Будівництво залізниць і шляхове господарство

Размещено на http://www.allbest.ru/

Зміст

Введення

1. Проектування та розрахунок рейкової колії

1.1 Розрахунок ширини колії в кривій ділянці колії

1.1.1 Розрахунок ширини колії, необхідної для вільного вписування

1.1.2 Розрахунок ширини колії, необхідної для примусового вписування екіпажу в криву

1.2 Визначення необхідної величини підвищення зовнішньої рейкової нитки в кривій

1.3 Розрахунок параметрів перехідної кривої

1.4 Розрахунок кількості та порядок укладання укорочений рейок в кривих ділянках колії

2. Розрахунок геометричних характеристик поодинокого звичайного стрілочного переводу з криволінійним гостряком січного типу

2.1 Основна розрахункова схема стрілочного переводу

2.2 Розрахунок елементів стрілки

2.2.1 Визначення основних параметрів криволінійного гостряка

2.2.2 Визначення довжини рамної рейки

2.3 Визначення розмірів хрестовини

2.4 Визначення довжини прямої вставки

2.5 Визначення основних і осьових розмірів стрілочного переводу

2.6 Побудова схеми розбивки стрілочного переводу і його епюри

Література

Введення

Для забезпечення безперервності і безпеки руху поїздів з установленими швидкостями залізнична колія повинна завжди перебувати в справному стані. Цей стан досягається забезпеченням передусім відповідності параметрів рейкової колії її нормативних і розрахункових параметрів. Поряд з цим та з метою поліпшення умов взаємодії колії та рухомого складу удосконалюються і самі норми вустрою та утримання рейкової колії. Забезпечення постійної справності шляху, особливо в умовах обмежених ресурсів, не можливе без глибоких знань фахівців колійного господарства питань проектування рейкової колії і норм її змісту. Справжні методичні вказівки призначені для використання в дипломному та курсовому проектуванні з дисципліни "Залізничний шлях" студентами всіх форі навчання спеціальності "Будівництво залізниць, шлях і шляхове господарство. Слід мати на увазі, що всі розділи проекту взаємозв'язані, і рішення, одержувані в попередніх розділах є до певної міри вихідними даними для подальших розділів. Крім того передбачається, що студенти для виконання розділу проекту відповідно до цих методичними вказівками повинні детально ознайомитися з теоретичним і нормативним матеріалом.

1. Проектування та розрахунок рейкової колії

1.1 Розрахунок ширини колії в кривій ділянці колії

Ширина рейкової колії повинна бути такою, щоб виключалося заклинювання колісних пар рухомого складу або їх провал. Крім того розміри ширини колії повинні забезпечувати найменший опір руху поїзда, а також найменший знос рейок і бандажів коліс. Всі ці вимоги і визначають вибір оптимальної ширини колії. Встановлене при русі кривої положення колісних пар екіпажу, щодо робочих граней рейкових ниток , в результаті взаємодії між рейковими нитками та ходовими частинами рухомого складу, прийнято називати вписуванням екіпажу в криві. При вписуванні можливі два крайні положення екіпажу в колії - вільне та заклинене. Вільне вписування має місце, коли ширина колії достатня для того, щоб екіпаж, рухаючись з рівномірною швидкістю, прямував по кривій тільки переднім зовнішнім колесом (рис 1.1), а полюс повороту в цьому випадку знаходиться на перетині задньої осі жорсткої бази і поздовжньої осі екіпажу.

Рис. 1.1 Схема вільного вписування двовісного екіпажу в криву.

Заклиненим називають таке вписування, при якому колеса кожної пари двовісної жорсткої бази (візки) впираються гребенями в обидві рейкові нитки. При трьох і більше вісних екіпажах в рейкові нитки впираються гребені зовнішніх коліс крайніх осей і внутрішніх коліс середніх осей. Полюс повороту при цьому знаходиться на перетині поздовжньої та поперечної осей сіметрії екіпажу, а зазори між гребенями коліс та бічними робочими гранями рейкових ниток відсутні (рис. 1.2)

Прослушать

Рис.1.2 Схема примусового вписування двовісного екіпажу в криву.

