Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Железные дороги России имеют самую высокую интенсивность использования железнодорожного пути. Основная задача железнодорожного транспорта: максимальное удовлетворение потребностей народного хозяйства и общества в перевозке грузов и пассажиров с высоким комфортом, большей скоростью при обеспечении безопасности указанных перевозок.

Одним из важнейших условий безопасности движения поездов с установленными скоростями является правильное назначение норм устройства и содержание рельсовой колеи. Нормы и допуски могут быть приняты только на основе исследований в области взаимодействия пути и подвижного состава.

Одной из главных характеристик является ширина колеи, от которой зависят не только расходы на эксплуатацию пути и размеры подвижного состава, но и объемы земляных работ.

При определении возвышения учитывают не только технико-экономические соображения, но и условия комфортабельности езды пассажиров, которые выражаются недопущением у них неприятных ощущений и утомляемости. С величиной возвышения непосредственно связано назначение длин переходных кривых для плавного изменения центробежных сил и ускорений. Необходимость укладки укороченных рельсов на внутреннюю рельсовую нить, прежде всего, связана с требованием расположения стыков правой и левой рельсовой нити по наугольнику.

Установление расчетной ширины колеи зависит от расположения ходовых частей в рельсовой колее в зависимости от их характеристик и размеров, вида вписывания.

Исходные данные

Грузонапряженность, млн. т км брутто на км в год	13
Максимальная скорость движения пассажирских поездов Vmax, км/ч	110
Радиус кривой R, м	1050
Скорость движения поездов по кривой, Vj, км/ч	грузовые	80
	пассажирские	110
	скорые	120
Масса поездов, Qj, т.	грузовые	3000
	пассажирские	1200
	скорые	500
Суточное число поездов, nj, поездов / сутки	грузовые	13
	пассажирские	24
	скорые	14
Угол поворота линии б, 0	24
Тип подвижного состава	ЧС2
Наибольшая скорость движения на боковой путь Vб.п.max, км/ч	60 км/ч = 16,6 м/c
Допустимое значение потери кинетической энергии при соударении колеса и остряка W0, м/c	0,25
Допускаемое значение ускорения , м/c2	0,43
Допускаемое значение ускорения , м/c2	0,53
Длина криволинейного остряка lостр., м	11,6

1. Установление класса пути и конструкции верхнего строения пути

1.1 Установление класса пути

На железных дорогах Российской Федерации, существующие железнодорожные пути в соответствии с эксплуатационными условиями, подразделяются на 5 классов, обозначенных цифрами; по грузонапряжённости делятся на 5 групп, обозначенных буквами; по допускаемым скоростям - на 7 категорий, обозначенных цифрами.

Таблица №1. Классы путей

Группа пути	Грузонапряженность, млн. ткм. бр. на км. в год	Категория пути
		1	2	3	4	5	6	7
		Допускаемая скорость движения: числитель - пассажирских поездов; знаменатель - грузовых, км/ч
		121-140	101-120	81-100	61-80	41-60	40 и менее	Станционные, подъездные и прочие пути
		>80	>70	>60	>50	>40
		Главные пути
Б	Более 50	1	1	1	2	2	3	5
В	25-50	1	1	2	2	3	3
Г	10-25	1	2	3	3	3	3
Д	5-10	2	3	3	3	3	4
Е	5 и менее	3	3	3	4	4	4

При заданной грузонапряженности 13 млн. т км брутто на км в год и максимальной скорости движения пассажирских поездов 120 км/ч получаем путь 2Г2 - 2 класс, группа Г, 2 категория.

1.2 Выбор конструкции верхнего строения пути

Основная конструкция на путях 1-4 классов - бесстыковой путь на железобетонных шпалах.

Типовым промежуточным скреплением для железобетонных оснований (железобетонные шпалы, плиты, малогабаритные рамы) является раздельное клеммно-болтовое скрепление типа КБ.

Конструкция и размеры балластной призмы должны соответствовать типовым поперечным профилям.

Крутизна откосов балластной призмы при всех видах балласта должна быть 1:1,5, а песчаной подушки - 1:2. Поверхность балластной призмы должна располагаться: при деревянных шпалах - ниже верха шпалы на 3 см; при железобетонных шпалах - в одном уровне с верхом средней части шпал.

Конструкция верхнего строения пути, а также типы и характеристики его основных элементов принимаются в зависимости от класса пути.

Наиболее распространенной конструкцией является звеньевой путь, наиболее перспективной и активно внедряемой - бесстыковой путь.

Ширину основной площадки земляного полотна нужно увеличивать с наружной стороны кривой в зависимости от радиуса кривой R:

при R =3000 - 4000 м уширение 0,2 м;

при R = 2500-1800 м уширение 0,3 м;

при R = 1500 - 700 м уширение 0,4 м;

при R = 600 м и менее уширение 0,5 м.

1. Конструкция верхнего строения пути:

- бесстыковой путь на железобетонных шпалах;

2. Типы и характеристики верхнего строения пути:

- рельсы Р65, новые, термоупрочненные, категории Т1 и Т2;

- скрепления новые;

- шпалы железобетонные новые I сорта;

- 1840 шт./км (в кривых радиусом 1200 м и менее - 2000 шт./км);

- балласт щебеночный с толщиной слоя: 40 см - под железобетонными шпалами,

- размеры балластной призмы - в соответствии с типовыми поперечными профилями.

