Рельсовая колея

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Определение рельсовой колеи

Исходные данные:

-Локомотив ВЛ23;

-Радиус кривой R=400 м;

-Длина нормального рельса =25,0 м;

-Угол поворота кривой =25;

-a=24;

-Максимальный размер колесной пары =1511 мм.

Таблица 1.1 Данные о проходящих по участку поездах

Категория поездов	Количество поездов N, шт.	Вес поезда G, т брутто	Скорость V, км/ч
Скорые	2	800	140
Пассажирские	4	820	100
Грузовые	4	2700	80
Пригородные	5	450	80

Талица 1.2. Характеристики локомотива ВЛ23

Радиус колеса по кругу катания r, мм	Колёсная формула	Длина жёсткой базы , мм	Поперечные разбеги осей , мм
			Каждой крайней	Средней
600	3-3	4400	0	14

В качестве экипажа, для которого определяется оптимальная и минимальная ширина колеи, принимается электровоз ВЛ 23, имеющий колеса r = 600 мм, трехосные тележки с жесткой базой L = 4400 мм, поперечные разбеги осей =0, = 14. В соответствии с заданием радиус кривой R=400м.

1.1.1 Определение оптимальной ширины колеи

За расчетную схему определения оптимальной ширины колеи принимают схему свободного вписывания, при которой железнодорожный экипаж своим наружным колесом передней оси жесткой базы прижимается к наружному рельсу кривой, а задняя ось жесткой базы принимает радиальное положение. При этом центр вращения экипажа находится на пересечении радиуса с продольной геометрической осью экипажа

Искомая ширина колеи:

, (1.1.)

где - максимальный размер колесной пары, заданный по условию равным 1511 мм;

- стрела изгиба наружной рельсовой нити, f_н определяется по формуле:

, (1.2.)

где - расстояние от геометрической оси первой колесной пары до центра вращения экипажа;

- радиус кривой по оси пути;

- расстояние в плане от геометрической оси колесной пары то точки касания гребнем колеса головки рельса, определяется по формуле:

, (1.3.)

где - радиус колеса по кругу катания;

- угол наклона гребня колеса к горизонту, =70^о.

- геометрическая величина, которая возникает при вписывании как двухосных, так и трехосных экипажей с поперечными разбегами осей и которая в зависимости от величины и соотношения между и f_в может принимать разные значения.

; , то

В этом случае выражение (1.1) примет вид:

(1.4.)

В данном случае S_опт > S_ПТЭ, 1539,4>1520, вписывание в условиях оптимальной ширины колеи не обеспечено.

1.1.2 Определение минимально допустимой ширины колеи

Положение трехосной жесткой базы экипажа, соответствующее его заклиненному вписыванию в кривую.

Искомая ширина колеи в общем виде:

(1.5.)

Это выражение по внешнему виду отличается лишь величиной д_min, которая представляет собой некоторый запас, принимаемый равным минимальному зазору между гребнем колеса и рабочей гранью рельса в прямых. Он равен для вагонов - 5 мм, для локомотивов - 7 мм (при колее 1520 мм). Величину д_min необходимо прибавить для того, чтобы избежать заклинивания колес, при котором движение экипажа опасно.

Величина , как и в случае свободного вписывания, может иметь различные значения. При заклиненном вписывании жесткой трехосной базы в выборе величины возможны те же частные случаи, что и при свободном вписывании:

а) если , то ; (1.6.)

б) если , то ; (1.7.)

в) если , то ; (1.8.)

При этом необходимо иметь в виду, что величина , входящая в ука занные формулы, приобретает новое значение. Так как при заклиненном вписывании центр поворота экипажа находится посередине жесткой базы, то величина равна 2. В сумму поперечных разбегов трехосных теле жек в этом случае надо включить одно значение разбегов крайних осей и полный разбег средней оси.

Для определения минимально допустимой ширины колеи при (14>5,97) используем случай в).

Так как S_ПТЭS_minS_max,, где S_max=1546 - предельный размер колеи в сторону её уширения, установленный из условия предупреждения провала колёс внутрь колеи, то для пропуска экипажа требуется перешивка пути с размера S_ПТЭ на расчётную величину S_min (по особому разрешению начальника дороги).



