39

Размещено на http://www.allbest.ru/

47

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

Курсовой проект

по дисциплине

Железнодорожный путь

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЁТЫ РЕЛЬСОВОЙ КОЛЕИ И ОДИНОЧНОГО ОБЫКНОВЕННОГО СТРЕЛОЧНОГО ПЕРЕВОДА

Выполнил

студент Тужилина Л.В.

Иркутск 2013Введение

Целью курсового проекта является ознакомление студента с основными вопросами устройства, расчёта и работы стрелочного перевода и его отдельных частей.

Предварительно студент получает задание, в котором содержаться исходные данные: скорость движения по боковому пути проектируемого стрелочного перевода, тип и длина рельсов, конструкция крестовины. Геометрические раз-меры стрелочного перевода должны быть такими, чтобы основные ударно-динамические характеристики (непогашенное ускорение г₀, внезапно возникающее ускорение j₀ и величина, пропорциональная потере кинетической энергии W₀) не превышали допустимых значений, приведённых в задании.

Курсовой проект состоит из двух частей:

1. Расчёт рельсовой колеи.

2. Расчёт и проектирование стрелочного перевода.

В пояснительной записке приводятся расчёты основных размеров стрелки, крестовины, а также геометрических и осевых размеров стрелочного перевода.

На листе миллиметровой бумаги вычерчивается схема разбивки и эпюра укладки стрелочного перевода.

1. Расчеты рельсовой колеи

1.1 Определение возвышения наружного рельса в кривых участках пути

При движении железнодорожного экипажа по кривой появляется центробежная сила. Эта сила создает дополнительное давление 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 снизить боковое давление на рельсы наружной рельсовой нити, избежать отбоя этих рельсов, уменьшить их перегрузку, добиться равномерности износа рельсов обоих нитей и оградить пассажиров от неприятных воздействий, делают возвышение наружного рельса в кривой.

Возвышение наружного рельса исходя из технико-экономических соображений устанавливается таким, при котором были бы оптимальные условия работы рельсов как наружной, так и внутренней нитей и пассажиры были защищены от неприятных воздействий.

Рисунок 1.1 Положение экипажа в кривой с возвышением наружного рельса. h - возвышение наружного рельса; I -центробежная сила; G - вес экипажа; Ен и Eв - нор-мальные реакции наружного и внутреннего рельсов; Tн и Тв - моменты от боковых реакций наружного и внутрен-него рельсов; S₁ - расстояние между осями рельсов, а -расстояние от центра тяжести экипажа до уровня головки рельсов; б - угол наклона расчетной плоскости к горизонту (А - середина колеи)

1.2 Определение возвышения наружного рельса из условия обеспечения равномерного вертикального износа рельсов обеих нитей кривой.

h₁ = 12,5 х_срІ/R, (1.1)

где х_ср - средневзвешенная по тоннажу скорость, км/ч;

R - радиус кривой, м.

, (1.2)

, (1.3)

где Q_i - вес поезда i-ой категории, т;

n_i - число поездов этой категории;

х_i - скорость поездов i-ой категории, км/ч.

мм.

1.3 Расчёт возвышения наружного рельса исходя из условия обеспечения пассажиром комфортабельной езды

Как известно, при проходе экипажем кривого участка пути возникает центробежное ускорение, которое необходимо погасить, иначе пассажиры будут чувствовать себя некомфортно. Испытаниями было установлено, что максимальная величина непогашенного ускорения должна находиться в пределах от 0.4до 0.8 м/с²

На основании вышесказанного норма непогашенного ускорения принята в размере 0.7 м/с². С учетом этой величины формула для определения возвышения имеет вид:

, (1.4)

где б_доп - допустимая величина непогашенного центробежного ускорения 0.7 м/с²

V_мах - максимальная скорость движения в кривой.

R - радиус кривой

мм

Окончательное значение h следует принимать наибольшее из двух, определяемых по формулам (1.3) и (1.4), не более 150мм. Принимаем возвышение h равным 150 мм и определяем допустимую скорость

, (1.5)

где R - радиус кривой, м.

км/ч

1.4 Определение длины переходной кривой

1.4.1 Определение длины переходной кривой из условия не превышения допустимого уклона отвода возвышения наружного рельса

Переходные кривые обеспечивают плавный переход подвижного состава из прямой в круговую кривую или из круговой кривой одного радиуса с одним возвышением в кривую другого радиуса с другим возвышением наружного рельса.

В пределах переходной кривой (ПК) плавно нарастает кривизна К = 1/с пути за счет изменения переменного радиуса с от с = ? в начале переходной кривой (НПК) до с = R в конце переходной кривой (КПК). В пределах ПК плавно увеличивается возвышение наружного рельса от 0 в НПК до h в КПК; делается отвод уширения колеи, если последнее имеется в круговой кривой.

