Проектирование рельсовой колеи и одиночного обыкновенного стрелочного перевода

Страница 1 из 9 ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ РЕЛЬСОВОЙ КОЛЕИ В КРИВОМ УЧАСТКЕ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПУТИ УСТРОЙСТВО РЕЛЬСОВОЙ КОЛЕИ В ПРЯМЫХ УЧАСТКАХ ПУТИ Рельсовая колея характеризуется своей шириной, положением рельсовых нитей по уровню и подуклонкой рельсов. Параметры рельсовой колеи должны быть такими, чтобы обеспечивать безопасное движение экипажей и минимизировать их воздействие на путь. Ширина колеи принята равной 1520 мм с допусками по уширению 6 мм, по сужению 4 мм. Ширина колеи измеряется на уровне, расположенном на 13 мм ниже поверхности катания головки рельса. Верх головок рельсов по обеим рельсовым нитям в прямых участках пути должен располагаться в одном уровне с допусками 5 мм. Допускается одну рельсовую нить содержать на 5 мм выше другой. Между рельсовой колеей и шириной колесной пары существует определенное соотношение. Ширина колесной пары уже ширины колеи на величину зазора. На рис. 1 представлена схема для определения величины зазора между гребнем колеса и головкой рельса. Рис.1. Схема для определения зазора δ между рельсовой колеей S и вагонной колеей q На схеме обозначено: S - ширина рельсовой колеи, S = 1520 (+8|-4)мм; q - ширина колесной пары (колесная колея); Т - насадка колес, Т = 1440±3мм при скорости движения более 140 км/ч +3 -1; d - толщина гребня колеса, dmax = 33 мм, dmin = 25 мм; при скорости движения более 140 км/ч dmin = 28 мм; μ - утолщение гребня колеса в сечении выше расчетной плоскости; для вагонных колес μ =1мм; для локомотивных μ=0; δ - зазор между гребнем колеса и рабочей гранью рельса. Опасный предел в сторону сужения колеи определяется из условия заклинивания колесной пары с максимальной насадкой и равен 1511 мм. Опасный предел в сторону уширения колеи определяется из условия предупреждения провала колеса внутрь колеи и равен 1548 мм. Принимая во внимание упругие отжатия рельсов под нагрузкой, а также изгиб осей груженых вагонов, предельное значение ширины колеи в сторону уширения устанавливается 1546 мм.

Устройство рельсовой колеи в кривых участках пути

Железнодорожный путь в кривых участках имеет следующие особенности:

1. уширение рельсовой колеи при радиусах менее 350 м;

2. по наружной рельсовой нити кривой устраивается возвышение;

3. прямые участки с круговыми кривыми соединяются переходными кривыми. Переходные кривые устраиваются и между кривыми разных радиусов;

4. по внутренней рельсовой нити кривой для обеспечения расположения стыков напротив друг друга укладываются укороченные рельсы;

5. в кривых участках пути на двухпутных линиях уст­раиваются уширенные междупутья. Уширение осуществляет­ся в пределах переходных кривых.

Ширина колеи должна обеспечивать вписывание в кривую всех массовых экипажей. Это вписывание должно быть наиболее благоприятным и близким к свободному. Согласно ПТЭ, ширина колеи в кривых в зависимости от радиуса установлена в следующих размерах:

• при R = 350 м и более 1520 мм;

• при R = 349...300м 1530мм;

• при R = 299 м и менее 1535 мм.

По заданию радиус кривой R=400 м, в соответствии с чем, ширина колеи 1520 мм.

Приведенные нормы установлены расчетами по вписыва­нию железнодорожных экипажей в кривые. В путейской практике несмотря на утвержденные нормы очень часто возникает необходимость определения ширины колеи (пропуск по участку специального подвижного соста­ва, проектирование нового подвижного состава, в том числе и путевых машин). Ширину колеи целесообразно определять из двух расчетных схем, отображающих два крайних случая (схемы свободного и заклиненного вписывания). Любое другое положение экипажа будет промежуточным.

Определение оптимальной ширины рельсовой 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 занимает радиальное положение. При этом центр вращения экипажа находится на пересечении радиуса с продольной геометрической осью экипажа.