1.2 Определение возвышения наружного рельса в кривых участках пути

1.2.1 Определение возвышения наружного рельса

Для обеспечения снижения воздействия колес от центробежной силы, вертикального перегруза одной из рельсовых нитей и недогруза другой, радиального давления, приложенного к рельсу наружной нити, силы ветра в кривых участках пути устраивается возвышение наружного рельса.

Величина этого возвышения определяется следующими тремя условиями:

1. обеспечением равномерного вертикального износа обеих рельсов;

2. обеспечением пассажиров от неприятных ощущений при воздействии поперечных ускорений;

3. обеспечением экипажа от опрокидывания в кривых.

1.2.2 Определение возвышения наружного рельса из условия обеспечения равномерного износа обеих рельсовых нитей

Внутренняя и наружная рельсовые нити будут изнашиваться одинаково при условии идентичного суммарного воздействия на них вертикальных и горизонтальных сил.

При движении экипажа по кривой, на него действует центробежная сила I. Величина этой силы определяется:

или , (1.9.)

где - масса экипажа;

- скорость его движения;

- вес экипажа;

- ускорение силы тяжести;

- радиус кривой.

При устройстве возвышения происходит наклон экипажа, вследствие чего появляется горизонтальная составляющая силы собственного веса, направленная внутрь кривой

Фактически по одной и той же кривой идут поезда с разными скоростями, поэтому величину возвышения следует установить из условия:

или (1.10.)

Отсюда величина возвышения определится по формуле:

, (1.11.)

где - радиус кривой, м;

- среднеквадратичная средневзвешенная скорость движения соответствующих поездов; определяется по формуле:

, (1.12.)

где - количество поездов в сутки той или иной категории;

- вес поезда в соответствующей категории в т;

- скорость движения соответствующих поездов;

- коэффициент учета смещения центра тяжести экипажа относительно середины колеи ; , так как V>120 км/час.

1.2.3 Определение возвышения наружного рельса по условиям обеспечения пассажиров от неприятных ощущений

Величина возвышения, найденная выше будет недостаточна для скорых пассажирских поездов, имеющих скорость V_max> V_ср.

По условия комфортабельности езды требуется, чтобы ускорение, действующее на пассажира, не превышало допустимого значения. Величина возвышения по этому условию определяется по формуле:

, (1.13.)

где - максимальная скорость движения пассажирских поездов, км/час;

- допустимая величина непогашенного ускорения (0,7 м/с).

Из двух значений h, найденных по приведенным условиям, принимается большее. Принятое значение h округляется до величины кратной 5 мм. Однако, согласно ПТЭ, она не должна превышать наибольшей допустимой величины, равной 150 мм.

По расчету получается h =500мм, окончательно принимаем h=150 мм. Однако, скорость движения пассажирских поездов по кривой заданного радиуса должна быть ограничена величиной, определяемой по формуле:



(1.14.)

Вывод: для кривой заданного радиуса h=150 мм и необходимо выполнить ограничение до 92 км/ч.

1.3 Проектирование переходных кривых

Переходные кривые предназначены для соединения прямого участка пути с кривой заданного радиуса с целью обеспечения плавного перехода экипажей в кривой участок пути без толчков и ударов. На переходной кривой полностью осуществляется отвод возвышения наружного рельса и уширения колеи.

Длина переходной кривой определяется несколькими условиями, основным из которых является плавность устройства отвода возвышения наружного рельса. По этому условию искомая длина:

, (1.15.)

где - возвышение наружного рельса в кривой, мм;

- допускаемый уклон прямолинейного отвода возвышения;

, (1.16.)



где - максимальная скорость движения по кривой, км/час.

Найденная длина переходной кривой округляется до значения, кратного 10 м. Параметр переходной кривой С определяется из выражения:

(1.17.)

Возможность разбивки переходной кривой определяется по условию:

, (1.18.)

где - заданный угол поворота всей кривой ();

- угол поворота переходной кривой;

(1.19.)

