Расчет верхнего строения пути

Одиночный обыкновенный стрелочный перевод с крестовиной марки 112 _ Курсовой проект.cdw

Одиночный обыкновенный
стрелочный перевод с
крестовиной марки 112
спецификации рельсов
Схема раскладки переводных брусьев
Спецификация рельсов
Спецификация брусьев

ЖДП.docx

1.ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ РЕЛЬСОВОЙ КОЛЕИ
В этом разделе курсового проекта определяются необходимые возвышения наружной рельсовой нити ширина рельсовой колеи в круговой кривой при разных видах вписывания подвижного состава разбивочные параметры переходной кривой количество и порядок укладки укороченных рельсов на внутренней рельсовой нити.
1.Определение возвышения наружной рельсовой нити в кривой
При движении экипажа по кривой появляется центробежная сила. Эта сила создаёт дополнительное давление колёс на наружную рельсовую нить в связи с чем рельсы на ней изнашиваются быстрее возникают отбои нитей увеличивается напряжение в рельсах пассажиры испытывают неприятные ощущения. С целью нейтрализации вредного влияния центробежной силы на путь и на пассажиров наружная рельсовая нить приподнимается (возвышается) над внутренней. Возвышение наружного рельса в кривой заданного радиуса R производим по формуле:
h = 125К(²срR) (1.1)
где К – коэффициент увеличения возвышения наружного рельса учитывающий смещения центра тяжести экипажа в сторону кривой. Принимаем К=1.2 т.к. ma
ср – среднеквадратическое средневзвешенное по тоннажу скорость кмч;
R – радиус кривой в м;
ср = √ (ni·Qi·i²)(niQi) (1.2)
Полученное возвышение наружного рельса проверяем по условию обеспечения комфортабельности езды пассажиров по формуле:
hо = 125(max.²R) – 115 (1.3)
max.n – максимальная скорость пассажирских поездов для кривой R.
За окончательное значение возвышения принимаем большее из двух величину расчётного возвышения округляем до значения кратного 5мм в большую сторону.
Согласно ПТЭ на отечественных железных дорогах max значение возвышения ограничено величиной 150мм
ср =√(4625150²+898574²+10337260²)(4625+8985+103372)= 64234 (кмч);
h = 1251.2(64234²529) = 117(мм);
hо = 125(74²529) – 115 = 14395 (мм).
Вывод: в кривой R =529 м оптимальным является возвышение 117 мм при заданных скоростях движения поездов.
2.Определение ширины колеи.
Ширина рельсовой колеи определяется из условия вписывания тележек подвижного состава в кривые соответствующего радиуса. Оптимальную ширину колеи свободного вписывания определяем по расчетной схеме Холодецкого при этом считаем что задняя ось жесткой базы устанавливается в радиальное положение. Центр поворота жесткой базы (обозн. 0) в этом случае находится близко к середине задней оси жесткой базы.
Схема заклиненного вписывания двухосной тележки в кривую
Оптимальную ширину колеи в этом случае определяем по формуле:
Sопт = qmax+fн - 1+4 (1.4)
fн – стрела изгиба наружной рельсовой нити на длине равной длине двух жёстких баз – это расстояние между двумя крайними осями;
– это сумма поперечных изгибов крайних осей тележки;
– допуск на сужение колеи;
fн = (Lж + b)²2R (1.5)
где Lж – длина жёсткой базы (Lж=430см);
b – расстояние от оси одной колёсной пары до точки касания гребня колеса с рельсом (забег колеса);
b = Lж(rк+t) tgR+S2-(rк+t) tg (1.6)
где rк – радиус колеса rк=610 (см);
t – расстояние отповерхности катания до точки прижатия гребня к боковой грани головки колеса t = 10 (мм);
– угол наклона внешней грани гребня колеса к горизонту =70º;
b = 4300(610+10) tg70529000+15202-(610+10) tg70 = 868 (мм)
fн = (4300+868)²2529000 = 1754(мм)
Sопт = 1509+1754-15+4 =152904 (мм).
Определяем минимально допустимую ширину колеи по формуле:
Smin = qmax+fн - fв +4+(min2) (1.7)
fн = (Lж+2b)²8R (1.8)
fв = (Lж - 2b)²8R (1.9)
b = (Lжrк2R)tg. (1.10)
b = ((4300·610)2529000) tg70= 303 (мм)
fв = (4300-2·303)²8529000 = 435(мм)
fн = ((4300+2·303)²8529000) = 438 (мм)
Smin = 1509+438 -435+4+35= 151653 (мм).