3. Виды работ при замене верхнего строения пути:

- усиленный капитальный ремонт пути.

4. Конструкции и типы стрелочных переводов:

- Р65 новые, рельсовые элементы закаленные. Брусья железобетонные новые.

5. Виды работ по замене стрелочных переводов:

- усиленный капитальный ремонт стрелочных переводов.

6. Земляное полотно и искусственные сооружения:

- земляное полотно, искусственны сооружения и их обустройства должны удовлетворять максимальным допускаемым осевым нагрузкам и скоростям движения поездов в зависимости от групп и категорий путей.

Тип принимаемых в курсовом проекте железобетонных шпал - Ш-1-1. Типовым промежуточным скреплением для железобетонных оснований является раздельное клеммно-болтовое скрепление типа КБ (Рис. 1.1).

Рис. 1.1 Раздельное скрепление КБ для железобетонных шпал

1 - Резиновая прокладка; 2 - Подкладка металлическая; 3 - Прокладка; 4 - Болт клеммный; 5 - Гайка; 6 - Шайба пружинная двухвитковая; 7 - Клемма жесткая; 8 - Болт закладной; 9 - Шайба пружинная; 10 - Втулка изолирующая; 11 - Шайба анкерная.

Конструкция и размеры балластной призмы должны соответствовать типовым поперечным профилям (Рис. 1.2, таблица 1.3).

Рис. 1.2. Поперечные профили балластной призмы

Таблица 1.3. Основные размеры балластной призмы

Класс пути	Толщина балласта под шпалой без учета песчаной подушки hщ, см	Ширина плеча призмы d, см	Толщина песчаной подушки hп, см	Минимальная ширина обочины земляного полотна, см
1 и 2	35\40	40\45	20	50
3	35\40	35\40
4	25\30	35\40		40
5	20\20	25\40	15	40

Примечание: в числителе значения для звеньевого пути при деревянных шпалах; в знаменателе - для бесстыкового пути на железобетонных шпалах.

Крутизна откосов балластной призмы при всех видах балласта должна быть 1:1,5, а песчаной подушки - 1:2.

Поверхность балластной призмы должна располагаться: при деревянных шпалах - ниже верха шпалы на 3 см; при железобетонных шпалах - в одном уровне с верхом средней части шпал.

На пути 2Г2 принимаются следующие основные размеры балластной призмы:

- толщина балласта под шпалой без учета песчаной подушки h_щ = 40 см;

- ширина плеча призмы d = 45 см;

- толщина песчаной подушки h_п = 20 см;

- минимальная ширина обочины земляного полотна 50 см.

2. Проектирование рельсовой колеи в кривой

2.1 Определение возвышения наружного рельса в кривой

Рельсовая колея определяется своей шириной, положением рельсовых нитей по уровню и подуклонкой рельсов. При движении железнодорожного подвижного состава по кривой появляется центробежная сила J (Рис. 2.1). Она создает дополнительное давление колес на наружную рельсовую нить, в связи с чем рельсы на ней изнашиваются быстрее, возникают отбои рельсовых нитей или увеличивается напряжение в них, появляется непогашенное центробежное ускорение, при больших значениях которого пассажиры испытывают неприятное ощущение.

Чтобы компенсировать действие силы J и ограничить центробежное ускорение на кривых вводят возвышение наружного рельса h.

При проектировании железнодорожных линий возвышение h определяется по формуле:

, где (2.1)

Рис. 2.1. Расчетная схема для определения возвышения наружного рельса в кривых

К - коэффициент увеличения возвышения наружного рельса, учитывающий смещение центра тяжести экипажа в наружную сторону по отношению к оси пути; V_ср - средневзвешенная по тоннажу скорость (км/ч); R - радиус кривой (м).

К=1 при скорости движения до 120 км/ч. (При скоростях >120 км/ч К=1,2)

h - возвышение наружного рельса в кривой радиуса R;

S₀ - расстояние между двумя осями рельсов (S =1600 мм);

G - вес экипажа;

J - центробежная сила;

N, T - составляющие веса экипажа G;

б - угол наклона полотна пути.

Значение определяется по зависимости

, км²/ч², (2.2)

где Q_i - масса поезда данного (i-го) вида (пассажирского, грузового, скорого, пригородного), т брутто;

n_i - суточное число поездов i-го вида;

V_i - средняя скорость движения поездов i-го вида на рассматриваемой кривой, определяемая по локомотивным скоростемерным лентам, км/ч.

На эксплуатируемых участках (в курсовом проекте) возвышение h определяется по формуле:

мм (2.3)

где - добавочное возвышение, учитывающее отклонение центра тяжести экипажа от оси колеи при радиусах кривых 1200 м и менее. Для данного радиуса R = 1050 м, Дh=0 мм

Округляем h=111 мм.

Расчетное возвышение должно быть проверено из условия обеспечения комфортабельности езды пассажиров для максимальной скорости пассажирских поездов V_{мах.пасс} по формуле:

(2.4)

где = 0,7 м/с² - допускаемая величина непогашенного центробежного ускорения.