; 0,180,21 Условия выполняются

Разбивку переходной кривой производят в предположении, что на местности известно положение тангенса первоначальной круговой кривой (точки Т). Для определения положения начала переходной кривой (точки НПК) необходимо вычислить величину m₀.



(1.20.)

(1.21.)

(1.22.)

Неизвестные величины m и P определяются:

(1.23.)

(1.24.)

Зная положение начала переходной кривой НПК, координаты ее конца (х_о, у_о,), в точке КПК вычисляются по уравнению радиальной спирали в параметрической форме:

; (1.25.)

(1.26.)



Координаты точки переходной кривой через каждые 10-20 м вычисляются по уравнению радиальной спирали в прямоугольной системе координат:

(1.27.)

1.4 Укороченные рельсы

В кривых участках пути внутренняя рельсовая нить короче наружной. В результате, при расположении стыков по наугольнику возникает необходимость укладки укороченных рельсов. Для каждой кривой выбирается тип укорочения, количество и порядок укладки укороченных рельсов.

Выбор типа укорочения для данной кривой производится по формуле:

, (1.28.)

где - ширина колеи по оси головки рельсов в пределах кривой;

, (1.29.)



где - ширина головки рельса (75 мм);

- нормальная ширина колеи в зависимости от радиуса кривой (R=400 м S_ПТЭ=1520 мм);

- длина нормального рельса (25 м);

- радиус круговой кривой

Вычислив величину укорочения, сравниваем с ближайшим большим стандартным укорочением (160 мм). Необходимое количество укороченных рельсов принятого размера определим из выражения:

(1.30.)

где Е - полное укорочение на всей кривой;

К - принятое стандартное укорочение, К=160 мм.

, (1.31.)

где - укорочение в пределах переходной кривой, определяется по формуле:

, (1.32.)

где - средняя ширина колеи между осями головок рельсов в пределах переходной кривой, вычисляется по формуле



, (1.33)

где - ширина колеи между рабочими гранями головок рельсов в прямых участках пути.

, (1.34.)

где - длина оставшейся части круговой кривой после разбивки переходных кривых.

, (1.35.)

где - полный угол поворота кривой с учетом переходных кривых;

- угол поворота в пределах переходной кривой.

Укороченные рельсы укладываются в тех местах кривой, где накапливающийся забег стыков достигает половины принятого стандартного укорочения.



2. Расчет и проектирование эпюры одиночного обыкновенного стрелочного перевода

2.1 Основные положения

Одиночные обыкновенные стрелочные переводы являются самыми распространенными на сети железных дорог РФ. Тип стрелочного перевода определяется весом рельса, а марка - тангенсом угла отклонения бокового пути от прямого направления. Наибольшее распространение на сети железных дорог получили стрелочные переводы типов Р50, Р65, Р75, марок 1/9, 1/11, 1/18.

Стрелочный перевод должен соответствовать эксплуатационным условиям. Эти условия характеризуются грузонапряженностью участка, нагрузками на ось и скоростями движения по прямому и боковому путям стрелочного перевода.

На сети железных дорог применяются стрелочные переводы с гибкими остряками и остряками с вкладышно-накладочным корневым креплением. Крестовины применяются сборные общей отливки наиболее изнашиваемой части усовика и сердечника, из высокомарганцевистой стали, с подвижным сердечником и гибкими ветвями, с поворотным сердечником.

В качестве основания под стрелочные переводы чаще всего применяются деревянные брусья. Также используются железобетонные брусья и плитное основание.

При выборе основных параметров стрелочного перевода следует предусматривать условия изготовления, эксплуатации, взаимодействия колеса со стрелочным переводом



2.2 Определение размеров крестовины

Расчет крестовины сводится к определению расстояния от начала усовиков до математического центра крестовины и от математического центра крестовины до стыка сердечника с примыкающим рельсом .

Определим угол крестовины по заданной марке крестовины.

, (2.1.)

где - значение марки крестовины.

(2.2.)

Находим все значения угла б:

Минимальная передняя часть:

(2.3.)

Минимальная длина хвостовой части:

(2.4.)