Вид вписывания который обеспечивает номинальная ширина колеи в данной кривой определяется путем сравнения с ней расчетных значений ширины колеи. Согласно ПТЭ номинальное значение ширины колеи равно:
При R=529 м [Sмах]=1520 мм
Smin [Sмах] следовательно окончательно принимаем номинальную ширину колеи (1520 мм)
3.Проектирование переходных кривых
Прямые и круговые кривые во избежание внезапного возникновения центробежной силы плавно сопрягают с помощью переходных кривых (ПК). Основное назначение переходных кривых заключается в обеспечении плавного изменения центробежных сил при входе и выходе экипажа из круговой кривой (КК).На их протяжении осуществляются плавные отводы вызванные наружной рельсовой нитью и уширением колеи в круговой кривой.
Длина переходной кривой lо определяется из условия равномерного отвода возвышения по формуле:
lо = hрас(i) (1.11)
где hрас – расчётное возвышение;
i – нормативный уклон отвода возвышения i=09.
lо = 11709 = 130 (м).
Расчётная длина переходной кривой округляется в большую сторону до значения кратного 10 м.
Определяем угол поворота линии в пределах переходной кривой:
φо = lо2R (рад) (1.12) φо = 1302529 = 0122873 (рад)=7040124(град.)
Проверяем возможность разбивки КК по зависимостям:
Lк.к=R( - 2φо)>30 (м) (1.13)
Lк.к=529(0506 - 2012) = 140714 (м).
Определяем обобщенный параметр переходной кривой
Определяем вид переходной кривой и координаты для ее разбивки в прямоугольной системе координат.
Координаты х и у определяем по формуле:
Расчет промежуточных координат ПК ведем в табличной форме.
По результатам расчётов строим график переходной
4.Расчёт числа и порядка укладки укороченных рельсов на внутренней нити кривой
В связи с тем что в пределах кривых радиус внутренней рельсовой нити несколько меньше радиуса наружной рельсовой нити то длина внутренней нити меньше наружной рельсовой нити.
Для компенсации этой разницы и обеспечения укладки рельсовой нитей с положением стыков по одной нормали к продольной оси пути по внутренней нити кривой укладывают укороченные рельсы.
В виду невозможности обеспечить точное расположение «понаугольнику» стыков по внутренней и наружной нитям допускается забег на величину не более половины принятого стандартного укорочения ±Кi.
В курсовом проекте для выбора величины Кi руководствуются длиною рельса и величиной R кривой.
В РФ приняты следующие типы укорочения:
- при длине рельса 125 укорочение К1=40мм К2=80мм К3=120мм;
- при длине рельса 25м К2=80мм К4=160мм;
Минимальная величина стандартного укорочения К2=80мм соответствует R≥500 м а при R500 м – К4=160мм. Так как заданный R=529 м а длина рельса 25 м то принимаем стандартное укорочение К2=80мм.
Рассмотрим расчёт количества рельсов нормальной длины укладываемых на наружную рельсовую нить.
Точка НПК1 делит рельс на две части где а1 – это часть рельса находящегося в прямом участке а2 – это часть рельса находящаяся в переходной кривой.
В учебных целях а2 принимаем в пределах 1–24 м (а2=20 м) тогда
а1 = 2501 – 20= 501 (м)
Определяем количество рельсов нормальной длины на наружной нити укладываемых в пределах 1ой переходной кривой по формуле:
n1 = (Lо – а2)2501 (шт) (1.18)
n1 = (130-20)2501 = 44 (шт)
Остаток при делении 04 есть b1 – это часть длины последнего рельса переходной кривой. b1 =2501·04=10 (м).
b2 – длина последнего рельса переходной кривой перешедшая на круговую кривую.
b2 = 2501 – b1 (м) (1.19)
b2 = 2501 –10 = 1501 (м)
Определяем количество рельсов в пределах круговой кривой:
n2 = (Lкк. – b2)2501 (шт) (1.20)
n2 = (140714 – 1501)2501 = 5026 (шт)
Остаток при делении 0026 есть с1 – часть длины последнего рельса круговой кривой находим с2 – длину последнего рельса круговой кривой перешедшую на вторую переходную кривую.
