Диплом Горовенко (1207573), страница 3

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

Текст из файла (страница 3)

Абсцисса x принимается равной l i при определении влияния соседних колесчерез вычисление эквивалентных нагрузок и равной l ш при определении влияниясоседних шпал на напряжения в балласте на глубине h.Лист15При kx > 5,5 влиянием средних нагрузок от осей смежных с расчетной осьюможно пренебречь ввиду его незначительности.Максимальные напряжения в элементах верхнего строения пути определяютсяпо формулам:- в подошве рельса от его изгиба под действием момента М0 PIM эквW 4kW ,(1.15)- в кромках подошвы рельсаIPэкв k  f л  f,4kW(1.16)- в шпале на смятие в прокладке при железобетонной шпалеklш IIPэкв2,(1.17)klQII ш Pэкв 2,(1.18)ш ГQ- в балласте под шпалойб где W – момент сопротивления рельса относительно его подошвы, см3; f – коэффициент перехода от осевых напряжений в подошве рельса к кромочным, учитывающий действие горизонтальных нагрузок на рельс и эксцентриситет приложения вертикальной нагрузки;  – площадь рельсовой подкладки, см2;   – площадьполушпалы с учетом поправки на ее изгиб, см2.Расчетная формула для определения нормальных напряжений  h в балласте (втом числе и на основной площадке земляного полотна) на глубине h от подошвышпалы по расчетной вертикали имеет видбh  бh1  бh2  бh3 ,(1.19)где б h и б h – напряжения от воздействия соответственно 1-ой и 3-ей шпал, ле13жащих по обе стороны от расчетной шпалы (рисунок 1.1); б h – напряжения от2воздействия 2-ой шпалы (расчетной) в сечении пути под расчетным колесом.Лист16шпала 1шпала 2шпала 3Расчетное сечениеbQш2lшQш1РсрlшРсрQш3махРдин б1бh б323ОРисунок 1.1 - Схема передачи давления на земляное полотно от трех смежных шпалНормальные вертикальные напряжения под расчетной шпалой определяютсяна основе решения плоской задачи теории упругости при рассмотрении шпального основания как однородной изотропной среды по формулебh2  ббр  2,55С2  (0,635С1  1,275С2 )m ,C1 bb3,2h 24h 3(1.21)bh,b  4h 2(1.22)8.9 1,ббр  4,35(1.23)C2 m(1.20)2где б бр – напряжение под расчетной шпалой на балласте, осредненное по ширине шпалы, кг/см2; b – ширина нижней постели шпалы, см; h – глубина балластного слоя от подошвы шпалы, см; m – переходный коэффициент от осредненного по ширине шпалы давления на балласт к давлению под осью шпалы,при m <1 принимается m = 1;  – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения давления вдоль шпалы и пространственность приложениянагрузки, =0,7.Напряжения на глубине h под расчетной шпалой, обусловленные воздействием смежных (соседних с расчетной) шпал, определяются по формулебhi  0.25  б БС А ,(1.24)где i = 1; 3Лист17Учитывая, что расчетная ось находится над второй (расчетной) шпалой № 2,получаем соответственно под первой и третьей шпаламибhi  0.25бБ1 А ,(1.25)бhi  0.25бБ 3 А ,(1.26)где б Б1 и б Б 3 – среднее значение напряжений по подошве соседних с расчетнойшпал, кг/см2; A – коэффициент, учитывающий расстояние между шпалами l ш ,ширину шпалы b и глубину h .Индексы у б Б означают: 1 и 3 - номера шпал, под которыми определяются напряжения.А  2  3  0, 5(sin 22  sin 23 ) ,(1.27)Углы в 2 и 3 (в радианах) между вертикальной осью и направлениями откромки шпалы до расчетной точки (рисунок 1.1) определяются по формулам 2  arctglш  0, 5b,h(1.28)3  arctglш  0, 5b,h(1.29)Приведенные формулы применимы при h  15 см.Напряжения в балласте под расчетной шпалой ббр определяются по формулеббр klш IIPэкв ,2(1.30)при этом нагрузка расчетного колеса, расположенного над расчетной шпалой,вычисляется по формуле (1.1), а нагрузка от соседних колес по формуле (1.2), т.е.IImaxPэкв Pдин  Pср ,гдеP   P срсрl1 2(1.31)для двухосной тележкиДля двухосной тележки расчетным колесом при определении воздействия набалласт на глубине h будет первое колесо.Напряжения в балласте под соседними с расчетной шпалами определяются изусловия максимальной динамической нагрузки расчетного колеса, расположенного над расчетной шпалой и средних нагрузок от остальных колес.Лист18б БС klш IIPэкв ,2(1.32)Определим значения напряжений в элементах верхнего строения пути дляследующих исходных данных: подвижная нагрузка электровоз ВЛ-80, скоростьдвижения V=80 км/ч, кривая R=512 м.-42Ppmax =116∙(10.9+9.6∙10 ∙80 )=2378 кгPpcp =0,75∙2378=1783 кгРср= 12000+1783=13783 кг,k=41500= 0.015360 см-164× 2.1×10 ×3208Sp=0,08×2378=190 кгSнп = 0,565×10-8 ×0,931×0,87×0,322×1×50Sинк = 0,735×0.403×Sннк =15002760 ×13283×80 = 1834 кг ,0.015361500×0.047 = 1360 кг0.015360, 052×0.403×1500×802 27601252 0.01536×1500 - 3.26×0.015362 × 2760= 231 кгS = 1902 +18342 + 0,95×2312 + 0,05×13602 = 1882 кгmaxPдин=13783+2.5∙1882=18489 кг=0,0089; =-0,0111 для kx=4,6I=18489+13784∙0,0089=18612 кгPэквII=18489+13784∙(-0,0111)=18337 кгPэквσ0 =18612= 696 кг/см24×0.01536× 435σ к =1,40∙696=974 кг/см2 < [ σ к ]=2400 кг/см2σш =0.01536×5118337 = 13.9 кг/см2 < [ σ ш ]=16 кг/см22×518σб =0.01536×5118337 = 2.32 кг/см2 < [ σ б ]=4.2 кг/см22×309227.627.63C1 == 0.2262×60 24×603Лист19C2 =27.6×60= 0.10927.62 + 4×602m=8.9= 1.332.32 + 4,352σ h2 =0,7[0,635∙1,35∙0,226+1,275∙(2-1,33)∙0,109]∙2,32=0,461 кг/см50 + 0.5× 27.6= 0.823841 рад6050 - 0.5× 27.6Θ3 = arctg= 0.554996 рад60Θ2 = arctgА=0,823841-0,554996+0,5(sin(2×0,823841)-sin(2×0.554996))=0.32lш=0,6354 при kx=0.80 (х=50 см)l1-lш=-0,0308 при kx=3,82 (х=300-50=250 см)l1+lш=-0,0006 при kx=5,4 (х=300+50=350 см)II=18337∙0.6354+13784∙(-0.0006)=11643 кгPэквб1II=18337∙0,6354+13784∙(-0,0308)=11241 кгPэквб3σ Б1 =0, 01536×5011643 = 1, 47 кг/см22×3092σ Б1 =0, 01536×5011241 = 1, 42 кг/см22×3092σ h1 =0.70.32×1.47 = 0.105 кг/см23.1415926σ h3 =0.70.32×1.42 = 0.101 кг/см23.141592622σ h =0,461+0,105+0,101=0,667 кг/см < [ σ h ]=1,0 кг/смБыли проведены расчеты пути на прочность на ЭВМ по программе SYGMA вкривой R=512 м, нагрузка – грузовой вагон на тележках ЦНИИ-Х3-0.На рисунке 1.2 приведены графики зависимостей напряжений в элементахверхнего строения пути от статической нагрузки на колесо (50, 80, 115 и 150 кН).Увеличение статической нагрузки с 50 кН до 150 кН повышает уровень напряжений в элементах верхнего строения пути в 2,12 раза, с 115 кН до 150 кН – в1,21 раза.