Минимальная длина крестовины:



, (2.5.)

где - ширина подошвы рельса (=150 мм);

- ширина головки рельса (=75 мм);

- расстояние между подошвами усовых рельсов, обеспечивающее постановку первого болта (=181 мм);

- длина стыковой накладки (=800 мм);

- расстояние от конца накладки до оси первого болтового отверстия (=80 мм);

- угол крестовины (=3°10'47");

- расстояние между подошвами рельсов в хвосте сердечника, мм.

мм

Практическая длина крестовины определяется из условия раскладки брусьев. Раскладку брусьев целесообразно вести с пролетом, равным 0,9 пролета между осями шпал на перегоне. Пролеты под стрелочным переводом следует проектировать по возможности кратным 100, 50, или 5 мм, в пределах 500 - 550 мм.

Число ящиков:

, (2.6.)

где - стыковой пролет (=420 мм)

- забег бруса в связи с укладкой его по биссектрисе

- принятое расстояние между осями брусьев

, (2.7.)

где - ширина колеи в крестовине

ящиков

Число ящиков округляют в большую сторону =17 ящиков.

Практическая длина крестовины:

(2.8.)

мм

Практическая длина переднего и заднего вылетов крестовины:

(2.9.)

(2.10.)

мм

мм

Величина прямой вставки:

, (2.11.)

где - конструктивный запас в длине переднего вылета крестовины, обеспечивающий установку накладок (принимаем =15 мм)

мм

2.3 Определение начального радиуса остряка

мм, , тогда согласно графика м км/ч

2.4 Определение размеров стрелки

Наибольшее распространение в РФ получили стрелки с криволинейным остряком секущего типа. Такие стрелки применяются с корневым креплением вкладышно-накладочного типа и креплением, выполненным в виде гибкого остряка. Длина гибких остряков требуется больше, так как перевод стрелки осуществляется за счет изгиба части остряка.

Приняты следующие обозначения:

- длина рамного рельса;

- передний вылет рамного рельса;

- задний вылет рамного рельса;

- проекция криволинейного остряка на рабочую грань рамного рельса (длина прямого остряка);

- радиус остряка от расчетного сечения ( м);

- радиус переходной кривой;

- расчетное сечение ();

- расстояние от рабочей грани рамного рельса до рабочей грани остряка в его корне ();

- стрелочный угол;

- начальный угол остряка ();

- угол в расчетом сечении;

- длина остряка по дуге;

и - углы на дугах и .

Значение радиуса R определяем из выражения:

(2.12.)

Угол в расчетном сечении:

(2.13.)

мм

Длина криволинейного остряка определяется:

(2.14.)

(2.15.)

(2.16.)

(2.17.)

(2.18.)

(2.19.)

мм

мм

Величину проекции криволинейного остряка находим путем проектирования радиусов и на направление рабочей грани рамного рельса:

(2.20.)

?

?

2.5 Определение длины рамного рельса

Длина рамного рельса определяется по формуле:

(2.21.)

Определены передний и задний вылет рамного рельса из условия раскладки брусьев:



; (2.22.)

, (2.23.)

где - стыковой пролет, принимается в зависимости от типа верхнего строения пути;

- число ящиков в переднем вылете рамного рельса (принимаем

);

- число ящиков в заднем вылете рамного рельса (принимаем );

- стыковой зазор, (принимаем мм);

- забег остряка за ось флюгарочного бруса, принимается равным 41 мм - половине ширины стрелочной подушки;

- ширина ящиков под передним и задним вылетами рамного рельса (принимаем мм).

мм

Длина рамного рельса, полученная по формуле, округляется в большую сторону и принимается равной 12,50; 18,75; 25,00 м за счет изменения заднего вылета рамного рельса .

мм

мм

Длина рельса для стрелочного перевода марки 1/18 принимается равной 18,75 м.



2.6 Определение размеров стрелочного перевода

К основным размерам стрелочного перевода относят теоретическую длину и полную длину стрелочного перевода .