с1=2501·0026=065 (м)
с2 = 2501 – 065 = 2436 (м)
Определяем количество рельсов нормальной длины на наружной нити укладываемых в пределах 2ой переходной кривой по формуле:
n3 =(lо – C2)2501 (шт) (1.21)
n3 = (130 – 2436)2501 =4224 (шт)
Остаток при делении 0224 есть d1 –часть длины последнего рельса второй переходной кривой. Находим d2 – вторая часть рельса находящаяся на прямом участке пути.
d1 = 2501·0224=56(м)
d2 = 2501 – d1 (м) (1.22)
d2 = 2501 – 56 = 1941 (м)
Проверяем правильность расчёта и укладки количества рельсов стандартной длины:
N = (a1 + Lкк + 2lо + d2)2501 (шт) (1.23)
N = (501+140714+2·130+1941)2501 = 17 (шт)
Для определения количества и порядка укладки укороченных рельсов по внутренней нити в начале определяем суммарное укорочение внутренней нити на рассматриваемой системе кривых по формуле:
Sо – расстояние между осями головок рельсов (1600 мм)
Еп =(16529)·(130+140714) =0818 (м)
Определяем потребное укорочение одного рельса по формуле:
Кр = EП(lнрR) (мм) (1.25)
Кр =0818·(2501529)=0038 (м)
Так как принятое стандартное укорочение равно 80мм то длина укороченного рельса равна 2501-0038=2497 (м).
Находим общее число укороченных рельсов:
где Еп-полное суммарное укорочение в пределах ветки;
К2 - стандартное укорочение принятое 80 мм.
Nу = 81880=1022 (шт)
Составляем таблицу 2.1.
Для расчёта укорочения в переходной кривой применяется формула:
Епк=Sо((lпк2-lпк-12)2C) (1.27)
lпк-1 –участок ПК от начала или конца ее за вычетом длины этого рельса.
Для расчёта укорочения в круговой кривой применяется формула:
Екр = Sо(LоR) (1.28)
Забег или отставание считается по формуле
где Зп - это забег в рассматриваемом стыке;
Зп-1 – это забег в предыдущем стыке со своим знаком («+» «-»);
Е – расчётное укорочение рельса или его части на рассматриваемом участке;
К – стандартное укорочение рельса принятое равным 80 (мм).
Если (Зп-1+Е) не превышает половины стандартного укорочения то величина К в данную формулу не вводится и в этом случае на внутреннюю нить укладывается нормальный рельс
Таблица 2.1. Расчет числа и порядка укладки укороченных рельсов
Границы элементов пути в плане
Расчетные укорочения элементов пути мм
Забеги или отставания стыков мм
Порядок укладки рельсов
(5012 - 02) 137540=0
(30022 – 5012) 137540=10
(55032 – 30022) 137540=247
(80042 – 55032) 137540=393
(105052 – 80042) 137540=538
(115052 – 105052) 137540=359
-322+359+454-80=-309
(24362 - 02) 137540=69
(49372 – 24362) 137540=214
(74382 – 49372) 137540=36
(99392 – 74382) 137540=5055
(12442 – 99392) 137540=651
(1302 – 12442) 137540=1657
Nу =10– число укороченных рельсов
Вывод: в кривой радиуса R=529 (м) на внутреннюю рельсовую нить укладывается 10 укороченных рельс
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОБЫКНОВЕННОГО ОДИНОЧНОГО СТРЕЛОЧНОГО ПЕРЕВОДА
Линейные размеры вычисляем с точностью до 00001 м углы до 01 сек. тригонометрические функции до шестого-седьмого знака после запятой. Если при расчетах используются таблицы тригонометрических функций то они должны быть как минимум шестизначными.
В итоге проектирования оформляем пояснительную записку и строительный чертеж стрелочного перевода называемый эпюрой.
Перечень исходных данных и их размерности приведены в таблице 1.1
Исходные данные для расчета одиночного стрелочного перевода
Максимальная скорость движения по боковому пути кмч
Потеря кинетической энергии при ударе в остряк мс
Постоянно действующее центробежное ускорение подвижного состава в пределах остряка мс2
Внезапно появляющееся центробежное ускорение подвижного состава при въезде на остряк м с2
Ширина головки остряка на расчетном уровне м
Часть длины переднего вылета крестовины не зависящая от ее угла м
Часть длины переднего вылета крестовины зависящая от марки крестовины м
Минимальная длина прямой вставки перед крестовиной м
Расчетное обозначение
Исходные данные V W g0 j приведены в задании на курсовое проектирование. Параметры 0 D и G определяются по таблице 1.2 в зависимости от заданного типа рельсов и конструкции крестовины.
Параметры для расчета стрелочного перевода
Конструкция крестовины
2.Определение марки крестовины
Вначале определяем параметры криволинейного остряка (рис 1): начальный
угол остряка радиус R’0 остроганной части радиус неостроганной части остряка R”0 угол острожки остряка по формулам:
где V в кмч W0 в мс j0 и γ0 в мс2.
