ДИПЛОМ (1207556), страница 5

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

Текст из файла (страница 5)

Моментыдействующие на шейки оси определяется по формуле:

; (1.30)

, (1.31)

Вертикальные нагрузки на шейки оси от необрессоренной части определяется по формуле:

; (1.32)

, (1.33)

где Р_ст – статическая нагрузка колеса на рельс, Н;

q_к – отнесенный к колесу вес необрессоренной части экипажа, Н;

к_Д – коэффициент динамики, к_Д=0,35

Динамическая рамная сила maxY_р, приложенная на расстояние l_р от точки контакта левого колеса с рельсом А. При этом обычно принимают, что:

, (1.34)

где r_k – радиус колеса, м;

r_ш – радиус шейки оси, м.

У грузового вагона l_р= 0,475+0,075=0,550, м.

Сила трения гребня колеса по рабочей грани головки рельса определяется по формуле:

, (1.35)

где N₁ – нормальная к плоскости C-C реакция рельса А, кг;

- коэффициент трения скольжения колеса по рельсу А.

Реакция рельса А определяется по формуле:

, (1.36)

где N₂ – вертикальная реакция рельса B, кг;

F₂ – сила трения бандажа колеса по поверхности катания головки рельса B, кг;

- угол горизонталью рабочей гранью головки рельса:

. (1.37)

Реакция рельса В определяется по формуле:

. (1.38)

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

, (1.39)

где Y_р – рамная сила, кг.

При расчетах можно принять угол τ между горизонталью и касательной к рабочей грани головки рельса в точкеO касания гребня колеса с рельсом упорной нити для вагонов равным 60⁰. У четырехосного грузового вагона l_р = 0,55 м, а₁ = 0,264 м, а₂ = 0,168 м, f_p = 0.25.

Непогашенная часть центробежной силы, приходящаяся на одно колесо определяется по формуле:

, (1.40)

где g – ускорение силы тяжести, 9,81, м/с²;

n – число осей экипажа;

а_нп – непогашенное ускорение, м/с²;

Q_куз – вес кузова брутто, кг

(1.41)

где Q_бр – грузоподъемность, кг (для 4-осного полувагона Q_бр=91500 кг);

Q_тел – вес тележки ЦНИИ-Х3, кг (Q_тел=4650 кг)

Дополнительная нагрузка определяется по формуле:

, (1.42)

где Н_ц – расстояние от уровня головок рельсов до центра тяжести кузова (у груженого полувагонаН_ц = 2 м);

S_ш – расстояние между серединами шеек колесной пары (у грузового полувагонаS_ш = 2,036 м);

Полные расчетные нагрузки от колес на головки рельсов определяется по формулам:

; (1.43)

, (1.44)

Величина непогашенного ускорения определяется по формуле:

, (1.45)

где V – скорость движения, км/ч;

R – радиус кривой, м;

h – возвышение наружного рельса, м;

S₁ – расстояние между осями рельсов, S₁ = 1,6 м.

Величину возвышения наружного рельса принимаем

Расчет:

м/с²;

кг;

кг;

кг;

кг;

кг;

кг;

;

.

Определим реакцию рельса B при трех величинах рамной силы, при разных тормозных силахN_T=0 кг; N_T=70000 кг; N_T=100000 кг

Так как устойчивость колеса грузового вагона гарантируется только с коэффициентом устойчивости к ≥ 1,3, а в данном случае режимторможения допустим с силой 700 кН, а с силой 1000 кН недопустим. Если необходимо применить режим торможения силой 1000 кН, тогда необходимо установить временное ограничение скорости.

1.2.4 Расчет устойчивости пути против поперечного сдвига

Поперечный сдвиг РШР под поездом является угрозой безопасности движения поездов. При неблагоприятных сочетаниях, воздействующих на путь вертикальных и горизонтальных поперечных сил, может произойти поперечный сдвиг РШР по балласту, особенно загрязненному или в талом состояние( рисунок 1.4).

Рисунок 1.4 – Расчетная схема определения поперечной устойчивости пути.

Р₁ и Р₂ – нагрузка от колеса на рельсы; Y_б – боковая сила на упорный рельс; Q₁ и Q₂ – давление рельсов на шпалу; Н_ш-1 и Н_ш-z – поперечные силы, действующие на шпалу от двух рельсов; С₀ – начальное сопротивление смещению шпалы; F_тр – сила трения шпалы по балласту; f_р – коэффициент трения скольжения колеса по рельсу.

Из расчета на прочность известно [2], что:

, (1.47)

где к_в – коэффициент относительной жесткости подрельсового основания и рельса,к_в = 1,578, м^-1;

l – расстояние между осями шпал, м.