Осевыми размерами принято считать расстояние: от центра перевода до острия остряков ; от центра перевода до математического центра крестовины , от центра перевода до стыка рамного рельса; от центра перевода до заднего стыка крестовины b.

Теоретическая длина стрелочного перевода определяется:

(2.24.)

Полная длина перевода определяется:

(2.25.)

мм

Осевые размеры определяются по формулам:

(2.26.)

(2.27.)

(2.28)

(2.29)



мм

мм

мм

мм

Отсюда следует, что

(2.30.)

мм

Расчёты верны

2.7 Определение координат переводной кривой

Переводная кривая по наружной рельсовой укладывается по координатам. Значениями в пологих стрелочных переводах задаёмся через каждые 4 м до значения.

(2.31.)

мм

Ординаты в этой точке

(2.32.)

мм

Значения ординат переводной кривой рассчитываем по формуле:



(2.33.)

Вспомогательные углы определяются из выражения:

(2.34.)

(2.35.)

Последняя ордината , вычисленная по формуле (2.33.) проверяется по формуле:

(2.35.)

мм

2.8 Определение длин рельсов, входящих в стрелочный перевод

При расчете стрелочного перевода как правило, определяют длины рельсов , , и . Длины рельсов , , и при пологих марках крестовин принимают стандартными, равными 25,0 м.

Целесообразно определять длину соединительного пути по одному направлению, а затем один из рельсов назначать стандартной длины.

(2.36.)

(2.37.)

(2.38.)

(2.39.)

где - ширина колеи в пределах переводной кривой, принимаемая по ПТЭ (мм);

- ширина колеи в начале остряков, принимается в зависимости от типа и марки стрелочного перевода (для 1/18 мм).

мм

мм

мм

мм

мм

мм

мм

Если размеры рельсов получаются менее 4,5 м, следует лежащие перед ними нечетные (стандартной величины 25,0м) рельсы принять меньшей длины. Если они были взяты равными 25,0 м, то их принимают по 12,5м.

мм<4500 мм

мм<4500 мм

Уменьшаем впереди лежащие рельсы на половину, а отнятые части прибавляем к последующим:

мм

мм

мм

мм

2.9 Компоновка эпюры стрелочного перевода

Эпюрой стрелочного перевода называют его схему в определенном масштабе указанными основными размерами и длина рельсов, увязанными с раскладкой брусьев.

Положение переводных брусьев в стрелочном переводе определяется местом расположения стыков в корне остряков, стыков на протяжении соединительных путей, в переднем и заднем вылете крестовины.

Брусья обычно укладываются следующим образом:

а) от начала остряка до центра перевода перпендикулярно оси прямого пути;

б) под крестовиной перпендикулярно биссектрисе угла крестовины;

в) от центра перевода до переднего стыка крестовины брусья постепенно поворачиваются.

Укладка брусьев за хвостом крестовины продолжается до того места, где появляется возможность укладки шпал. В комплект переводных брусьев входят брусья длиной от 2,75 до 5,6 м ( с изменением длины через 0,25 м). Количество их каждой категории длины определяется графически из условия, чтобы конец бруса выходил наружу от рабочей грани крайних рельсов не менее чем на 500 мм. Компоновка эпюры включает раскладку брусьев под участками , ,

; (2.40.)

; (2.41.)

; (2.42.)

; (2.43.)

(2.44.)

мм

мм

мм

мм

На каждом участке определяется число пролетов:

Число пролетов на каждом участке округляется до целого числа. Пролеты назначаются кратными 5 мм. Тем не менее в число пролетов, составляющих каждый из найденных отрезков AB, CD, EF входит по одному - два пролета случайной величины, которые, однако, не должны резко отличаться от стандартных.

n₁ = 19 пролетов

n₂ = 32 пролета

n₃ = 2 пролета



Список использованной литературы

1. Расчет рельсовой колеи с применением ЭВМ. Методические указания к выполнению курсовой работы. В.В. Гниломедов, Н.Н. Качан, Е.Н. Третьякова. ПГУПС, 2008 г.

2. Расчет одиночного обыкновенного стрелочного перевода. Методические указания к выполнению курсовой работы.

Размещено на Allbest.ru