Из полученных по формулам (2.3) и (2.4) величин возвышения принимается большее и округляется до значения кратного 5 мм в большую сторону

Значит, возвышение наружного рельса принимаем: h=115 мм

2.2 Расчет основных элементов для разбивки переходной кривой

Для обеспечения плавного перехода подвижного состава из прямой в круговую кривую устраиваются переходные кривые. В пределах переходных кривых выполняется отвод кривизны, возвышения и уширения колеи, если это требуется (в зависимости от радиуса).

Значимость переходной кривой:

?Обеспечить плавный переход из прямого участка пути в кривую (с постоянным изменением кривизны);

?Обеспечить плавный подъём колеса по наружной нити с уклоном отвода возвышения (i);

?Для плавного уширения рельсовой колеи в кривой.

Круговые кривые имеют установленный радиус R и возвышение h. Длина переходной кривой l₀ зависит от многих условий:

- Принятого уклона отвода возвышения i,

- Скорости движения V,

- Допускаемой величины нарастания горизонтальных ускорений Ш,

- Допускаемой скорости подъема колеса по наружному рельсу и т.д.

Форма переходной кривой должна обеспечивать плавное изменение кривизны, возникающих инерционных сил относительно горизонтальной и вертикальной осей и соответствующих им ускорений.

Рис. 2.2.1. Переходная кривая

Длина переходной кривой устанавливается:

1. Из условия не превышения допускаемого уклона i при прямолинейном отводе возвышения:

 (5)

где i - уклон отвода возвышения наружного рельса в тысячных.

На участках железных дорог со скоростями движения до 120 км/ч величина уклона отвода возвышения принимается i=0,001 (1 мм на 1,0 м пути), при скоростях от 121 - 160 км/ч значение i=0,00067 (1 мм на 1,5 м пути).

м

Длина переходных кривых в метрах должна быть, как правило, не меньше чем определённые зависимости:

- при скоростях движения до 100 км/ч
- при скоростях движения 101 - 120 км/ч
- при скоростях движения 121 - 160 км/ч

2. Из условия допустимости величины нарастания непогашенных ускорений Ш:

(6)

где Ш=0,4 -0,6 м/с² - допустимое изменение непогашенного ускорения.

3. Из условия ограничения вертикальной скорости подъема колеса по наружному рельсу:

(7)

при f = 0,1 км/ч (максимальная скорость подъема колеса на рельс) и величине возвышения h в мм, длина переходной кривой в метрах будет определяться по формуле:

За окончательное значение длины переходной кривой принимается наибольшая из величин, округленное до 10 м в большую сторону и принимаем 140 м.

При этом длина переходной кривой должна быть не менее

- при R (3000-1500) ? 30 м

- при R (1499-1000) ? 40 м

- при R (999-710) ? 50 м

- при R (709 и менее) ? 60 м

После того как принято значение определяем угол поворота переходной кривой в радианах по формуле:

, [рад] (8)

Возможность устройства переходных кривых проверяется из условия:

, где (9)

- угол поворота кривой, рад. ( = 24°*р/180= 0,4188);

L_min - минимально допустимая длина круговой кривой.

Рекомендуемые значения L_min=30 м, в сложных условиях L_min =15 м.

1050 (0,4188-2*0,0667) ? 30

299,8230 ? 30	300 ? 30

Определим абсциссу и ординату конца переходной кривой (x₀; y₀):

; , где (10,11)

С - параметр переходной кривой, который равен:

Расстояние от начала переходной кривой до проекции центра кривой на прямую m:

(12)

Величина сдвижки круговой относительно прямой при устройстве переходной кривой р:

(13)



Рис. 2.2.2. Разбивка переходной кривой способом сдвижки круговой кривой внутрь

Координаты x y промежуточных точек переходной кривой

(14)

Таблица 2.1. Вычисления выполняются в табличной форме

l	0	10	20	30	40	50	60	70
x	0,00	10,00	20,00	30,00	40,00	50,00	60,00	70,00
y	0,00	0,00	0,01	0,03	0,07	0,14	0,24	0,39

80	90	100	110	120	130	140
80,00	89,99	99,99	109,98	119,97	129,96	139,94
0,58	0,83	1,13	1,51	1,96	2,49	3,11

2.3 Укладка укороченных рельсов

Расчет укороченных рельсов

В кривых внутренняя рельсовая нить короче, чем наружная, т.к. имеет меньший радиус на величину расстояний между осями рельсовых нитей S_l. Для выполнения требований ПТЭ относительно расположения стыков по внутренней нити кривой укладываются так называемые укороченные рельсы. С целью унификации типоразмеров для отечественных железных дорог принято 4 типа укорочения рельсов. Для рельсов с нормальной длиной 25,0 м стандартное укорочение К принято равным 80 и 160 мм, т.е. укладываются укороченные рельсы по внутренней нити 24,92 м или 24,84 м. Для рельсов с нормальной длинной 12,5 м стандарт укорочения принят трёх типов: 40, 80 и 120 мм. В кривых несовпадение стыков допускается на величину не более половины стандартного укорочения К.

Укорочение внутренней рельсовой нити е по отношению к наружной в любом стыке кривой определяется по зависимости:

(15)

где = 1600 мм - расстояние между осями рельсов;

Х - угол поворота кривой в данной точке, в рад.