Определяется часть длины прямого участка перед сердечником (рис. 3)
где nmin – длина прямой вставки перед крестовиной принимается произвольно
Рис.1. Криволинейный остряк секущего типа
Рис. 2. Расчетный контур перевода
Рис. 3. Расчетные параметры крестовины
Вспомогательный угол φ
Сумма членов уравнения проекции расчетного контура стрелочного перевода не зависящих от угла крестовины:
Вспомогательный угол (φ-α)
φ=89565892cosφ=000757
α=89565892127-84820049068=4745827
Марка крестовины N=1tgα=1 0.082830587= 12.045253
Марка крестовины N= (112)
3.Определение длины крестовины
Длина крестовины зависит от конструкции крестовины и ее марки. Длина
крестовины lкр состоит из длины переднего вылета h и длины заднего вылета p (рис. 4)
Рис. 4. Схема цельнолитой крестовины
Вначале определяем минимальную теоретическую длину крестовины. Затем из условия раскладки брусьев под крестовиной определяется практическая длина крестовины.
Для цельнолитой крестовины минимальная длина переднего вылета определяется из конструктивного условия расположения накладок (накладки не должны заходить за первый изгиб усовиков).
Длина заднего вылета определяется также условием примыкания двух рельсов к торцу крестовины
где tг - ширина желоба в горле крестовины (при ширине колеи 1520 tг=0.064 м);
λ - расстояние от точки изгиба усовика до торца накладки. Принимаем равным 100 мм;
b – ширина подошвы рельса (Р50–132 мм);
v0 – ширина головки рельса (Р50–72 мм);
Δ – зазор между подошвами примыкающих рельсов. (Принимаем равным
Минимальная длина переднего и заднего вылетов крестовины служит ориентиром при определении практической длины крестовины по условию раскладки брусьев. Практическая длина крестовины во всех случаях больше минимальной.
Для определения практической длины крестовины необходимо вычертить схему расположения брусьев под крестовиной (рис. 5).
Рис. 5. Схема расположения брусьев под крестовиной
При раскладке брусьев необходимо учитывать что:
Математическое острие крестовины должно располагаться на оси бруса;
Брусья располагаются перпендикулярно биссектрисе угла крестовины;
Расстояние между осями брусьев должно быть одинаковым кратным 5 мм и равным
Где aпер - расстояние между шпалами на перегоне (при эпюре шпал 1840 шткм
α =55 см при эпюре 2000 шткм; α =50 см при эпюре 1600 шткм
Расстояние между осями стыковых брусьев αст равно 420 мм.
Для определения числа пролетов под передним и задним вылетами необходимо найти проекцию минимальной длины пролетов на биссектрису угла крестовины.
Затем определяем минимальное число пролетов под передним и задним вылетами между стыковыми и центральными брусьями
Полученные значения nh и np округляются до целого значения в большую сторону. После этого определяем практическую длину переднего и заднего вылетов
Практическая длина крестовины
α = 09·055=0495 (м);
lкр =16964+26873=4383787 (м)
К основным параметрам стрелки относятся:
а) параметры криволинейного остряка:
-угол острожки остряка ;
-радиус остроганной части
-радиус целой части
-полный стрелочный угол ;
б) длина рамного рельса lp.
Некоторые из них определены в предыдущих подразделах.
Длину острожки остряка определяем по формуле:
λ = (R0+ 0 )sin - R0 sinн(2.14)
λ =(4668209877+007) 002180513-4668209877·0013254545=3993119 (м).
Длина остряков может быть принята такой же как в типовых стрелочных переводах. В первом приближении ее можно принять численно равной целому числу рассчитанной марки крестовины но не более 25 м. Остряк бокового направления принимается криволинейным двойной кривизны секущего типа. Длину кривого и прямого остряка принимаем одинаковой.
При определении полного стрелочного угла вначале вычисляем длину дуги остроганной части остряка l’0 (рис. 6)
Угол стягивающий длину дуги неостроганной части остряка
Полный стрелочный угол равен
=002180513+00225175=0.047538 (рад)= 2.723707°
Для определения длины рамного рельса необходимо вычертить схему расположения брусьев под стрелкой и определить порядок раскладки брусьев (рис. 7). Вначале на схеме показывается положение стыковых и флюгарочных брусьев обозначается передний вылет рамного рельса q длина проекции остряка на рамный рельс задний вылет рамного рельса m2 . Флюгарочные брусья располагаются так что острие остряка находится на флюгарочном брусе на 40 мм ближе оси бруса к переднему стыку (см. рис. 7). Расстояние между осями этих брусьев равно 635 мм.
Длина переднего вылета рамного рельса принимается такой чтобы под ним умещалось от одного до восьми целых пролетов α=(08 - 095)αпер в зависимости от марки перевода.
