приходящегося на одно колесо, и массы пути, участвующих во взаимодействии | α0 | - | 0,403 |
Расстояние между осями шпал | lш | см | 51 |
Площадь рельсовой подкладки | ω | см2 | 518 |
Площадь полушпалы с поправкой на изгиб | Ωα | см2 | 3092 |
Расчет:
мм;
кг;
кг;
кг;
кг;
кг;
кг;
кг;
кг;
кг.
К= см-1
Таблица 1.6 - Значения и в зависимости от k li для 4х-oсного вагона
V,км/ч | k, см-1 | li, см | k li, | | |
80 | 0,014 | 185 | 2,59 | -0,1033 | -0.0246 |
кг;
кг;
кг/см2;
кг/см2;
кг/см2;
кг/см2;
кг/см2.
Полученные в результате расчета напряжения σпр и σб сравнивают с допускаемыми [σпр] и [σб]. В соответствии с [2] принимаем [σпр]=15 кг/см2, [σб] = 3 кг/см2. Данные расчетов не превышают допустимые значения следовательно в уменьшении скорости на данном участке в уменьшении скорости не требуется.
Расчетные напряжения изгиба и кручения в рельсах также не превышает предельно допустимого значения определенное по формуле 1.2, .
Напряжения в балласте под шпалами определяются из условия максимальной динамической нагрузки расчетного колеса, расположенного над расчетной шпалой, и средних нагрузок от остальных колес.
кг/см2;
кг/см2;
кг/см2;
кг/см2.
Т.к. полученные результаты не превышают максимально допустимых норм, то данная конструкция пути соответствует всем нормам прочности пути и не требует каких-либо изменений.
1.2.3 Расчет коэффициента устойчивости против вкатывания гребня колеса на рельс
При набегании колеса на рельс оно не должно накатываться своим гребнем на него, т.е. необходимо предотвратить вползание колеса на головку рельса. А если колесо окажется по некоторым причинам приподнятым, то необходимо, чтобы оно опустилось вниз (рисунок 1.3).
Рисунок 1.3 – Расчетная схема определения устойчивости колеса на рельсе.
Р1-ш и Р2-ш – нагрузка от кузова на шейки оси колесной пары; Р1-р – полная динамическая вертикальная нагрузка передаваемая от левого колеса на рельс A в точке O; Р2-р- правая динамическая вертикальная нагрузка, передаваемая от правого колеса на рельс B по кругу катания колеса; М1 и М2 – моменты, действующие на шейки оси; а1и а2 – расчетные консоли шеек оси; Yр – рамная сила; lр – расстояние от головки рельса до приложенной рамной силы; Jн – центробежная сила; Нц – расстояние от головки рельса до места приложения центробежной силы; F1 и F2 – силы трения гребня и поверхности катания колес по рельсам; N1 и N2 – реакции рельсов; S1 – расстояние между точками контакта колес с рельсами; Sш - расстояние между точками приложения сил к шейкам оси.