Общая величина укорочения внутренней нити в пределах всей кривой по сравнению с наружной, определяется по зависимости:

, (16)

где б - угол поворота кривой, в рад. б=24*р/180=0,4189

В пределах переходной кривой угол поворота Х зависит от длины дуги переходной кривой от начала координат l_x и равен:

 (17)

;

Укорочение в пределах переходной кривой е_пк-х в любой точке будет равно:

(18)

Полное укорочение в пределах переходной кривой е_пк-х равно:

(19)

Полное укорочение в пределах круговой кривой е_кк имеющей длину L_кк определяется по зависимости:

(20)

Если переходные кривые имеют одинаковую длину l₀, то полное укорочение внутренней нити кривой на всем протяжении будет равно:

(21)

Расчет количества и порядка укладки укороченных рельсов

Определяют длину круговой кривой L_кк по формуле:

 (22)

Общая длина кривой L будет равна:

(23)

Для дальнейших расчетов большое значение имеет правильность принятия величины стандартного укорочения К одного рельса. В первом приближении можно определить по зависимости:

(24)

где l_p - нормальная длина рельса (25 м или 12,5 м).

т.к. К < 80 мм, то принимаем стандартное укорочение рельса К = 80 мм

Общее количество укороченных рельсов N, требующихся для укладки во внутреннюю, рельсовую нить, равно:

Рис. 2.3. Схема укладки укороченных рельсов

(25)

Таблица 2.2. Раскладка укороченных рельсов в кривой

№ рельса п/п	Место расположения	Длина рельса с зазором, м	Длина кривой нарастающим итогом, м	Укорочение рельса, мм	Укорочение нарастающим итогом, мм	Фактическое укорочение рельса, мм	Суммарное фактическое укорочение, мм	Величина несовпадения стыков, мм	Вид рельса
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1	прямая	а1=5,00	-	-	-	-	-	-	Н
	НПК 1	а2=20,01	20,01	2,18	2,18			2,18
2	l0=140,00 м	25,01	45,02	8,85	11,03			11,03	Н
3		25,01	70,03	15,66	26,69			26,69	Н
4		25,01	95,04	22,47	49,16	80,00	80,00	30,84	У
5		25,01	120,05	29,28	78,43		80,00	1,57	Н
6	КПК 1	b1=19,95	140,00	28,23	106,67		80,00	-34,38	Н
6	НКК	b2=5,06	5,06	7,71	114,38
7	Lкк = 299,82 м	25,01	30,07	38,11	152,49	80,00	160,00	7,51	У
8		25,01	55,08	38,11	190,60		160,00	-30,60	Н
9		25,01	80,09	38,11	228,71	80,00	240,00	11,29	У
10		25,01	105,10	38,11	266,82		240,00	-26,82	Н
11		25,01	130,11	38,11	304,93	80,00	320,00	15,07	У
12		25,01	155,12	38,11	343,04		320,00	-23,04	Н
13		25,01	180,13	38,11	381,15	80,00	400,00	18,85	У
14		25,01	205,14	38,11	419,26		400,00	-19,26	Н
15		25,01	230,15	38,11	457,37	80,00	480,00	22,63	У
16		25,01	255,16	38,11	495,48		480,00	-15,48	Н
17		25,01	280,17	38,11	533,59	80,00	560,00	26,41	У
18	ККК	с1=19,65	299,82	29,95	563,54		560,00	-11,55	Н
18	КПК 2	с2=5,36	140,00	8,01	571,55
19	l0=140,00 м	25,01	134,64	33,25	604,80	80,00	640,00	-35,20	У
20		25,01	109,63	26,44	631,24		640,00	8,76	Н
21		25,01	84,62	19,63	650,87		640,00	-10,87	Н
22		25,01	59,61	12,82	663,69		640,00	-23,69	Н
23		25,01	34,60	6,01	669,71		640,00	-29,71	Н
24	НПК 2	d1=9,59	9,59	0,50	670,21		640,00	-30,21	Н
24	прямая	d2=15,42	-	-	-	-	-	-

Таблица 2.3 Расчет второй переходной кривой

Номер рельса	Длина кривой нарастающим итогом	расчет (е=S1*lx2/2C), мм
18	140,00	8,01
19	134,64	33,25
20	109,63	26,44
21	84,62	19,63
22	59,61	12,82
23	34,60	6,01
24	9,59	0,50

2.4 Определение ширины колеи в кривой

Определение оптимальной ширины колеи в кривой

При определении оптимальной ширины колеи за исходную принимают схему свободного вписывания. На рис. 2.4 представлена схема такого вписывания для трехосной тележки с учетом разбегов з₁ крайних осей.

Рис. 2.4.1. Схема свободного вписывания трехосной тележки в кривую

Для двухосной тележки принципиальная схема сохраняется такой же (без средней оси). Точкой О обозначен центр вращения тележки. При свободном вписывании он находится на задней оси и внутреннее колесо этой оси своим гребнем касается внутренней нити кривой, не взаимодействуя с ней.