Геометричний розрахунок необхідної ширини колії в кривій зводиться до перевірки можливості вільного вписування різ них екіпажів в криву. Якщо отримана при цьому ширина ко лії виявляється більше встановленої ПТЕ, то перевіряють мож ливість так званого примусового вписування, коли ширина колії приймається більшою ніж ширина колії для заклненого вписування на величину мінімального зазору, зважаючи на те , що заклиненого вписування в криві в реальних умовах неприпустимо.

1.1.1 Розрахунок ширини колії, необхідної для вільного вписування Необхідна для вільного вписування ширина колії для жорстких баз з будь-якою кількістю осей визначається за формулою:

Sв = So +fн - дmin - з1 , (1.1)

So - ширина колії, 1520 мм;

fн - стріла вигіну по наружній рейковій ниті;

д min - мінімальний зазор між робочими гранями гребней коліс та рейок =7мм;

з1 - поперечний розбіг першої по ходу руху колісної пари = 1;

Стріла вигіну по наружній рейковій ниті при пів хорді визначається за формулою:

, (1.2)

Lo - довжина жорсткої бази для розглянутого екіпажу = 300 см;

R - радіус розглянутої кривої = 400 м ;

b - - величина забігу точки дотику гребенем колеса робочої грані рейки щодо осі колісної пари.

Величина забігу з достатньою для практичних розрахунків точністю може бути визначена за формулою:

, (1.3)

l1 - відстань від полюса повороту жорсткої бази до її передній осі, рівне при вільному вписування l1 = Lo ;

r - радіус колеса екіпажу = 62,5 см ;

- кут нахилу робочої грані гребеня колеса , приймається для вагонних коліс Т = 60 °, для локомотивних коліс Т = 70 °;

R - радіус кривої .

;

;

.

Отримана за формулою (1.1) ширина колії для забезпечення вільного вписування порівнюється з шириною колії, установленою ПТЕ для кривих ділянок колії. Якщо виявиться, що необхідна для вільного вписування ширина колії більше встановленої ПТЕ для розглянутої кривої, то це значить, що вільного вписування в цю криву відбуватися не буде. В цьому випадку перевіряється можливість примусового вписування.

1.1.2 Розрахунок ширини колії, необхідної для примусового вписування екіпажу в криву

Необхідна для примусового вписування ширина колії визначається за формулами, що застосовуються окремо для двовісних та тривісних екіпажів. Більш того, враховується і ті обставини , що примусове вписування може відбуватися як з урахуванням, так і без урахування полегшуючих вписування пристроїв (наприклад, з урахуванням поперечних розбігів).
Ширина колії, необхідна для примусового вписування розрахункового екіпажу з двовісною жорсткою базою, визначається як:

, (1.4)

fн - стріла вигіну зовнішньої рейкової нитки, визначається за формулою

, (1,5)

fв - стріла вигину внутрішньої рейкової нитки, визнається за формулою

 , (1,6)

Величина забігу b визначається як і при вільному вписуванні за формулою (1.3) з тією лише різницею, що відстані від полюса повороту до передньої осі при примусовому вписування приймається рівним l1=Lo / 2 (рис. 1.2)

,

,

,

мм.

1.2 Визначення необхідної величини підвищення зовнішньої рейкової нитки в кривій. При русі залізничного екіпажу по кривій виникає відцентрова сила.

Як інерційна, відцентрова сила викликає зсув екіпажу в бік зовнішньої рейкової нитки кривої, а також крен кузова екіпажу на ресорах, що призводить до зміщення центру ваги екіпажу, а це, у свою чергу, в сукупності з виникаючим перекидаючим моментом викликає небажаний перевантаж зовнішньої рейкової нитки. Для зменшення відцентрової сили та пов'язаних з нею несприятливих наслідків в кривих ділянках колії, починаючи з радіусу 4000 м і менше, влаштовують підвищення зовнішньої рейкової нитки над внутрішньою. При такому розташуванні рейкових ниток дія відцентрової сили зменшується на величину горизонтальної складової ваги екіпажу. Правильно встановлене підвищення зовнішньої рейкової нитки дозволяє:

забезпечити приблизно однаковий рівень вертикальних сил від коліс на обидві рейкові нитки;

знизити рівень бічних сил і тим самим забезпечити міцність і стійкість шляху;

забезпечити з умови комфортабельності їзди пасажирів мінімальний рівень непогашених прискорень (б нп).