Основные требования к устройству и содержанию ПК сводятся к тому, чтобы появляющиеся, развивающиеся и исчезающие силовые факторы (ускорения, силы, моменты) в пределах длины l ПК изменялись постепенно и монотонно, с заданным графиком, а в начале и в конце ПК они были равны нулю.

, (1.6)

где ?₁ - длина переходной кривой, м

h - возвышение наружного рельса, м

i - уклон отвода, ‰ (i = 1‰, т.к V_мах = 101,83 км/ч)

м.

2 Определение длины переходной кривой из условия скорости подъема колеса по наружному рельсу.

, (1.7)

м.

3 Определение длины переходной кривой из условия величины нарастания непогашенных поперечных ускорений.

, (1.8)

где б_доп = 0,7 м./с²

ш - допускаемая величина непогашенных поперечных ускорений. ш = 0,6 м./с².

м.

Исходя из 3-х условий, наибольшее значение получилось по условию скорости подъема колеса по наружному рельсу l = 160 м. Принимаем длину переходной кривой l = 160 м.

4 Разбивка переходных кривых.

, (1.9)

, (1.10)

где C - параметр переходной кривой,

ц0 = угол поворота в пределах переходной кривой.

Определяем параметр С.

С = 490*160 = 78400 м

Возможность разбивки кривой способом сдвижки определяется из условия:

2ц0 ? в, (1.11)

где в - угол поворота кривой.

2*9,35= 32є

18,70є =32є

Вывод: Условие выполняется, значит разбивка кривой способом сдвижки возможна. Определим вид переходной кривой и координаты ее для разбивки в прямоугольной системе.

Проверка проводится исходя из условия:

, (1.12)

Вывод: условие не выполняется, таким образом, в качестве переходной кривой можно применить кривую

, (1.14)

Пользуясь этим уравнением, вычислим ординаты переходных кривых через интервалы 10 м. Расчеты сводятся в таблицу 1.1.

Таблица 1.1 Расчеты координат для разбивки переходной кривой

l	x	y
10	10,0000	0,0021
20	20,0000	0,0170
30	29,9999	0,0574
40	39,9996	0,1361
50	49,9987	0,2657
60	59,9968	0,4592
70	69,9932	0,7291
80	79,9867	1,0883
90	89,9760	1,5494
100	99,9593	2,1252
110	109,9345	2,8283
120	119,8988	3,6713
130	129,8490	4,6666
140	139,7813	5,8268
150	149,6911	7,1642
160	159,5735	8,6909

Определим основные элементы, необходимые для разбивки переходной кривой способом сдвижки.

а) Определим угол наклона переходной кривой.

ц₀₌9,35є

б) Определим расстояние от начала переходной кривой до отнесенного тангенсного столбика.

,(1.15)

где m - расстояние от начала переходной кривой (от точки А), до отнесенного тангенсного столбика (до точки Т)

х₀-конечная абсцисса переходной кривой.

м.

в) Определим величину сдвижки.

, (1.16)

где р - величина сдвижки

y-конечная ордината переходной кривой.

м.

г) Определим расстояние от начала переходной кривой до первоначального положения тангенсного столбика.

(1.17)

где m₀ - расстояние от начала переходной кривой (от точки А) до первоначального положения тангенсного столбика (до точки Т₀).

м.

д) Вычислим длину оставшейся части круговой кривой.

(1.18)

где L_К - длина оставшейся части круговой кривой.

1.5 Расчет укороченных рельсов

Укладка укороченных рельсов по внутренней нити кривой имеет целью установку рельсовых стыков по наугольнику. Вызвано это тем, что длина кривой по внутренней нити меньше, чем по наружной. Ввиду большой трудности обеспечить точное совпадение стыков по наугольнику допускают некоторый их разбег.

В России применяют 4 типа укороченных рельсов. Для рельсов, длиной 12,5 м стандартные укорочения равны 40, 80 мм, а для рельсов длиной 25 м: 80, 160 мм. При этом несовпадение стыков допускают на величину, не превышающую половины стандартного укорочения.

1.5.1 Определение числа укороченных рельсов

Укороченные рельсы на внутренней нити укладываются для того, чтобы добиться расположения стыков по наугольнику.

Число укороченных рельсов определяется по формуле:

, (1.19)

где Е_С - суммарное укорочение в пределах кривой.

ДК - стандартное укорочение рельса (160 мм).

, (1.20)

где: Е_ПК - укорочение на переходной кривой.

Е_КК - укорочение на круговой кривой.

Е_ПК =, (1.21)

где: S₁ -ширина колеи по осям рельсов 1.6 м.