При увеличении статической нагрузки все напряжения в элементахверхнего строения пути увеличиваются по прямопорциональной зависимости.Лист20На рисунке 1.3 приведены графики зависимостей напряжений в элементахверхнего строения пути от модуля упругости (50, 100, 150 и 200 МПа). При повышении модуля упругости со 100 до 200 МПа кромочные напряжения в подошверельса к уменьшаются в 1,09 раза, а напряжения в прокладке ш и в балласте подшпалой б увеличиваются в 1,23 раза.Расчетные величины напряжений не превышаю оценочных критериев прочности.1.2.3 Расчет коэффициента устойчивости против вкатывания гребня колесана рельсПри набегании колеса на рельс оно не должно накатываться своим гребнемна него, т.е.

необходимо предотвратить всползание колеса на головку рельса.Если колесо приподнято по каким-либо причинам, необходимо, чтобы оноопустилось вниз по плоскости С-С, наклоненной под углом к горизонту (рисунок 1.4) [4].Коэффициентом устойчивости называется отношение всех сил, препятствующих подъему колеса, к силам, вызывающим этот подъем. Силы подъема колеса действуют в плоскости С-С и направлены вверх, в сторону, обратную соскальзыванию гребня, а силы сопротивления действуют в этой же плоскости, нонаправлены вниз, в сторону соскальзывания гребня по рабочей грани головки.Силы подъема колеса действуют в той же плоскости, но направлены вверх, всторону, обратную соскальзыванию гребня.Рассмотрим условие предельного равновесия колесной пары, когда левоеколесо на рельсе А несколько приподнялось и опирается на рабочую грань головки рельса своим гребнем в точке О.На расчетной схеме вертикальная нагрузка от кузова на колесную парупредставлена силами Р1-ш и Р2-ш , которые в статике принимаются равными.При движении происходит уменьшение или увеличение вертикальных нагрузокот колебаний кузова на рессорах.