Величину розрахункового підвищення визначають виходячи з умови однакового впливу на обидві рейкові нитки:

, (1,7)

, (1,8)

V- швидкість руху екіпажу, км / год; g - прискорення вільного падіння, м/;

12,5 - коефіцієнт, отриманий після підстановки постійних величин в загальний вираз для визначення підвищення і дозволяє, підставляючи швидкість в км / год, а радіус в м, отримати підвищення в мм;

Vср - середньо квадратична швидкість, зважена по тоннажу, км / год;

R - радіус кривої.

Значення Vср визначається за формулою:

 Vср = , (1,9)

Qi - вага поїздів різних категорій, що проходять по кривій (вантажних, пасажирських, швидких, приміських);

ni - кількість поїздів кожної категорії, що проходять по кривій протягом доби;

Vi - швидкість руху поїздів відповідної категорії.

В формулі (1,8) представляє собою добавку, враховуючу вплив ексцентриситетів розташування екіпажу в колії, надресорної та не надресорної будови екіпажу. Величину цієї добавки орієнтовно приймають 10 мм.

Слід відзначити і те, що при необхідності добавка може включати і ряд інших поправок , а саме: поправку на вплив сили тяги, поправку на вплив сили вітру та ін. З умови забезпечення комфортабельності їзди величина підвищення hmin визначається по формулі:

hmin = - 163бн , (1,10)

Vmax - найбільша встановлена на ділянці швидкість пасажирських або швидких поїздів = 90 км / год;

бн - непогашене відцентрове прискорення (допустима величина становить 0,7 м / ).

=148,6 мм ,

hmin = ,

Із hр та hmin вибираєм більше - 148,6 мм.

З отриманих за формулами (1,8) , (1,9) та (1,10) значень підвищення приймається бiльша з округленням у більшу сторону до величини кратної 5 мм. Максимальна допустима величина підвищення на вітчизняних дорогах прийнята [h]- 150 мм. hр приймаємо = 150 мм.

Далі визначаємо допустиму швидкість руху поїздів:

Vmax = , (1,11)

Vmax = =92 км/ч.

Отримане таким чином обмеження по швидкості призначаються до моменту проведення реконструктивних заходів щодо уположенню кривої.

1.3 Розрахунок параметрів перехідної кривої

Прямі та кругові криві, починаючи з радіуса 3000 м і менше, щоб уникнути раптової появи відцентрової сили повинні плавно сполучатися з допомогою перехідних кривих. Основне призначення перехідних кривих полягає у забезпеченні плавної зміни відцентрових сил при вході екіпажів у криву по колу і виході з неї. На їх протязі здійснюють плавні відводи підвищення зовнішньої рейкової нитки і при необхідності розширення колії в круговій кривій. Іншими словами, на протязі перехідних кривих плавно змінюється кривизна колії , плавно змінюється різниця рівнів рейкових ниток (від нуля в прямій до hp в круговій кривій), плавно змінюється ширина колії в кривих з радіусом менше 350 м (від S = 1520 мм у прямій до S = 1530 мм або S = 1535 мм у круговій кривій), а також плавно змінюється непогашене прискорення , а отже і непогашена відцентрова сила (рис 1.3).

Рис. 1.3. Схема перехідної кривої:

а - схема зміни підвищення зовнішньої рейкової нитки;

б - план ділянки колії з перехідної кривої;

в - зміна непогашеної відцентрової сили в кривій.