-длина переходной кривой.

С- параметр переходной кривой.

Е_КК = , (1.22)

где в-угол поворота кривой 32?

ц_0- угол поворота в пределах поворота переходной кривой.

мм.,

Е_КК = мм.,

мм,

(6 шт)

Принимаем для укладки 6 укороченных рельс.

1.5.2 Установление порядка укладки укороченных рельсов

Расчетное укорочение 1-го рельса или его части для круговой кривой определяется по формуле:

е_кк = , (1.23)

где ?_нр - длина нормального рельса, или его части, перешедшей на другой элемент с учетом зазора.

Расчетное укорочение 1-го рельса в пределах переходной кривой определяется по формуле:

е_пк = , (1.24)

где ?_пк - участок переходной кривой от начала или конца ее, включая рельс, для которого определяется укорочение.

а₁ - участок переходной кривой от начала или конца ее за вычетом длины рельса, для которого определяется укорочение.

Расчет порядка укладки укороченных рельсов выполняется в таблице 1.2.

Таблица 1.2 Порядок укладки укороченных рельсов

№ п/п	Место расположения	Длина каждой кривой нарастающим итогом	Длина рельса с учетом зазоров	Сумма потребных укорочений	Фактические укорочения	Несовпадение стыков	Порядок укладки рельсов.
					Каждого рельса	суммарное
1	2	3	4	5	6	7	8	9
11	прямая	24,1
1		1	0,91	0	0	0	0	Н.Р.
2		26	25,01	7	0	0	7	Н.Р.
3	Lпк=	51	25,01	26	0	0	26	Н.Р.
4	160 м,	76	25,01	59	0	0	59	Н.Р.
5	С=78400	101	25,01	104	160	160	-56	У.Р.
6	м	126	25,01	162	0	160	2	Н.Р.
7		151	25,01	233	0	160	73	Н.Р.
8		160	9,03	261	160	320	-59	У.Р.
8		15,98	15,98	313	0	320	-7	Н.Р.
9	Lк=	40,99	25,01	395	0	320	75	Н.Р.
10	113,67 м	66	25,01	477	160	480	-3	У.Р.
11		91,01	25,01	558	0	480	78	Н.Р.
12		113,67	22,66	632	160	640	-8	У.Р.
12		2,35	2,35	640	0	640	0	Н.Р.
13		27,36	25,01	714	0	640	74	Н.Р.
14	Lпк=	52,37	25,01	775	160	800	-25	У.Р.
15	160 м,	77,38	25,01	824	0	800	24	Н.Р.
16	С=78400	102,39	25,01	860	0	800	60	Н.Р.
17	м	127,4	25,01	883	160	960	-77	У.Р.
18		152,41	25,01	893	0	960	-67	Н.Р.
19		160,00	7,59	894	0	960	-66	Н.Р.
	Прямая	17,42

2. Расчет ширины колеи в кривой

Железнодорожный путь в кривых участках имеет следующие особенности: уширение колеи при R>350 м, возвышение наружного рельса над внутренним, переходные кривые, укороченные рельсы на внутренних рельсовых нитях, увеличенные междупутные расстояния при наличии двух и более путей.

На ж.д. России ПТЭ установлена следующая ширина рельсовой колеи на кривых участках пути:

при R >350м S = 1520 мм;

при R =349-300м S = 1530 мм;

при R <299м S = 1535 мм.

Уширение или ширина колеи в кривой определяется расчетом вписывания железнодорожных экипажей в кривую исходя из следующих двух условий:

ширина колеи должна быть оптимальной, т.е. обеспечивать наименьшее сопротивление движению поездов, наименьшие износы рельсов и колес, предохранять рельсы и колеса от повреждаемости и путь от искажения в плане, не допускать провала колес между рельсовыми нитями;ширина колеи не должна быть меньше минимально допускаемой, т.е. должна исключать заклинивание ходовых частей экипажей между наружной и внутренней рельсовыми нитями.

Колесная колея q - расстояние между рабочими гранями гребней колес в расчетной плоскости. Расстояние между внутренними гранями колес Т - насадка колес. Толщина гребней колес в расчетной плоскости равна h₁ и h₂. Между вертикальными плоскостями, где измеряется насадка колес и толщина гребней, имеется расстояние м = 1 мм для вагонных колес и м = 0 для локомотивных колес.

В результате движения экипажа по кривой различают следующие виды вписывания: свободное, принудительное и заклиненное.

Свободное вписывание экипажа - в этом случае положение жесткой базы такое, что направление движения колес осуществляется только наружной рельсовой нитью и имеется одна точка контакта.

Заклиненное вписывание - это предельное положение, при котором экипаж не имеет возможности поперечного смещения в колее.