Удерживающая от сдвига шпал сила – сопротивление их поперечному перемещению в балласте определяется по формуле:

, (1.48)

где С₀ – начальное сопротивление смещению шпал при отсутствии вертикальной нагрузки, С₀ = 200кг;

F_тр – сила трения шпалы по балласту при наличии вертикальной нагрузки, кг;

- коэффициент трения шпалы по балласту.

Поперечная сдвигающая сила является равнодействующей двух сил, приложенных к рельсам и определяется по формуле:

, (1.49)

где f_p – коэффициент трения скольжения колеса по рельсу,

f_p=0,25.

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

Поперечная сдвигающая сила Н_ш-1, действующая на шпалу от наружного рельса, и поперечная сила Н_ш-2, действующая на шпалу от второго (внутреннего) рельса и препятствующая сдвигу, определяется по формуле:

, (1.50)

, (1.51)

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

(1.52)

Суммарная сила, сдвигающая шпалу, определяется по формуле

, (1.53)

При торможении в кривой возникает дополнительная поперечная сила, которая определяется по формуле

(1.54)

где N_т – тормозная сила, кг;

L_c – расстояние между центрами автосцепок вагона, м.

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

, (1.55)

После сокращения на l / 2 формула примет вид:

, (1.56)

Рассмотрим случай предельного равновесия, т.е. примем n = 1. При этом получим:

, (1.57)

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

. (1.58)

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

, (1.59)

где f_ш – железобетонные шпалы на щебне, f_ш = 0,45.

Путь можно считать устойчивым, если > .

Расчет:

м/с²;

кг;

кг;

Величины боковых сил Y_б при расчетном ускорении и тормозных силах N_T=0; N_T=70000 кг; N_T=100000 кг

кг;

кг;

кг;

кг;

кг;

кг;

кг;

кг;

кг;

кг;

Проверка выполнения условия:

Режим тяги N_T= 0 кг: 0,50<1,03– условие выполняется;

Режим торможения N_T=70000кг: 0,68<1,03 – условие выполняется;

Режим торможения N_T= 100000 кг: 0,78<1,03 – условие выполняется.

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

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

По результатам расчетов на ЭВМ (Прил. А) построены графики зависимости напряжений в элементах ВСП от модуля упругости (рис. 1.5) при Рст=23 т/ось, V=80 км/ч и зависимости напряжений в элементах верхнего строения пути от статической нагрузки (рис. 1.6) при U=167 МПа, V=80 км/ч.

Ϭ_h

Ϭ_б

Ϭ_ш

Ϭ_р, кг/см²

[Ϭ_р]

[Ϭ_б]=

[Ϭ_h]

[Ϭ_ш]

Рисунок 1.5 – Зависимость напряжения в элементах верхнего строения пути от модуля упругости при V=80км/ч

Ϭ_h

Ϭ_б

Ϭ_ш

[Ϭ_р]

Ϭ_р, кг/см²

[Ϭ_б]=

[Ϭ_h]

[Ϭ_ш]

Рисунок 1.6 – Зависимость напряжения в элементах верхнего строения пути от статической нагрузки при V=80км/ч

Во всем диапазоне осевых нагрузок напряжения не превышают допускаемых, поэтому возможно применение рельсов типа Р-65 на данном участке. Напряжения на шпале под подкладкой изменяется полинейному закону. Максимальные напряжения в шпале 12,743 кг/см², что ниже допускаемых 15 кг/см² при грузонапряженности 30 т. Рекомендуется применять упругие прослойки под подошвой шпалы для уменьшения напряжений. Для оценки влияния модуля упругости подрельсового основания необходимо выполнить отдельные расчеты.

Напряжения на балласте под шпалой и в уровне основной площадки также изменяются по линейному закону, максимум2,135 кг/см², что ниже допускаемого значения 3 кг/см². Для снижения уровня величин напряжений нужно укреплять основную площадку земляного полотна прослойками из мелкозернистого песка.

Для выяснения влияние модуля упругости на значение напряжения в элементах ВСП выполнены расчеты при значениях модуля 500, 1000, 1500, 2000 и 2500 кг/см². Эти расчеты помогут учесть повышение модуля при замерзании зимой и снижения его в результате применения разнообразных конструкций. Все построенные зависимости имеют не линейный характер. Чем выше модуль, тем меньше напряжения в кромке подошвы рельса.

Напряжения в остальных элементах увеличиваются по зависимости близкой к параболе. Напряжения во всех элементах ВСП меньше допускаемых.

Движение подвижного состава с нормативными нагрузками 23 т/ось возможно во всем диапазоне скоростей движения.

1. ВЫПРАВКА ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ И ПЛАНА ПУТИ

2.1 Характеристика участка проектирования

Характеристики

Список файлов ВКР