Оптимальная ширина колеи, S_опт мм определяется по формуле:

(26)

где q_max - максимальная ширина колесной пары, мм;

ѓ_н - стрела изгиба наружного рельса при хорде, проведенной по линии рабочих граней гребней колес, мм;

з₁ - поперечный разбег осей, мм;

4 - допуск на сужение колеи.

Величина стрелы ѓ_н определяется по формуле:

(27)

где л - расстояние от центра О вращения тележки до геометрической оси первой колесной пары, равное в данном случае длине жесткой базы L, мм;

R - радиус кривой, мм;

b - расстояние от оси первой колесной пары до точки касания гребня колеса с рельсом, определяемое по формуле:

(28)

где r - радиус колеса, мм;

t - расстояние от поверхности катания до точки прижатия гребня к боковой грани головки рельса (глубина касания); принимается равным 10 мм;

ф - угол наклона рабочей поверхности гребня колеса к горизонту, равный для локомотивных бандажей - 70°;

S_опт=1523 > [S], где [S] = 1520 мм, следовательно определяем минимально допустимую ширину колеи.

Определение минимально допустимой ширины колеи

Рис. 2.4.2. Схема заклиненного вписывания трёхосной тележки в кривую

Учитывая, что заклиненное вписывание не допускается, к полученной по этим схемам ширине S₃ прибавляют величину зазора д_min/2 между боковой рабочей гранью рельса и гребнем колеса (д_min=7).

Для двухосной тележки минимально допустимую величину колеи S_min определяют по формуле:

, мм (29)

где, f_H и f_B - стрелы изгиба наружной и внутренней нитей кривой, отсчитываемые от хорд, проведённых через точки касания колёс с наружной и внутренней нитями;

4 - допуск на сужение колеи.

Величины f_H и f_B определяются по формулам:

(30)

(31)

(32)

Для трёхосной тележки следует рассматривать два случая:

1. Тележка не имеет разбегов (Рис. 2.4.3)

Рис. 2.4.3. Схема заклиненного вписывания в кривую трёхосной тележки без поперечного разбега осей

В этом случае минимальная ширина колеи S_min будет равна:

(33)

2. Тележка имеет разбеги (Рис. 2.4.4). Тогда сумма разбегов определится выражением

(34)

где з₁ - разбег крайних осей тележки (0),

з₂ - разбег средней оси тележки (0).

Сравним Уз с величиной f_B, полученной по формуле (31)

Рис. 2.4.4 Схема заклиненного вписывания в кривую трёхосной тележки с поперечными разбегами

- если Уз ? f_B, то ширина колеи S_min определяется по формуле:

(35)

- если Уз < f_B, то ширина колеи S_min в этом случае будет равна:

(36)

Полученное значение S_min=1519 сравниваем c нормативным [S]=1520 (для принятого радиуса R кривой). Если S_min<[S], то принимается нормативная ширина колеи. Во всех случаях минимально допустимая ширина колеи S_min не должна превышать максимальную S_max, установленную ПТЭ и равную 1535 мм. Если по расчётам окажется, что S_min>[S], то необходимо увеличить радиус кривой, а при R?150 м предусмотреть установку контррельсов.

Принимаем S = 1520

3. Проектирование и расчеты одиночного обыкновенного стрелочного перевода

Рис. 3.1. Основные части одиночного обыкновенного стрелочного перевода:

1 - рамные рельсы; 2 - остряки; 3 - переводной механизм; 4 - контррельсы; 5 - усовики; 6 - сердечник.

К основным частям одиночного обыкновенного стрелочного перевода (рис. 3.1) относят: стрелку, соединительную часть, крестовинную часть и комплект переводных брусьев.

3.1 Основные параметры стрелки

Выбор формы криволинейного остряка.

Расчет радиусов остряков и стрелочных углов.

Остряки могут быть одинарной кривизны с радиусом R_o', равным радиусу переводной кривой R, но наибольшее применение находят остряки с двойной кривизной, у которых радиус начальной части R_o' больше радиуса второй части R_o'', а радиус второй части остряка R_o'' обычно равен радиусу переводной кривой R. В курсовом проекте принимаем остряки двойной кривизны.

Рис. 3.2. расчетная схема для установления геометрических параметров стрелки

Начальный стрелочный угол:

 (29)

где V_max - наибольшая скорость движения на боковой путь (м/c);

W_o - допускаемое значение кинетической энергии при соударении реборды колеса и остряка;

- наибольшее допускаемое значение центробежного ускорения, возникающее в начале остряка при переходе к очертанию остряка с радиусом R_o;

д_max - максимальный вероятный зазор в рельсовой колее, равный 0,036 м.

Радиус в начальной части остряка:

(30)

Радиус во второй части остряка:

(31)

где - наибольшее допускаемое значение центробежного ускорения, возникающее при переходе к очертанию остряка с радиусом .

Величина вертикальной проекции радиуса :

= 645,995*0,9999 = 645,958 м. (32)

Величина горизонтальной проекции радиуса :

(33)

Угол конца боковой строжки остряка :

(34)

где V_o - полная ширина головки остряка на уровне, определяемой вершиной прижатого к рамному рельсу остряка в его начале, для рельсов типа Р65, равная 0,0728 м.