В якості перехідних кривих беруть радіоідальні спирали або кубічні параболи. У цих кривих кривизна змінюється плавно, збільшуючись пропорційно їх довжині. Довжина перехідної кривої визначається виходячи з трьох умов. При прямолінійному відводі підвищення зовнішньої рейкової нитки довжина перехідної кривої визначається за формулою:

lo = , (1,12)

Потім цю довжину перевіряють з умови обмеження скорості підйому колеса на піднесення:

lomin = , (1,13)

та з умови обмеження зміни непогашеного відцентрового прискорення:

lomin = , (1,14)

Ш - допустима величина зміни непогашеного прискорення приймається у межах 0,6-0,8 м / .

lo = = 150 м ,

lomin = 10*150*90 = 135 м ,

lomin = ,

Ухил відводу підвищення i визначається з умови забезпечення безпеки руху екіпажів і плавності нарощування відцентрових прискорень. Норми ухилу відведення підвищення на вітчизняних залізницях прийняті, виходячи з максимальних швидкостей руху поїздів, встановлених на даній ділянці (табл. 1.2).

Таблиця 1.2

Швидкість руху поїздів, км/ч	Ухил відведення піднесення
120 и менше от 121 до 110 от 141 до 200	0,001 (1 мм на 1 м колії) 0,00067 (1 мм на 1,5 м колії) 0,0005 (1 мм на 2 м колії)

З трьох значень довжини перехідної кривої, знайдених за формулами (1,12-1,14), слід приймати найбільше з округленням у більшу сторону.

Розбивку перехідних кривих на місцевості роблять одним .з наступних способів:

- способом зсуви кривої до середини;

- способом введення додаткових кругових кривих;

- способом зміщення центру і зміни радіуса кривої. Найчастіше розбивку перехідних кривих виробляють першим з зазначених способів (рис. 1.4)

Рис. 1.4. Схема розбивки перехідних кривих методом зсування кривої по колу всередину.

Для цього спочатку визначають кут нахилу перехідної кривої в її кінці:

= 0,2 , (1,15)

Мінімальна довжина кругової кривої повинна дозволити розміститися в її межах повній колісній базі розрахункового екіпажу. Якщо немає спеціальних вимог то lкк приймається рівною 30 м. У важких умовах при відповідному обгрунтуванні може бути прийнята рівною 15 м або навіть рівною нулю.

Фактична довжина кругової кривої визначається за формулою:

lкк = R (в - 2цo) = 400 (34 - 0,4) = 134 м.

1.4 Розрахунок кількості та порядок укладання укорочений рейок в кривих ділянках колії

У кривих ділянках колії зовнішня і внутрішня рейкові ниті мають неоднакову довжину. Так як внутрішня нитка описана меншим радіусом, тому вона коротше зовнішньої. Для того щоб забезпечити розташування стиків рейок обох ниток по наугольнику, по внутрішній нитці поряд з рейками нормальної довжини укладають укорочені. Такі рейки випускаються спеціально для кривих ділянок колії. При довжині нормального рейки 25 м укорочені становлять 24,92 та 24,84 м, тобто мають стандартне скорочення 80 та 160 мм, а при довжині рейки 12,5 м укорочені складають 12,46; 12,42 та 12 , 38 м, тобто з укороченням 40, 80 і 120 мм. З метою скорочення числа рейок в покілометровому запасі на кожній кривій прийнято використовувати один тип укорочення.

приймаємо 80.

Розрахунки проведені на ЕОМ.

колія стрілочний перевод розбивка

2. Розрахунок геометричних характеристик поодинокого звичайного стрілочного переводу з криволінійним гостряком січного типу

2.1 Основна розрахункова схема стрілочного переводу

На розрахунковій схемі стрілочного переводу, яка наведена на рисунку 2.1, вказані розміри, що розраховуються в самостійній роботі, а також ті, що надані в завданні.

shvydkist? rukhu poi?zdiv vidpovidnoi? kateho ¬ rii?.

Словарь - Открыть словарную статью

Рисунок 2.1 - Розрахункова схема стрілочного переводу

б - кут хрестовини;

вn - початковий кут гостряка;

в - загальний стрілочний кут;

ц - центральний кут (кут, що відповідає дузі гостряка);

Rг - радіус гостряка;

Rп - радіус перевідної кривої;

р - довжина хвостової частини хрестовини;

n - довжина передньої частини хрестовини;

d - пряма вставка (відстань від кінця перевідної кривої до математичного центра хрестовини);

q - довжина переднього вильоту рамної рейки;

q1- довжина заднього вильоту рамної рейки;

lо,- довжина криволінійного гостряка;

lо - проекція криволінійного гостряка на напрямок рамної рейки;

Sо - ширина колії стрілочного переводу;

Lг - теоретична довжина стрілочного переводу;

Lп - загальна або практична довжина стрілочного переводу;

ао, bо, а, b - відстань від центра переводу О1 відповідно до: початку гостряків, математичного центра хрестовини, переднього стику рамної рейки, стику хвостової частини хрестовини;

fo, f - відстань до граничного стовпчика від математичного центра хрестовини та центра переводу 01.