Принудительное вписывание - в этом случае ширина колеи несколько увеличивается против заклиненной, и движение направляется обеими нитями. Принудительное вписывание имеет две точки касания.

Характер вписывания устанавливается сравнением ширины колеи по П.Т.Э для данного радиуса с оптимальной и минимально допустимой шириной колеи. Оптимальная ширина колеи - для свободного вписывания, минимально допустимая - для заклиненного вписывания.

Рисунок 1.3 Схемы вписывания жестких баз в экипажи

2.1 Определение оптимальной ширины колеи

За расчетную схему определения оптимальной ширины колеи примем такую, при которой железнодорожный экипаж своим наружным рельсом передней оси жесткой базы прижимается к наружному рельсу кривой, а задняя ось жесткой базы либо занимает радиальное положение, либо стремится его занять; при этом центр поворота экипажа находится на пересечении этого радиуса с продольной геометрической осью жесткой базы экипажа. Кроме того:

Если расчетная ширина колеи S окажется больше нормативного значения S_н для данного радиуса кривой согласно ПТЭ, то следует перейти к определению минимально допустимой ширины колеи, приняв соответствующую расчетную схему.

Если расчетная ширина колеи S получается меньше стандартной для прямого участка пути (S_о = 1520 мм), то это будет означать, что конструктивные размеры и особенности ходовых частей рассматриваемого экипажа позволяют проходить ему кривую данного радиуса без уширения колеи. В таком случае ширина колеи принимается по ПТЭ в зависимости от величины радиуса.

Оптимальная ширина колеи определяется по формуле:

, (1.25)

где q_мax - ширина колесной пары (1509мм - локомотив;1511мм - вагон)

f_n - стрела изгиба наружной нити кривой

з - поперечные разбеги крайней и средней осей подвижного состава

S_мax - ширина колеи по П.Т.Э.

4 - допуск на сужение.

, (1.26)

, (1.27)

где L_ж.б. - длина жесткой базы, м

b₁ - расстояние от геометрической оси первой колесной пары до точки касания гребня колеса с рельсом

R - радиус кривой, м

- расстояние от центра поворота до точки касания гребня колеса, налегающего на рельс.

(1.28)

где r - радиус колес

tg ф - угол наклона рабочей грани гребня ф_ваг = 60?, ф_лок = 70?

а) для локомотива ВЛ-60

L_ж.б.=2600 мм,

r=625 мм,

з=14 мм,

мм,

мм,

ѓ_п= мм,

S_опт=1509+ѓ_п-+4=1509+6,95-14+4=1506 мм.

Вывод: для локомотива вписывание получилось свободное, т.к. расчётная оптимальная ширина колеи меньше номинальной ширины колеи по П.Т.Э. для кривых данного радиуса (1520 мм).

б) для четырехосного вагона

L_ж.б.=1850 мм,

r=475 мм,

з=6 мм,

мм,

мм,

= 1511 +3,5-6+2,5 = 1511 мм.

Вывод: для вагона вписывание получилось свободное, т.к. расчетная оптимальная ширина колеи для электровоза меньше номинальной ширины колеи по П.Т.Э (1520 мм).

3. Расчет и проектирование обыкновенного одиночного стрелочного перевода

3.1 Расчет основных параметров стрелки

3.1.1 Выбор формы и конструкции криволинейного остряка

На железных дорогах Российской Федерации применяются стрелочные переводы преимущественно с криволинейными остряками секущего типа одинарной и двойной кривизны. Применение остряков двойного радиуса вызвано стремлением снизить уровень динамического воздействия подвижного состава на элементы стрелки при движении его на боковой путь.

По конструкции, в зависимости от типа корневого устройства, различают остряки поворотные при корневом устройстве вкладышно-накладочного типа и гибкие при корневом устройстве в виде обычного стыка.

3.1.2 Расчёт радиусов остряка двойной кривизны

Радиус остряка R" вне зоны ударного воздействия принимается равным радиусу переводной кривой. Его величина должна быть такой, чтобы при входе колеса на переводную кривую как со стороны стрелки, так и со сторо-ны крестовины горизонтальные поперечные ускорения не превышали до-пустимых величин.

, (2.1)

где х_бок - допускаемая скорость движения поезда по боковому пути стрелочного перевода (х_бок =55 км/ч)

г₀ - допускаемое ударно-динамическое воздействие (г₀ = 0,51 м/с²)

=457,6676 м.

Рисунок 2.1 Радиус остряка в зоне возможных ударов гребней колёс

Радиус остряка в зоне возможных ударов гребней колёс (Рисунок 2.1) определяется из условия, что внезапно возникающие центробежные ускорения не превышают допустимой величины, т.е.