Величина горизонтальной строжки головки остряка:

(35)

Угол между концом боковой строжки остряка и его корнем:

(36)

Полный стрелочный угол равен:

(37)

Определение марки стрелочного перевода

Рис. 3.3. Схема определения марки крестовины

Основным параметром стрелочного перевода является его марка, которая связана с углом крестовины .

Угол крестовины б находится через дополнительный угол по следующим формулам:

(38)

где - ордината точки изменения радиуса на .

Для контроля: 0,0728=0,0728

(39)

(40)

(41)

где A₁ и B₁ - расчетные характеристики, зависящие от конструкции крестовины, их значения взяты из таблицы А₁ = 0,316 м; В₁ = 0,283 м;

n - размер прямой вставки между концом переводной кривой и стыком в переднем вылете крестовины (n = 2).

(42)

(43)

(44)

(45)

По принятой марки крестовины уточняем значения:

- угол крестовины:

- длина вставки d:

(46)

Контроль правильности принятия значений и (при условии =1520 мм):

(47)

S = [S] = 1520 мм.

Расчет длины рамного рельса

Рис. 3.4. Схема определения длины рамного рельса

Длина рамного рельса l_pp в стрелочных переводах с двойной кривизной определяется по формуле:

(48)

Передний вылет рамного рельса m₁ находится из условия рациональной раскладки переводных брусьев:

(49)

где С - нормальный стыковой пролёт (420 мм);

д - нормальный стыковой зазор, принимается равным 8 мм;

b - промежуточный пролёт между осями брусьев под стрелкой, принимается равным 500 мм;

m_о - расстояние от оси первого флюгарочного бруса до острия остряка (m_o = 41 мм);

n₁ - число промежуточных пролетов под передним вылетом рамного рельса, n₁ =9.

Задний выступ рамного рельса m₂ устанавливается исходя из возможности и удобства монтажа корневого крепления остряка и стыкового скрепления рамного рельса:

(50)

где C_k - расстояние между осями в корне остряка, мм; при корневом стыке навесу можно принимать C_k = С;

д_k - стыковой зазор в корне остряка, принимается при гибких остряках д_k = 0;

n₂ - количество промежуточных пролётов под задним вылетом рамного рельса. В курсовом проекте n₂ = 2;

b - промежуточный пролёт между осями переводных брусьев. b = 500 мм.

Проекция криволинейного остряка l_о' на рабочую грань рамного рельса определяется по формуле:

 (51)

м

при этом

l_о' (11,596) ? b_остр (10,4)

Проектирование раскладки переводных брусьев под стрелкой

Для распределения переводных брусьев считается только часть рамного рельса l_с, в остальных геометрических элементах стрелки (m₁ и m₂) количество пролётов и их величина принята согласно расчетам.

Длина l_с определяется по формуле:

(52)

где C_ф - расстояние между осями флюгарочных брусьев (C_ф = 675 мм).

Принимаем 20 пролетов по 510 мм и один пролет 470 мм, который необходимо расположить рядом со стыковым пролетом.

3.2 Расчет крестовины и контррельсов

Минимальная длина сборной крестовины с литым сердечником



Рис. 3.5. Схема определения минимальной длины сборной крестовины с литым сердечником

Длина крестовины слагается из минимальных длин ее передней h_min и хвостовой p_min частей.

Значения h_min и с_min находят из условия, чтобы выступающие за головку рельса детали стыка на одной рельсовой нити не мешали расположению деталей стыка на другой нити и чтобы были возможности установки, смены и содержания в исправности этих деталей и стыка в целом. При этом не допускается строжка путевых рельсов, примыкающих к крестовине.

(53)

При определении хвостовой части крестовины с_min следует учесть минимальный зазор между подошвами примыкающих рельсов 2Е:

(54)

где B - ширина подошвы рельса, 150 мм;

b - ширина головки рельса, 73 мм;

2V - размер подошвы усовых рельсов, обеспечивающих нормальную постановку или снятие первого болта, 173 мм;

l_H - длина двухголовой накладки, 800 мм;

х₁ - расстояние от торца накладки до оси первого стыкового отверстия, 80 мм;

2Е - конструктивное расстояние между подошвами рельсов в хвосте крестовины, 5 мм;

N - показатель марки крестовины.

При расчетах h и с величину стыковых зазоров д(h) и д(с) принимают равными нулю для уменьшения ударного эффекта при проходе колёс по крестовине.

Полная теоретическая длина крестовины будет равна:

(55)

Практическая длина крестовины

Полученные значения h_min и с_min должны быть откорректированы исходя из равномерного распределения переводных брусьев и рационального размещения крепёжных деталей. При этом практическая длина крестовины l_пр должна быть не меньше теоретической длины, но не более чем на величину одного пролёта или одного расстояния между осями брусьев b_i и должны выполняться условия:

(56)

7968 < 7984 < 8478

; 4320 < 4329; ; 3648 < 3655 (57)

При определении практической длины крестовины должны быть выполнены следующие условия:

- брусья в пределах крестовины располагаются по нормали к биссектрисе угла крестовины б;

- расстояния между осями брусьев b_i принимают равным в пределах 500-545 мм;

- брусья под крестовиной должны располагаться так, чтобы сечение сердечника в 20 мм располагалось по оси переводного бруса;

- расстояние между осями стыковых брусьев С принимают равным 440 мм при рельсах Р50 и С = 420 мм при рельсах Р65 и Р75.

