5.1 Определение высоты горки и проектирование продольного профиля спускной части горки

Различают расчётную H_p и конструктивную H_k высоту сортировочной горки.

Расчётная высота определяется из условия докатывания бегуна расчётной весовой категории до расчётной точки при неблагоприятных условиях по формуле:

H_p = 1.75 (h_w0 + h_wс.в + h_wс + h_wк) + h_wсн- h_v0, (36)

где 1,75 – мера отклонения расчётного значения суммы в скобках от её среднего значения;

h_w0, h_wс.в, h_wс, h_wк – средние значения потерянной энергетической высоты на преодоление сопротивлений движению соответственно основного, воздушной среды и ветра, стрелок и кривых на участке от вершины горки (ВГ) до расчётной точки (РТ), м;

h_wсн – потерянная энергетическая высота на преодоление сопротивления от снега и инея в стрелочной зоне и на подгорочных путях, м;

h_v0 – энергетическая высота, соответствующая расчётной скорости роспуска.

Величина h_w0 зависит от весовой категории вагонов, от типа бегуна и условий скатывания и определяется по формуле:

h_w0 = L_p * w₀ * 10 ^{– 3}, (37)

где L_p – расчётная длина горки, м;

w₀ – среднее значение основного удельного сопротивления, Н/кН.

Потерянная энергетическая высота на преодоление сопротивления воздушной среды и ветра определяется по формуле:

h_wс.в = l_i * w_с.в* 10 ^{– 3}, (38)

, (39)

где C_x – коэффициент воздушного сопротивления одиночного вагона;

S – площадь поперечного сечения вагона, м ²;

t⁰ – температура воздуха, ⁰С;

q – вес вагона, кН;

v_от – относительная скорость вагона с учетом направления ветра,

м /с.

, (40)

где v – средняя скорость движения вагона по рассматриваемому участку;

v_в – скорость ветра (знак "+" принимается при встречном ветре, знак "-" при попутном).

Потерянная энергетическая высота на преодоление сопротивлений от стрелочных переводов определяется в зависимости от скорости по формуле:

h_wс = 0.56 * v_i ²* n_с* 10 ^{– 3}, (41)

где n_с – число стрелочных переводов на рассматриваемом участке.

Потери энергетической высоты от кривых зависят от типа подшипников (в курсовом проекте – роликовые) и скорости движения и определяются по формуле:

h_wк = 0,23 * v_i ²* * 10 ^{– 3}, (42)

где - сумма углов поворота в кривых, включая стрелочные углы на рассматриваемом участке, град.

Потери энергетической высоты на преодоление дополнительного сопротивления от снега и инея в пределах стрелочной зоны пучков и на сортировочных путях определяются по формуле:

h_wсн = L_сн * w_сн * 10 ^{– 3}, (43)

где L_сн – расстояние от конца второй тормозной позиции до РТ, м;

w_сн – дополнительное удельное сопротивление от снега и инея, Н/кН.

Энергетическая высота, соответствующая расчётной скорости роспуска v₀ (для ГСМ – 1,4 м/с) определяется из выражения:

, (44)

где g’- ускорение силы тяжести с учётом инерции вращающихся частей вагона, м/с².

м

Суммарная удельная работа всех действующих сил сопротивлению движению ОП-бегуна на трудном пути приведена в таблице 5

Таблица 5

	Расчётные участки спускной части горки	L	Wсв	nc	α	hwсв	hwк	hwc
1	от вершины горки (ВГ) до начала I ТП	79,5	2,62	2	14,19375	0,21	0,052	0,018
2	от начала I ТП до начала II ТП	73,42	3,27	1	12,73125	0,24	0,073	0,014
3	от начала II ТП до начала III ТП	212,83	2,62	3	42,3893	0,56	0,156	0,027
4	от начала III ТП до расчётной точки (РТ)	67,44	1,53	0	0	0,1	0	0
Итого		433,19				1,11	0,281	0,059

Получаем

H_p = 1,75*(0,758+1,11+0,059+0,281)+0,06-0,108 =3,82 м.

Полученное значение расчетной высоты горки сравнивается с конструктивной высотой, определяемой как сумма профильных высот отдельных элементов спускной части горки:

H_к = l_j *i_j * 10 ^{– 3} (45)

Длины отдельных элементов профиля принимаются с таким расчётом, чтобы сопрягающие вертикальные кривые находились вне пределов вагонных замедлителей, остряков и крестовин стрелочных переводов. Расстояние от концов указанных устройств до точек перелома профиля должно быть не менее тангенса вертикальной кривой при радиусе 250 м.

Конструктивная высота горки в общем случае может быть представлена как сумма трёх профильных высот расчётных участков: головного h₁, среднего h₂ и нижнего h₃, т.е.

. (46)

(47)

Здесь

l₁ – расстояние от ВГ до точки 7, м;

– основное удельное сопротивление ОХ, Н/кН;

- сопротивление воздушной среды для ОХ при попутном ветре при скорости движения вагона v₁;

n₁ - число стрелочных переводов на участке l₁;

- сумма градусов углов поворота кривых, включая стрелочные, на участке l₁.

Для получения профильных высот h₂ и h₃ первоначальные значения уклонов участков №3,4 и 5 могут быть приняты минимальными, участков №6,7 и 8 – максимально допустимыми.

Суммируя профильные высоты элементов, начиная от расчётной точки, получим выражение конструктивной высоты горки:

(48)

Hк > Hр, то высота горки Hф = Hк и первоначальный профиль среднего и нижнего участков может быть принимается окончательно; остаётся определить уклоны и длины первого и второго скоростных элементов. При этом первый скоростной участок необходимо проектировать более крутым – до 50  .

Определяем высоты каждой из точек профиля горки:

м, м

м, м, м,

м, м, м, м,

м,

Проверяем правильность расчета по условию