, (2.2)

где J₀ -допускаемая величина внезапно возникающего центробежного ускорения (0,31 м/с²)

752,9371 м.

3.1.3 Определение начального угла остряка

Для остряка бокового направления этот угол можно определить из зависимости, устанавливающей связь максимального зазора между гребнем колеса и рабочим кантом остряка, с которым колесо проходит к остряку д_мах, углом удара в_у и радиусои R'.

, (2.3)

где W₀-величина, пропорциональная потере кинетической энергии при ударе ко-леса в остряк (0,236 м/с).

V_бок- наибольшая скорость по боковому пути (55 км/ч)

д_мах - максимальный зазор, при котором ограничивается W₀ (0,04 м)

0,011505

в_н=0,011505=0?39'33"

3.1.4 Определение длины зоны примыкания криволинейного остряка к боковой грани рамного рельса

Длина этой зоны л (см. Рисунок 2.1) определяется выражением

, (2.4)

где b_г - ширина головки остряка на расчетном уровне (для рельсов Р65=73мм).

, (2.5)

Ордината точки изменения радиуса R' на радиус R" будет равна:

(2.6)

,

в_с=1,034909=1?02'06",

=4937,93 мм,

72,98 мм,

3.1.5 Определение корневой координаты U, стрелочного угла в, полного стрелочного угла вп

Рисунок 2.2 Схема определения корневой ординаты

Корневая ордината U (Рисунок 2.2) определяется по формуле

, (2.7)

где t_MIN - минимальный желоб между рабочей гранью рамного рельса и нерабочей гранью криволинейного остряка в отведенном положении (67 мм)

z- стрела прогиба криволинейного остряка (определяется из пропорции):

, (2.8)

z и z_с- соответственно стрелы изгиба проектируемого и типового стрелочного перевода,

R и R_с- соответственно радиусы остряков проектируемого и типового стрелоч-ного перевода.

мм,

U =73+67+20=160мм.

Стрелочный угол в:

, (2.9)

0,999647,

в = 1,522168 = 1?31'20".

Полный стрелочный угол:

в_п = в + ц, (2.10)

где ц=0 при корневом креплении вкладышно-накладочного типа;

в_п=1?31'20"+0=1?31'20"

3.2 Расчет основных параметров крестовины

Параметр С крестовины:

С = , (2.11)

где S₀ = 1520 мм,

С = 456145,97 мм,

, (2.12)

где d = D + 1000;

D, G - параметры, зависящие от типа рельса и конструкции крестовины.

D = 316 мм,

G = 283 мм,

d = 316+1000 = 1316 мм

,

=89,835147=89?50'07"

Угол крестовины:

, (2.13)

4,056031є

Определим марку крестовины :

По формуле 2.13 4є3'22"

1/N = tgб tg 4є3'22"= 0,0709096,

N = 1/0,0709096= 15

принимаем N = 15, марка крестовины 1/15, уточняем угол крестовины

б=arctg(1/15)= 3,814074=3є48'51"

3.3 Расчет основных деталей стрелочного перевода

3.3.1 Расчет длины остряков

Длина криволинейного остряка:

 , (2.14)

8980,3мм

Длина прямолинейного остряка:

, (2.15)

8979,7м

3.3.2 Расчет длины рамного рельса. Раскладка брусьев под стрелкой

Рамными называются рельсы, которые служат основой стрелки и отлича-ются от стандартных наличием крепёжных отверстий, а также подстрожкой боковой грани головки рельса для укрытия остряка от удара подрезанных гребней колёс подвижного состава.

Длина рамного рельса определяется по формуле:

, (2.16)

где m₁ - передний вылет рамного рельса

l'₀ - проекция остряка на направление рамного рельса

m₂ - задний вылет рамного рельса

По условиям раскладки переводных брусьев и расположения начала остря-ка со сдвижкой его относительно оси бруса на величину k (Рисунок2.3) передний вылет

, (2.17)

где n₁ - число пролетов величиной а (от 5 до 9)

а - величина пролета у стрелки (а=500 мм)

с - стыковой пролет (420 мм)

д - стыковой зазор (8 мм)

к - смещение начала остряка относительно оси переводного бруса к = 41мм.

2665 м

Рисунок 2.3 Схема для определения длины рамного рельса

(2.18)

где n₂ - число пролетов под задним вылетом рамного рельса ( 2 шт)

=1420 мм

Длина рамного рельса:

L_рр=2665+8979,7+1420=13064,7 мм

Длина остряка по условиям раскладки брусьев:

(2.19)

где n - число пролетов под остряком

а_пм - пролет, в котором располагается электропривод ( 635 мм)

, (2.20)

16,2?17 шт.

