Bugaev Mihail Aleksandrovich 2016 (1207593), страница 5

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

Текст из файла (страница 5)

Рисунок 1.2 Зависимость вертикальных сил от модуля упругости пути при деревянных шпалах

Рисунок 1.3 Зависимость вертикальных сил от модуля упругости пути при железобетонных шпалах

Данные рисунки показывают что Pинк (0,1) при деревянных шпалах максимальный модуль упругости составляет 14356,66 кг что в 3,36 раз больше оптимального модуля упругости который в среднем между 300 и 500 кг/см² составляет 4268,1 кг

Pинк (0,1) при железобетонных шпалах максимальном модуле упругости составляет 25543,57 кг что в 4,15 раз больше оптимального модуля упругости который в среднем между 500 и 800 кг/см² составляет 6147,93 кг

Дополнительно были и определены напряжения в элементах верхнего строения пути на программе SYGMA, которые представленные ниже

Рисунок 1.4 Исходные данные для расчета напряжений

Рисунок 1.5 Результаты расчетов посчитанные программой

Остальные данные представленные в приложении 1

По рассчитанным данным были построены графики «напряжения в зависимости от модуля упругости» и «напряжения в зависимости от нагрузки на ось» представлены на рисунке 1.6 и 1.7 соответственно

Рисунок 1.6 Напряжения в зависимости от модуля упругости.

Рисунок 1.7 Напряжения в зависимости от осевой нагрузки.

Данные рисунков 1.6 и 1.7 показываю что при модуле упругости выше 800 кс/см² превышает допустимую норму и следует предпринять мероприятия по укреплению земляного полотна; при модуле упругости выше 1500 кс/см² превышает допустимую норму и следует предпринимать мероприятия по замене скреплений на более упругие; при нагрузке более 20 т/ось превышает допустимую норму, следует принять меры по увеличению балласта под шпалой или увеличение эпюры шпал.

1.3 Расчет коэффициента устойчивости против вкатывания колеса
на рельс

В качестве нормативного источника использовались документы [3] и [4]

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 по плоскости С-с, наклоненной под углом к горизонту (рис. 1.8) [3].

Рисунок 1.8 Расчетная схема определения устойчивости колеса на рельсе: и – нагрузка от кузова на шейки оси колесной пары; и – нагрузка от колес на рельсы; М₁ и М₂, – моменты, действующие на шейки оси; а₁ и а₂ – расчетные консоли шеек оси; Y_р – рамная сила; l_р – расстояние от головки рельса до приложения рамной силы; J_н – центробежная сила; Н_ц – 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; S_ш – расстояние между точками приложения сил к шейкам оси

Коэффициентом устойчивости назовем отношение всех сил, препятствующих подъему колеса, к силам, вызывающим этот подъем. Силы сопротивления действуют в плоскости С-с и направлены вниз, в сторону соскальзывания гребня по рабочей грани головки. Силы подъема колеса действуют в этой же плоскости, но направлены вверх, в сторону, обратную соскальзыванию гребня.

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. Внешними, действующими на рельсовые нити, будут следующие силы и моменты:

1) полная динамическая вертикальная нагрузка , передаваемая от левого колеса на рельс А в точке О;

2) полная динамическая вертикальная нагрузка , передаваемая от правого колеса на рельс В по кругу катания колеса;

3) моменты М₁ и М₂ действующие на шейки оси. Как известно, нагрузка от вагона приложена через буксы к шейкам оси колесной пары, а ее воздействие на рельсы может быть эквивалентно представлено вертикальными силами и и моментами М₁ и М₂;

4) динамическая рамная сила max Y_р, приложенная на расстоянии l_р от точки контакта левого колеса с рельсом А. При этом обычно принимают, что

, (1.29)

где r_к – радиус колеса, м; r_ш – радиус шейки оси, м.

Реакции рельсовых нитей обозначены:

F₁ – сила трения гребня колеса по рабочей грани головки рельса А определяется по формуле

, (1.30)

где f_р – коэффициент трения скольжения гребня колеса по рельсу А (f_р = 0,25); N₁ – нормальная к плоскости С-с реакция рельса А

, (1.31)

F₂ – сила трения бандажа колеса по поверхности катания головки рельса В определяется по формуле

, (1.32)

где N₂ – реакция рельса В определяется по формуле

, (1.33)

Силы трения F₁ и F₂ действуют в стороны, обратные направлениям скольжения соответствующих колес. Коничность колес не учитывается.