Появление дополнительных сил равновероятно на правой и левой стороне колесной пары.Лист21Рисунок 1.2 – Зависимости напряжений в элементах верхнего строения путиот статической нагрузкиЛист22Рисунок 1.3 – Зависимости напряжений в элементах верхнего строения путиот модуля упругостиЛист23М1а1YрР1-шЦТJнSшa2Р Р2-шHцРM221lрF1CAN10F2N2τBS1cР1-р и Р2-р – нагрузка от колес на рельсы; Р1-ш и Р2-ш – нагрузка от кузова на шейки оси колесной пары; М1 и М2 – моменты, действующие на шейки оси; а1 и а2 – расчетные консолишейки оси;Yр – рамная сила; lр – расстояние от головки рельса до приложения рамной силы;Iн – центробежная сила; Нц – расстояние от головки рельса до приложения центробежнойсилы; N1 и N2 - реакции рельсов;Рисунок 1.4 - Расчетная схема для определения устойчивости колеса на рельсеРекомендуется определять вертикальные нагрузки на шейки оси от обрессоренной части экипажа в прямом участке путиP1ш  Pст  qk(1.33)P2ш  ( Pст  qk )(1  k д )где(1.34)к Д – коэффициент динамики; Pст – статическая нагрузка от колеса нарельс, Н; q k – отнесенный к колесу вес необрессоренной части экипажа, Н.Величина непогашенного ускорения определяется по формулеа НПV2hg2S13,6 Rгде V – скорость движения, км/ч; R – радиус кривой, м;(1.35)h– возвышение на-ружного рельса, м; S1 – расстояние между осями рельсов S1 =1,6 м.Непогашенная часть центробежной силы, приходящаяся на одно колесо, идополнительная нагрузка определяются по формулеIH P QкузgnaНП ,Qкуз ( Н ц  I p )gnS ш(1.36)а НП ,(1.36)Лист24где Qкуз – вес кузова вагона брутто, Н (табл.4 .38),[4]; g – ускорение силы тяжести, g =9,81 м/с; n – число осей экипажа; H ц – расстояние от уровня головокрельсов до центра тяжести кузова (для груженого полувагона H ц =2 м); S ш –расстояние между серединами шеек колесной пары, S ш =2,036м; l р – расстояниеот точки приложения силы Yр до точки контакта гребня колеса с рабочей гранью рельса l р =0,55 м.Вертикальные расчетные нагрузки на шейки оси вагона:P1шр  ( Pст  qk )  Pц ,(1.38)P2шр  ( Pст  qk )(1  k д )  Pц .(1.39)Полные расчетные нагрузки от колес на головки рельсов:P1 p  P1шp  qk  Pст  Pц ,(1.40)P2 p  P2шр  qk (1  k ) .(1.41)Реакция рельса А определяется по формуле:N1  ( P1 p  P2 p  N 2 ) cos   (Y p  F2 ) sin  ,(1.42)где F2 – сила трения бандажа колеса по поверхности катания головки рельса В:F2  f р N 2.(1.43)Реакция рельса В определяется, какN2 Р2 S1  М 2  М 1  Yрl рS1.(1.44)Коэффициент устойчивости против всползания гребня колеса на рельс определяется отношением сил, препятствующих подъему колеса, к силам вызывающим этот подъем:k( Р1р  Р2р  N 2 )sin .F1  (Yр  F2 ) cos(1.45)Выполним расчет коэффициента устойчивости против вкатывания гребняколеса на рельс для следующих исходных данных: шпалы железобетонные2000 шт/км, радиус кривой R=512 м, возвышение наружного рельса h=130 мм,V=80 км/ч.Лист25Подвижная нагрузка - грузовой вагон со следующими характеистиками:масса брутто Qбр =92,0 т, масса кузова с грузом Qкуз = 84,4 т, необрессоренныйвес, приходящийся на одно колесо, q k =9,95 кН, высота центра тяжести кузоваH ц =2 м, диаметр колеса 0,95 м, радиус шейки оси 0,075 м, расстояние до при-ложения рамной силы l p =0,55 м.Расчет проводится в режиме тяги и торможения тяжеловесного поезда спродольной тормозной силой 0; 700 и 1000 кН.а нп =8020.130- 9.81= 0.17 м/с223, 6 × 5121.6ΔPц =84.4×10×(2 - 0.55)0.17 = 2.6 кН9.81× 4× 2.036kд =PpPст - q=200 10 +16×10-4 ×802 11500 - 995= 0.39P1-шр =(115-9,95)+2,6=107,65 кНP2-шр =(115-9,95)(1+0,39)-2,6=143,42 кНР1-р=115+2,6=117,60 кНР2-р=143,42+9,95(1+0,39)=157,25 кНВеличины моментов: M 1  P1шр  а1 , M 2  P2шр  а2M1=107,65∙0,264=28,42 кН∙мM2=143,42∙0,168=24,09 кН∙мОпределим реакцию рельса В при трех величинах рамной силы, которыеполучим из рис.

Характеристики

Список файлов ВКР