3.4 Расчет координат переводной кривой

За начало координат принимают точку, лежащую на рабочей грани рамного рельса против корня остряка . Абсциссы Х принимают последовательно, через 2 м. Конечную абсциссу определяют по формуле:

, (2.21)

18134,3 мм.

Начальная ордината у₀ = U =158мм; при х = 0

Текущая координата определяется по формуле:

, (2.22)

где в- стрелочный угол (угол в корне остряка)

г_n - угол в точке переводной кривой, соответствующий определённой абсциссе х_п и определяемый через sin г_n

, (2.23)

где х_п- абсциссы точек переводной кривой, принимаемый равными 2,4,6,8…n,м.

Расчет ведется в табличной форме. Конечная ордината при = 18134мм проверяется по формуле:

, (2.24)

где d - прямая вставка перед крестовиной

, (2.25)

7637мм

1012 мм.

Рисунок 2.4

Таблица расчета ординат переводной кривой

xn		Sinгn	cosгn	Yn=Y0+R"(cosв-cosгn), мм
0	0,000000	0,026896	0,999638245	159,8
2	0,004370	0,031266	0,999511109	218,0
4	0,008740	0,035636	0,999364847	285,0
6	0,013110	0,040006	0,999199453	360,7
8	0,017480	0,044376	0,999014916	445,1
10	0,021850	0,048746	0,998811225	538,3
12	0,026220	0,053116	0,998588369	640,3
14	0,030590	0,057486	0,998346336	751,1
16	0,034960	0,061856	0,99808511	870,7
18	0,039330	0,066226	0,997804678	999,0
18,134	0,043700	0,070596	0,997505022	1012,3

3.5 Расчет основных деталей крестовины

3.5.1 Расчет длины крестовины

Основные размеры крестовины зависят от её конструкции, угла и марки, величины пролёта между брусьями и числа брусьев под ней.

Крестовина состоит из передней (усовой) n и задней (хвостовой) q частей, которые называются вылеами крестовины. Минимальная длинна переднего вылета крествины n определяется из условия постановки первого болта в переднем стыке крестовины при двухголовых накладках:

(2.26)

где B - ширина подошвы рельса (для рельсов Р65 В = 150 мм);

b - iширина головки рельса (для рельсов Р65 b = 73 мм);

2н- расстояние между подошвами усовиков криставины в месте установки первого болта в преднем стыке крестовины, принимается из условиясвободной постановки болта и зависит от длины болта и величины зазоров (для Р65 2н=173мм);

- длина накладки (для Р65 =800 мм);

х₁ - расстояние от торцов накладки до оси первого болтового отверстия (для Р65 х₁=80);

д - стыковой зазор (8 мм).

4066 мм

Длина заднего вылета крестовины определяется примыканием двух рельсов к торцу сердечника крестовины.

, (2.27)

где Д - зазор между подошвами рельсов, примыкающих к сердечнику (5 мм);

B - ширина подошвы рельса (для рельсов Р65 В = 150 мм);

b - iширина головки рельса (для рельсов Р65 b = 73 мм);

3420мм,

, (2.28)

n - минимальная длина передней (усовой) части крестовины

q - минимальная длина задней (хвостовой) части крестовины

L_кр=3420+4066 = 7486 мм.

Длина крестовины:

, (2.29)

, (2.30)

, (2.31)

, (2.32)

Принимаем 13 пролета по 500 мм, 1 пролет по 566 мм.

Рисунок 2.5 Схематическая раскладка переводных брусьев под креставиной

3.5.2 Расчет контррельса и усовика

Безопасный проход колёсных пар через крестовину обеспечивается двумя основными условиями (Рисунок2.6.)

Рисунок 2.6 Схема для определения длины конторрельсов

Расстояние между рабочей гранью контррельса и сердечником крестовины должно быть не менее 1472 мм, чтобы исключить возможность удара гребня колеса в сердечник крестовины, а расстояние между рабочей гранью контр-рельса и рабочей гранью усовика должно быть не более 1435 мм, чтобы колёсные пары не могли заклиниться между контррельсом и усовиком.

С учётом допусков на износ контррельса и на монтажные неточности уста-новлена нормальная ширина желоба у контррельса

t_кр=44 мм.

Нормальная ширина желоба крестовины t_у на протяжении от сечения 0 мм и до сечения 50 мм составляет 46 мм.

Развернутая длина усовиков крестовины определяется по формуле:

, (2.32)

, (2.33)

где n- длина передней (усовой) части крестовины,

t_Г - ширина желоба в горле крестовины (46 мм)

б- угол крестовины

3134,5 мм

Рисунок 2.7 Схема для определения желобов и длины усовиков

, (2.34)

где г - угол отгиба усовика крестовины в пределах вредного пространства.

l_в- проекция отрезка усовика

l₂ на направление рабочей грани рельса пря-мого пути.