Нагрузки на колесо обозначены:

и – расчетные нагрузки на шейки колесной пары в кривой определяются по формулам

, (1.34)

, (1.35)

где – статическая нагрузка от колеса на рельс, (для груженого вагона
= 115 кН); – необрессоренный вес, приходящийся на одно колесо ( = 9,95 кН); – коэффициент динамики; – дополнительная догрузка одного колеса и разгрузка другого под действием центробежной силы, кН, определяется по формуле

, (1.36)

где – масса кузова с грузом, т; – расстояние от головки рельса до места приложения центробежной силы ( = 2 м); – расстояние от головкирельса до приложения рамной силы (для грузового вагона = 0,55 м); – ускорение свободного падения ( = 9,81 м/с); – число осей экипажа (для грузового вагона = 2); – расстояние между точками приложения сил к шейкам оси (для грузового вагона = 2,036 м); – величина непогашенного ускорения при движении вагона в кривой определяется по формуле (3.11).

М₁ и М₂, – величины моментов действующих на шейки оси определяются по формулам

, (1.37)

, (1.38)

где а₁ и а₂ – расчетные консоли шеек оси.

и – полные расчетные нагрузки на рельсы определяются по формулам

, (1.39)

, (1.40)

Рамная сила определяется по рис. 3.2 [3] в зависимости от величины непогашенного ускорения .

Коэффициент устойчивости против вкатывания гребня колеса на рельс определяется отношением сил, препятствующих подъему колеса к силам вызывающим этот подъем:

, (1.41)

Коэффициенту k=1,0 соответствует предельному состоянию устойчивости, гарантированная устойчивость обеспечивается при:

k = 1,4 – для локомотивов;

k = 1,3 – для грузовых вагонов;

k = 1,6 – для пассажирских вагонов;

k = 1,4 – для изотермических вагонов.

При расчетах можно принять угол т между горизонталью и касательной рабочей грани головки рельса в точке О касания гребня колеса с рельсом упорной нити для вагонов равным 60° и локомотивов 70°. У четырехосного грузового вагона l_р = 0,55 м, a₁ = 0,264 м, а₂ = 0,168 м, f_р = 0,25.

Предотвращению вползания гребня колеса на головку рельса способствуют:

– увеличение нагрузки на рельс ;

– уменьшение величин рамных сил (уменьшение величин горизонтальных неровностей пути и непревышение допускаемых величин поперечных ускорений ± 0,3 м/с² у грузовых поездов);

– уменьшение сил трения (лубрикация рельсов);

– увеличение угла наклона рабочей грани головки рельса (репрофилирование изношенных рельсов).

Расчетная часть

Исходные данные

R, м	V, км/ч	Qкуз,т	kд
512	80	84	0,433

Рамная сила:

При - ;

При - ;

При - ;

- ,

- ,

- ,

При -

При -

При -

Вывод: устойчивость колеса на рельсе обеспечивается при всех трех режимах движения, так как коэффициент устойчивости больше допускаемой велечины k = 1,3.

Для грузовых поездов поперечное непогашенное ускорение не должно превышать 0,3 м/с² или 0,4 м/с², в нашем случае оно достигает 0,31 м/с².

1.4 Расчет устойчивости против поперечного сдвига пути

Поперечный сдвиг рельсошпальной решетки под поездом является прямой угрозой безопасности движения поездов. При неблагоприятных сочетаниях воздействующих на путь вертикальных и горизонтальных поперечных сил может произойти поперечный сдвиг рельсошпальной решетки по балласту, особенно загрязненному или в талом состоянии.

Исследования показали, что вероятность одновременного сочетания максимальных значений поперечных сил с максимальной или минимальной величиной вертикальных нагрузок близка к нулю. Наиболее неблагоприятным случаем будет воздействие направляющей оси первой тележки на наружный рельс кривой. Поэтому горизонтальные поперечные (боковые) силы Y_б принимаются максимально вероятными, а вертикальные нагрузки – средними т.е. Р₁ = Р₂ = Р_ср (рис. 1.9).

Следовательно, вертикальное давление рельсов на шпалу Q₁ = Q₂ = Q_ср.

Из расчета прочности пути известно, что

, (1.42)

где k_в – коэффициент относительной жесткости рельсового основания и рельса, м^-1; l – расстояние между осями шпал, м.

Рисунок 1.9 Расчетная схема определения поперечной устойчивости пути: Р₁ и Р₂ – нагрузка от колес на рельсы; Y_б – боковая сила; Q_] и Q₂ – давление рельсов к шпалу; Н_ш-1 и Н_ш-2 – поперечные силы, действующие на шпалу от двух рельсов; С₀ –сопротивление смещению шпалы; F_тр – сила трения шпалы по балласту; f_р – коэффициент трения скольжения колеса по рельсу

Характеристики

Список файлов ВКР