Согласно заданию, по таблице определяем колесную формулу для тепловоза ВЛ 60. Его технические характеристики:

• диаметр колеса 1250 мм

• колесная формула 3-3

• длина жесткой базы 4600 мм

• расстояние между осями 2300-2300 мм

• поперечные разбеги осей:

  • +- 1 мм

  • +- 15.5 мм

  • +- 1 мм

Опираясь на вышеуказанные сведения, выбираем схему вписывания рис. 2

Рис. 2 Схема для определения оптимальной ширины колеи при свободном вписывании трехосной жесткой базы с поперечными разбегами осей.

Из приведенной схемы видно, что искомая ширина колеи

Sопт = qmax + fн - ζ + 4, (1.1)

где qmax - максимальный размер колесной колеи,

qmax = Tmax + 2dmax + 2μ; (1.2)

Т - насадка колес; согласно ПТЭ, Т = 1440 6 З мм, ее максимальное значение Тmax = 1443 мм;

d - толщина гребня бандажа, dmax = 33 мм;

μ - утолщение гребня бандажа в сечении, расположенном выше расчетной плоскости; для вагонных колес μ = 1 мм, для локомотивных μ = 0;

fн - стрела изгиба наружной рельсовой нити, измеренная от хорды АВ; определяется по формуле

, (1.3)

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

R - радиус кривой по оси пути;

b - расстояние в плане от геометрической оси колесной пары до точки касания гребнем колеса головки рельса,

, (1.4)

где r - радиус колеса по кругу катания;

τ - угол наклона гребня колеса к горизонту; для вагонов τ = 60°, для локомотивов τ = 70°;

ζ - геометрическая величина , которая возникает при вписывании как двухосных, так и трехосных экипажей с поперечными разбегами осей и которая в зависимости от величины ∑η и соотношения между ∑η и fв может принимать различные значения

Здесь ∑η - сумма поперечных разбегов осей экипажа, влияющих на вписывание; так, при свободном вписывании трехосной жесткой базы — только разбеги крайних осей. В этом случае формула 3.1 справедлива лишь при условии, что поперечный разбег средней оси не менее разбегов крайних осей, т. е. η1≤η2≥η3. В современных локомотивах это условие выполняется; поперечные разбеги различных осей колеблются в пределах от 0 до 22 мм и даже более и являются паспортными характеристиками экипажей; fв - стрела изгиба внутренней рельсовой нити, измеренная от хорды A1B1; определяется по формуле

. (1.5)

Это выражение отличается от формулы (1.3) лишь знаком перед величиной b.

Величина ζ может принимать следующие значения:

а) если ∑η = 0, то ζ = 0, т. е. вписывание происходит при отсутствии поперечных разбегов (рис, 3.1);

б) если ∑η < fв, то ζ = ∑η, т.е. в формулу (1.1) вместо ζ подставляется численное значение суммы поперечных разбегов; при этом внутренний гребень колеса передней оси еще не касается внутреннего рельса. В этом случае выражение (1.1) примет вид

Sопт = qmax + fн - ∑η +4;

в) если ∑η > fв, то ζ = fв, т. е. значению стрелы изгиба внутреннего рельса, при этом внутренний гребень колеса пе­редней оси будет касаться внутреннего рельса кривой:

Sопт = qmax + fн - fв +4;

Цифра 4 в формуле (1.1) представляет собой допуск на сужение колеи в миллиметрах.

При определении оптимальной ширины колеи возможны следующие случаи:

если Sопт ≤ SПТЭ, то вписывание в условиях оптималь­ной ширины колеи обеспечено;

если Sопт > SПТЭ, то свободное вписывание в этих условиях не обеспечено; следует перейти к определению ми­нимально допустимой ширины колеи.

Расчеты по данному пункту:

мм

мм

,  , как видно 2<26.2, значит ζ=2.

Sопт=1509+26.6-2+4 = 1537.6 мм

По итогам данного расчета 1537,6мм >1520 мм , а значит свободное вписывание в этих условиях не обеспечено, следует перейти к определению минимально допустимой ширины колеи.