Рис. 6. Схема определения полного стрелочного угла
Рис. 7. Схема определения длины рамного рельса и раскладки брусьев под стрелкой
Передний и задний стыки рамного рельса должны находиться соответственно от остряка и от корня остряка на расстоянии достаточном для гашения влияния повышенного динамического воздействия на путь в стыках от колес подвижного состава.
где ni - число промежуточных пролетов под передним вылетом рамного
-количество промежуточных пролетов под задним вылетом рамного рельс принимается равным n2 - 2
-промежуточный пролет между осями брусьев под стрелкой принимается равным по расчету= 495 мм;
С – нормальный стыковой пролет принимается равным при рельсах
Р65 С=420 мм при рельсах Р50 С=440 мм;
- величина стыкового зазора (10 мм);
m0 - расстояние от оси первого флюгарочного бруса до острия остряка принять равным 41 мм.
Далее принимается длина рамного рельса. Она должна быть больше суммы
m1+l”0 на величину (α+420) мм и более и быть кратной 625 м.
Количество пролетов под остряком как видно из рисунка 7 определяется по выражению
где l”0 - проекция остряка на рамный рельс определяется по выражению
Количество пролетов под задним вылетом рамного рельса
Дробная часть числа пролетов n0 и nз распределяется так между шпальными
пролетами чтобы соблюдалось условие
α=(08÷095αпер) (2.22)
Рис. 8. Схема рельсовых нитей соединительной части перевода
5.Основный размеры для разбивки стрелочного перевода
Основные разбивочные параметры стрелочного перевода приведены на рисунке 9.
Рис 9. Основные разбивочные параметры стрелочного перевода
Теоретическая длина перевода определяется по формуле:
Практическая длина перевода определяется по выражению:
Малые полуоси перевода: расстояние от математического острия крестовины до центра перевода и расстояние от острия до центра перевода соответственно равны:
Большие полуоси перевода:
Ординаты переводной кривой определяются для разбивки ее при укладке перевода. За начало координат принимается точка на рабочей грани рамного рельса против корня остряка (т. А на рис. 10).
Рис. 10. Схема переводной кривой
Абсциссы определяются вдоль рамного рельса в точках расположенных через два метра друг от друга. Конечная абсцисса определяется по формуле:
Начальная ордината в корне остряка:
Текущие ординаты определяются по формуле:
где - радиус переводной кривой (принимаем);
- угол соответствующий данной абсциссе .
Расчеты ведем в табличной форме.
Конечную ординату в этой таблице необходимо проверить по выражению:
6.Определение длины рельсов соединительной части
Схема рельсовых нитей соединительной части перевода
На рисунке 11 длины рельсовых нитей соединительной части обозначены . Они определяются по формулам:
Эти длины являются исходными для раскроя рельсовых нитей на отдельные рельсы. При раскрое необходимо учитывать следующие требования:
Возможность разборки его на три отдельных блока: стрелочная часть соединительная крестовинная часть
В переводе должны максимально использоваться рельсы стандартной длины 125 и 25 м.
В соединительной части перевода при необходимости должны быть устроены изолирующие стыки. Изолирующие стыки на внешних рельсовых нитях перевода должны находиться в одном пролете между брусьями и смещены до 15 м относительно изолирующих стыков на внутренних нитях которые также устраивают “на весу” в одном пролете.
Стыковые зазоры принимают равными 8-10 мм кроме зазоров в стыках крестовины которые равны нулю и зазоров в корне остряков которые принимают равными 0-5 мм.
Длина рельсовых рубок меньше 45 м не допускается.
7.Указания к проектированию эпюры
Эпюра стрелочного перевода состоит из двух видов “сверху”. Они располагаются один под другим. На одном показывается раскладка брусьев под переводом и основные разбивочные параметры а на другом – раскрой рельсовых нитей с указанием длины каждого рельса.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ РЕЛЬСОВОЙ КОЛЕИ3
1.Определение возвышения наружной рельсовой нити в кривой3
2.Определение ширины колеи.4
3.Проектирование переходных кривых7
4.Расчёт числа и порядка укладки укороченных рельсов на внутренней нити кривой9
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОБЫКНОВЕННОГО ОДИНОЧНОГО СТРЕЛОЧНОГО ПЕРЕВОДА15
2.Определение марки крестовины16
3.Определение длины крестовины18
5.Основный размеры для разбивки стрелочного перевода24
6.Определение длины рельсов соединительной части28
7.Указания к проектированию эпюры29
МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
Кафедра «Путь и строительство железных дорог»
«Железнодорожный путь»
Расчет верхнего строения пути