Рис. 3.6. Расчетная схема раскладки переводных брусьев в пределах крестовины

(58)

(59)

(60)

(61)

(62)

(63)

Определяем количество брусьев под крестовиной. Количество брусьев n может быть только целым, поэтому к значениям и добавляются поправочные значения и при условии что

Таким образом количество брусьев под крестовиной с учетом поправки равно:

(64)

Размеры усовиков

Геометрические размеры усовиков устанавливают исходя из взаимосвязи с размерами крестовины и возможности стыкования типовыми элементами (накладками).

Рис. 3.7. Размеры усовиков

Проекция отрезка усовика в пределах «вредного» пространства x равна:

(65)

где t_r - расстояние между рабочими гранями усовиков в месте их первого изгиба (горло крестовины). Для стрелочных переводов с шириной колей 1520 мм желоб t_r = 62 мм.

Обозначим через г угол удара колеса в усовик крестовины при движении экипажа по прямому пути в противошерстном движении. Величина этого угла может быть определена по зависимости:

(66)

0,0171

где t_y1 - ширина жёлоба в крестовине.

Ширина жёлоба в крестовине устанавливается из условия обеспечения безопасности прохождения колёсных пар подвижного состава. Критерием безопасности служит предотвращение заклинивания колёсных пар между рабочими гранями контррельса и усовика, т.е. t_y1 - величина нормируемая. В расчётах принимаем t_y1 = 45 мм.

Длина участка х_y1 устанавливается из условия, что ширина жёлоба, равная 45 мм, сохраняется от математического центра крестовины до точки сердечника, где его ширина b_с равна 50 мм.

(67)

На участке x_y2 производится отвод усовиков под углом удара г_у. На основании опыта эксплуатации принимают г_у = 0,8г (г_у = 0,0182), но во всех случаях г_у не должна превышать г. При принятом значении г_у длина участка x_y2 определяется по формуле:

(68)

где t_y2 - ширина жёлоба в конце участка направляющей части, нормируется в пределах 64 - 68 мм; в расчётах принимаем t_y2 = 64 мм.

Длина улавливающей (раструбной) части усовика х_у3 в практике равна 150 - 200 мм, а ширина жёлоба t_y3 = 86 - 90 мм. В расчётах принимаем X_у3 = 150 мм; t_y3 = 86 мм.

Возможность установки типовых накладок в хвосте крестовины определяется условием, чтобы К ? 0,51•l_н. Величину К можно установить из соотношения:

(69)

Размеры контррельса

Контррельсы направляют колёса подвижного состава в соответствующий жёлоб и предохраняют сердечник у острия от горизонтальных давлений и ударов. Размеры контррельсов также связаны с размерами отдельных частей крестовины.

Рис. 3.8. размеры контррельса

Расчетная схема для определения размеров контррельса составлена исходя из соблюдения следующих условий:

- прямолинейная часть контррельса должна перекрывать расстояние от горла крестовины t_г до сечения сердечника, имеющего ширину b_с = 40 мм запасом в каждую сторону 150-300 мм;

- направляющая часть контррельса должна иметь угол удара;

- возможность стыкования контррельса с путевым рельсом типовыми

скреплениями.

Ширина желоба t_к1 на прямолинейном участке Х_к1 устанавливается из условия ненабегания гребня колеса на рабочую часть сердечника крестовины, является величиной нормированной и равняется 44 мм.

Длина прямолинейного участка согласно расчётной схемы определяется по формуле:

(70)

Принимая t_r = 62 мм, b_c = 40 мм, tgб = 0,0833, получим:

(71)

Длина отводов контррельса на участке X_к2 будет равна:

(72)

где t_k2 - ширина жёлоба в конце участка направляющей контррельса, принимается такой же, как и в усовиках, 64 - 68 мм;

Величина г_к для типовых конструкций стрелочных переводов принята на основе экспериментальных исследований в зависимости от скорости движения и рекомендуется:

- при скорости движения по прямому пути до 140 км/ч значение г_к = 0^о56'36'';

- при скорости движения по прямому пути до 160 км/ч значение г_к = 0^о34'13'';

Размеры улавливающей части контррельса принимаются:

х_к3 = 150 мм; t_к3 = 86 мм.

Принятые разбивочные размеры необходимо проверить на соответствие конструктивным соображениям, а именно: чтобы длина контррельса от раструбной части до стыка К была бы не меньше половины типовой двухголовой накладки, т.е. К ? 0,5•l_н. Величину К можно определить по формуле:

(73)

где p - длина хвостовой части крестовины, p=2745 мм;

? - забег стыка по рельсовой нити прямого пути по сравнению со стыком хвоста крестовины из-за того, что переводные брусья размещаются по нормали к биссектрисе угла крестовины б.

(74)

где S_n - 1520 мм - ширина колеи по прямому пути;

V_o - 72,8 мм - ширина головки рельса.

tg (б/2)=0,0312

Координаты переводной кривой

При расчетах за начало координат принимается точка, лежащая на рабочей грани рамного рельса прямого пути против корня остряка. Ординаты устанавливаются через каждые 2000 мм от начала до конца переводной кривой. Концом переводной кривой является начало прямой вставки.