, (2.35)

, (2.36)

874,4 мм,

=0,018299є,

874,2 мм.

Длина участка l₃ определяется при условии, что ширина желоба t_у равная 46 мм, сохраняется от математического центра крестовины до той точки сердечни-ка, где сечение его равняется 50 мм.

, (2.37)

= 750 мм.

За пределами участка l₃ усовик крестовины изгибается под углом г₁ и про-должается до конца участка l₄, где величина желоба достигает 64 мм,т.е. t_Г=64мм.

Угол г₁ является углом удара колеса в усовик крестовины при движении экипажа со стороны хвостовой части крестовины в направлении к стрелке (рис 2.7.). Поэтому угол г₁ должен быть не больше г. г₁ = 0,8г

Длина участка l₄ определяется по формуле

, (2.38)

l₄=(64-46)/ sin (0,8·arctg(0,018299)=1093,1 мм/

Проектная длина усовика должна быть такой, чтобы он не доходил до стыка в хвосте крестовины на величину:

, (2.39)

В противном случае накладка будет заходить в желоб крестовины, а это вызовет необходимость создания специальных накладок - вкладышей.

В связи с этим длину участка l₄ следует определять по выражению:

, (2.40)

где l₅ = 200 мм;

Вывод: т.к. условие не выполняется, принимаем l₄ = 2154 мм

Полная длина усовиков крестовины:

l_ус=3134,5+874,2+750+2154+200=7112,7 мм

Длина контррельса определяется по формуле:

, (2.41)



Рисунок 2.8 Схема для определения длины конторрельсов

Длина участка контррельса определяется по формуле:

х₀ = (2.42)

х₀ = = 2179,5 мм

l₁ = , (2.43)

где t_кр = 44 мм; г₂ = 1?00'

l₁ = = 1145,8 мм,

l₂ = 200 мм.

Полная длина контррельса:

4871,1 мм.

Длина контррельса корректируется из условия монтажа стыка.

3.6 Определение теоретической и практической длины стрелочного перевода

3.6.1 Определение теоретической длины стрелочного перевода

Расстояние от начала остряков до математического центра крестовины - это теоретическая длина стрелочного перевода (Рисунок2.9)

Рисунок 2.9 Схема для определения желобов и длин усовиков

, (2.44)

где L_Т- теоретическая длина перевода;

-проекция остряка на рамный рельс;

б- угол крестовины;

в_П- полный стрелочный угол;

d-прямая вставка перед крестовиной.

= 34734,1 мм.

3.6.2 Определение практической длины стрелочного перевода

Расстояние от оси зазора в переднем стыке рамного рельса до оси зазора в заднем стыке крестовины - это практическая длина перевода (Рисунок2.9).

, (2.45)

где L_П- практическая длина перевода;

m₁-передний вылет рамного рельса;

L_Т- теоретическая длина перевода;

q- задний вылет крестовины;

д-величина стыкового зазора.

L_П=2665+34734,1+7673+8=40827,3 мм

3.6.3 Определение полуосей стрелочного перевода

Установив значения R", d, L_T и L_П, находят малые полуоси (а₀; b₀) и большие полуоси (а; b) стрелочного перевода, необходимые для разбивки перевода на месте укладки.

Определение малых полуосей а₀ и b₀:

b₀ = S ^. N, (2.46)

b₀ = 1520 ^. 15 = 22800 мм,

а₀ = L_Т - b_0, (2.47)

а₀ = 34734,1- 22800=11934,1 мм.

Определение больших полуосей b и а:

, (2.48)

где m₁-передний вылет рамного рельса

а =11934,1 +2665+4=14603,1 мм,

, (2.49)

где q-длина заднего вылета крестовины

b = 22800 +3420+4=26224 мм,

3.6.4 Установление ширины колеи

Ширина колеи устанавливается в следующих местах:

1) Начало рамных рельсов (передний стык) - S_рр

2) Начало остряков - S_остр

3) Корень остряков по прямому - S_кп и боковому - S_кб путям.

4) Переводная кривая (S_кр)

5) Крестовина (S_к)

Размеры ширины колеи устанавливаются по П.Т.Э, расчетом, а так же принимаются из типовых эпюр, проверенных многолетним опытом эксплуатации.