2.2 Розрахунок елементів стрілки

При розрахунках визначаються числові значення основних параметрів криволінійного гостряка та довжина рамної рейки.

2.2.1 Визначення основних параметрів криволінійного гостряка

Метою розрахунку є визначення числових значень параметрів Rг, вп, в, lо (див. рисунок 2.2). Розрахунок ведеться з використанням силового засобу.

При вході на стрілку колесо вдаряється в гостряк, який веде на бокову колію. При цьому виникає надлишок кінетичної енергії (ефект удару). Допустиме значення ефекту удару в гостряк нормується величиною Wo = 0,225 м/с.

Після удару в гостряк здійснюється рух по криволінійному гостряку та далі по перевідній кривій. При цьому виникають центробіжні прискорення відповідно jо і yо, які при Rп = Rг можливо прийняти рівними: jо = yо = 0,3 ч 0,4 м/.

При відомій швидкості руху на бокову колію радіус гостряка визначається з виразу:

= (2.1)

Початковий кут розраховується з тригонометричної функції:

Sinвп = (2.2)

де дmах - максимальний зазор між колесом та рамною рейкою, з яким воно підходить до гостряка, дmах= 36 мм.

Рисунок 2.2 - Розрахункова схема для визначення параметрів криволінійного гостряка

Якщо підставити в формулу (2.2). цифрові значення параметрів, отримаємо розрахунковий вираз:

Sinвп =

V6 - швидкість руху на бокову колію, м/с

Далі визначається * центральний кут ц0 з виразу

lo = > цo = = = 1,55 (2.3)

При відомих значеннях вп та цо обчислюється загальний стрілочний кут в.

в = вп + цо = 0,57 + 1,55 = 2,12.

2.2.2 Визначення довжини рамної рейки

Довжина рамної рейки lрр визначається, згідно з рисунком 2.3, як сума трьох його відрізків: переднього вильоту q (від вістря до переднього стику рамної рейки), проекції гостряка на напрямок рамної рейки l0' і заднього вильоту q1 (від кінця проекції гостряка до заднього стику рамної рейки)

lpp = q + lo' + q1 = 2,7 + 9,1 + 0,92 =12,7 м (2.4)

Передній виліт рамної рейки визначається з умови раціонального розкладання перевідних брусів

q = n1a + (2.5)

де n1 - кількість прольотів між осями перевідних брусів, n1 = 5ч1О;

а - проміжний проліт, а = 500 або 550 мм;

с - стиковий проліт для рейок типу Р50 с = 440 мм, Р65 - 420 мм;

д - стиковий зазор, д = 8 мм;

е - випередження вістря гостряка за вісь першого флюгарочного бруса, е = 41 мм.

Рисунок 2.3 - Розрахункова схема для визначення довжини рамної рейки

Проекція гостряка lo' визначається з виразу:

lo' = Rг(sinв - sinвп) = 302,5(0,04 - 0,01) = 9,1 м (2.6)

Задній виліт визначається з умови:

q1 = an2 + c = 500*1 + 420 = 0,92 м (2.7)

n2 = 1ч5 прольотів.

Зменшуємо довжину рамної рейки до стандартної 12,5 метрів за рахунок переднього виліту q - приймаємо 2,5 м.

Довжини рамних рейок прямої та бокової колії приймаються однаковими.

2.3 Визначення розмірів хрестовини.

У курсовій роботі визначаються теоретичні розміри передньої n та хвостової р частин хрестовини (див. рисунок 2.4), величина яких залежить від кута хрестовини, типу рейок і конструкції хрестовини.