Рис. 3.9. Координаты переходной кривой

(75)

Конечную абсциссу x_к определяем по формуле:

(76)

Конечную ординату у_к по формуле:

(77)

При известной величине прямой вставки d значение у_к проверяют по формуле:

(78)

Согласно принятой расчетной схеме промежуточное значение ординат определится по формулам:

(79)

(80)

(81)

По принятой методике, которая практически является алгоритмом, расчеты ординат переводной кривой производятся в табличной форме:

Таблица 3.1. Определение координат переводной кривой

0	0	0,030979	0,999520	0	0	0,235532	0,030984
2000	0,003816	0,034795	0,999394	0,000126	0,065809	0,301342	0,034802
4000	0,007632	0,038611	0,999254	0,000266	0,139265	0,374798	0,038620
6000	0,011448	0,042427	0,999099	0,000420	0,220370	0,455903	0,042439
8000	0,015264	0,046243	0,998930	0,000590	0,309128	0,544661	0,046259
10000	0,01908	0,050059	0,998930	0,000773	0,405542	0,641075	0,050080
12000	0,022896	0,053875	0,998930	0,000972	0,509617	0,745150	0,053901
14000	0,026712	0,057691	0,998930	0,001185	0,621357	0,856890	0,057723
16000	0,030528	0,061507	0,998930	0,001413	0,740768	0,976301	0,061545
16456	0,031399	0,062378	0,998930	0,001467	0,769106	1,004639	0,062418

Правильность расчетов:

0,0624= 0,0624

Геометрические размеры стрелочного перевода

Рис. 3.10. Геометрические размеры стрелочного перевода

Теоретическая длина стрелочного перевода:

(82)

Практическая длина стрелочного перевода (расстояние от переднего вылета рамного рельса до хвостового стыка крестовины):

(83)

Определение положения начала остряков и математического центра крестовины (МЦ) относительно центра стрелочного перевода (ЦП):

(84)

(85)

Соответственно расстояния от центра стрелочного перевода до переднего вылета рамного рельса а и до стыка хвоста b будут равны:

(86)

(87)

На рисунке через ПС обозначен предельный столбик, который располагается на биссектрисе угла крестовины там, где расстояние между осями смежных путей равно 4100 мм. следовательно расстояние от оси прямого пути до предельного столбика g = 2050 мм.

Расстояние, определяющее положение предельного столбика:

(88)

(89)

3.3 Расчёт стрелочного перевода

Расчёт длины соединительных рельсов.

Рис. 3.11. Расчет длины соединительных рельсов

l₁ - расстояние от стыка рамного рельса по прямому пути до стыка примыкания путевого рельса;

l₂ - расстояние от корня криволинейного остряка до стыка переднего вылета крестовины по боковому пути;

l₃ - расстояние от прямого остряка до стыка переднего вылета крестовины по прямому пути;

l₄ - расстояние от стыка рамного рельса по боковому пути до стыка примыкания путевого рельса.

(90)

(91)

(92)

(93)

- стыковые зазоры в корне остряка;

- стыковой зазор в переднем вылете крестовины.

Расчет длины рельсов

При определении длин рельсов в пределах стрелочного перевода необходимо руководствоваться следующими общими требованиями:

- следует стремиться к возможно большему числу рельсов нормальной длины (12.5 или 25.0 м);

- длина рельсовых рубок должна быть не менее 4.5 м;

- стыковые зазоры по рельсовым нитям внешнего и внутреннего контуров должны располагаться «по наугольнику» (в одном сечении) в середине шпального ящика;

- на стрелочных переводах, включаемых в централизованное управление, забег стыков посередине переводной кривой по наружному и внутреннему контуру не должен превышать 1.5 м. Это связано с постановкой изолирующих стыков в пределах соединительных путей;

- стыковые зазоры в пределах соединительных путей устанавливаются в пределах 6-8 мм;

Длина и количество рельсов зависит от геометрических размеров стрелочного перевода. В курсовом проекте можно также руководствоваться следующими рекомендациями:

- длина рамного рельса бокового направления принимается равной длине рамного рельса прямого направления;

- в централизованное управление включаются стрелочные переводы марки 1/9 и положе;

- путевые рельсы и контррельсы (приконтррельсового рельса) как по прямому, так и по боковому пути l_к принимаются кратными 6.25 из условия, что:

(94)

Список литературы

1. Аношкин, Янин В.М. Основные требования к содержанию и оформлению дипломных проектов. Методическое указание. Екатеринбург: УрГУПС, 1995 г.

2. Шахунянц Г.М. Железнодорожный путь: Транспорт, 1987 г.

3. Основы устройства и расчетов железнодорожного пути. Под редакцией С.В. Амелина и Т.К Яковлевой. М: Транспорт 1990 г.

4. О.В. Голубев, А.К. Гавриленко. Железнодорожный путь. Расчет и проектирование основных параметров рельсовой колеи. Екатеринбург: УрГУПС, 2006 г.

5. О.В. Голубев, А.К. Гавриленко. Железнодорожный путь. Расчет и проектирование обыкновенного одиночного стрелочного перевода. Екатеринбург: УрГУПС, 2006 г.

Размещено на Allbest.ru