Таблица 2.2 Размеры ширины колеи

Марка крестовины	Тип стрелочного перевода	Ширина колеи, мм
		в переднем стыке рамных рельсов SРР	в начале остряка SОСТР	в корне остряка	в переводной кривой SКР	в крестовине SК
				По прямому пути SКП	по боковому пути SКБ
1/18	Р65	1520	1521	1520	1520	1520	1520

3.7 Определение длин рельсовых нитей стрелочного перевода

Стрелочный перевод состоит из рамных рельсов, остряков, крестовины, контррельсов и рельсовых нитей l₁, l₂, l₃ и l₄. Длины рамных рельсов, остряков, крестовины, контррельсов были определены раньше. Сейчас определению подлежат длины рельсовых нитей l₁, l₂, l₃ и l₄ (Рисунок2.10).

Рисунок 2.10 Схема одиночного обыкновенного стрелочного перевода в рабочих гранях

, (2.50)

где S_к-увеличение длин l₁ и l₄, принимаемое для совмещения стыков при расположении брусьев перпендикулярно биссектрисе угла крестовины;

зазоры в стыках, равные 8 мм;

l₁= 40827,3 +1520·tg(3,814075/2)-13064,7-8-8=27797,0 мм,

, (2.51)

где - зазоры в стыках, для поворотного корневого крепления = 5;

- зазоры в стыках, равный 0.

= 21722,8 мм,

, (2.52)

где проекция остряка.

30664,1 мм,

, (2.53)

где S_остр- ширина колеи в начале остряка,

S_кр- ширина колеи в переводной кривой.

3.8 Проектирование эпюры стрелочного перевода

рельса колея переходная кривая вписывание стрелочный перевод

Эпюрой стрелочного перевода называется масштабный чертеж, на котором указываются все основные размеры стрелочного перевода, полученные расчетом и принятые конструктивно. Элементы, необходимые для разбивки его на месте укладки - это: L_п, L_т, a_о, b_о, a, b, в_н , в_с , в_п , б, длина рельсов, величина зазоров, R', R'', ширина колеи в ответственных местах. При проектировании эпюры стрелочного перевода производится раскрой рельсовых нитей и раскладка переводных брусьев.

3.8.1 Раскрой рельсовых нитей на соединительных путях стрелочного перевода

При раскрое рельсовых нитей на соединительных путях (l₁, l₂ ,l₃ ,l₄) на рельсы стандартной длины (12.5 и 25 м) и рельсовые рубки должны учитываться следующие основные требования:

1.Длина рельсов и рельсовых рубок должна быть максимальной. Укладка рубок короче 6 м не допускается.

2.Количество стыков должно быть сведено к минимуму, особенно при проектировании стрелочных переводов для высоких скоростей движения.

3.При раскрое рельсовых нитей на соединительных путях С.П. величину зазора д в стыках внутренней нити стрелочной кривой принимают 6 мм, в остальных местах 8 мм. Количество зазоров изменяется в зависимости от типа перевода.

По условию централизации стрелочных переводов стыки между стрелкой и крестовиной располагают на внешних нитях перевода на расстоянии не более 1.5 м от соответствующих стыков на внутренних нитях, но так, чтобы каждая пара стыков на внешних (или внутренних) нитях имела нормальное расположение относительно переводных брусьев.

4.Раскрой рельсов соединительных путей должен быть таким, чтобы весь стрелочный перевод можно было разделить на блоки для механизированной укладки в путь с применением укладочных кранов на железнодорожном ходу.

3.8.2 Раскладка брусьев под переводной частью стрелочного перевода.

В обыкновенных переводах в промежутке между передним стыком рамного рельса и центром перевода брусья укладываются перпендикулярно оси прямого пути. Под крестовиной брусья раскладываются перпендикулярно биссектрисе угла. На соединительных путях, начиная с центра перевода, брусья разворачивают веером на 8 - 10 пролетах. Сначала брусья укладывают у стыков, а на остальном протяжении - равномерно.

Длина переводных брусьев устанавливается следующим образом. По на-ружной нити прямого пути брусья укладывают по шнуру с вылетом не менее 0,59 м, считая от рабочей грани рельсовой нити. Аналогичные требования предъявляются к величине вылета на внутренней нитке. Диапазон длины брусьев 3 - 5.5 м, с шагом 0,25 м.

Список использованной литературы

1. Шахунянц Г.М. Железнодорожный путь: Учебник для вузов железнодорожного транспорта. 3-е издание, переработан и дополнен. Москва: Транспорт,1987 -479 с.

2. Основы устройства и расчётов железнодорожного пути /Т.Г. Яковлева, В.Я. Шульга, С.В. Амелин и др.; под редакцией С.В. Амелина и Т.Г. Яковлевой Москва: Транспорт,1990.-367 с.

3. Проектирование одиночного обыкновенного стрелочного перевода: метод. указ. / сост. Л.В. Тужилина, Е.В. Филатов. - Иркутск: ИрГУПС, 2012. - 32 с.

Размещено на Allbest.ru