Розміри n і p обчислюються за формулою:

n = (2.8)

p = d2N = 230*10 = 2,3 м (2.9)

lн - довжина накладки;

d1 - відстань між робочими гранями вусовиків, яка забезпечує постановку першого стикового болта;

x - відстань від торця накладки до осі першого болтового отвору;

N - знаменник марки хрестовини;

d2 - відстань між робочими гранями осердя хрестовини, яка

забезпечує примикання до нього рейок;

Рисунок 2.4 - Розрахункова схема для визначення розмірів хрестовини.

Таблиця 2.1 - Розрахункові значення параметрів

Тип рейок	Значення параметрів, мм
	lн	d1	x	d2
Р50	820	240	50	205
Р65	800	250	80	230

Після визначення значень n і р знаходиться теоретична довжина хрестовини:

lкр = n + p = 2,82 + 2,3 = 5,12 м (2.10)

2.4 Визначення довжини прямої вставки

Пряма вставка (від кінця перевідної кривої до математичного центра хрестовини) призначена для забезпечення прямолінійного напрямку руху

колісних пар до входу в горло хрестовини.

Довжина прямої вставки d (див. рисунок 2.1) визначається з умов розміщення в рейковій колії S0 проекцій криволінійного гостряка, перевідної кривої ( при Rп = Rг), а також прямої вставки на вертикальну вісь

So = Rг(cosвп - cosб) + dsinб (2.11)

Звідки

d = (So - Rг(cosвп - cosб)) (2.12)

Це значення d не повинно бути меншим dmin яке визначається з

Умови

dmin = n + = 2,82 + 0,4 = 3,22 м (2.13)

d = 10(1,52 - 1,452) = 0,68 м

Якщо отримане за формулою (2.12) значення d < dmin, то слід прийняти d = dmin та обчислити нове значення радіуса перевідної кривої. В цьому випадку радіус гостряка Rг не буде дорівнювати радіусу перевідної кривої Rп, як це було прийнято на початку розрахунку.

Зміна радіуса з R0 на Rг відбувається у корені гостряка. Нове значення перевідної кривої визначається за формулою:

= (2.14)

м

У цьому випадку подальші розрахунки повинні виконуватись з урахуванням двох радіусів Rг і Rп.

2.5 Визначення основних і осьових розмірів стрілочного переводу

До основних розмірів відносяться теоретична Lm і загальна (практична) Ln довжина стрілочного переводу.

Теоретична довжина Lm (відстань від початку гостряка до математичного центра хрестовини) визначається проектуванням криволінійного гостряка, перевідної кривої та прямої вставки на горизонтальну вісь (див. рисунок 2.1).

Lm = Rг(sinв - sinвп) + Rп(sinб - sinв) + dmin*cosб (2.15)

Lm = 302,5(0,0369 - 0,0099) + 242,4(0,0993 - 0,0369) + 3,22*0,9951 = =26,5 м

Загальна (практична) довжина Lп (відстань від переднього стику рамної рейки до хвостового стику хрестовини) визначається з виразу:

Lп = q + Lm + p = 2,7 +26,5 + 2,3 =31,5 м (2.16)

До осьових (розбивочних) розмірів відносяться відстані від центру переводу до:

а) початку гостряків - аг;

б) початку рамних рейок - а;

в) математичного центра хрестовини - в0;

г) стики хвостової частини хрестовини - в.

Ці розміри встановлюються за формулами:

м (2.17)

(2.18)

м (2.19)

м (2.20)

2.6 Побудова схеми розбивки стрілочного переводу і його епюри

Література

1. Шахунянц Г.М. Залізнична колія. - М.: Транспорт, 1988

2. Проектування залізничної колії. - 1972.

3. Яковлєва Т.Г., Шульга В.Я., Амелін С.В. та ін Основи пристрою і розрахунок залізничної колії / Під ред. С.Б. Амеліна і Т.Г. Яковлевої. - М.: Транспорт, 1990.

4. Шраменко В.П., Білорусів А.І. Розрахунок геометричних характеристик одиночних звичайних стрілочних переводів / методичні вказівки. - Харків: ХІІТ, 1992.

5. Білорусів А.І. Розрахунок залізничної колії на міцність і стійкість / методичні вказівки. - Харків: ХІІТ, 1996. - Ч.1, 2.

Размещено на Allbest.ru