ЗМІСТ

Вступ

1.Вибір конструкції верхньої будови колії.

2.Розрахунок колії на міцність.

3. Розрахунок на міцність і стійкість безстикової колії.

4. Техніко-економічне порівняння безстикової колії з ланковою.

Вступ

Задача розрахунку колії на міцність не проста, тому нею займаються на протязі багатьох років провідні фахівці залізничного транспорту і будівельної механіки.

Призначення розрахунків колії на міцність полягає в тому, щоб вирішувати наступні задачі:

• Визначення напружень і деформацій в елементах залізничної колії, що виникають від впливу рухомого складу.

• Визначення необхідної потужності елементів ВБК для заданих експлуатаційних умов з метою забезпечення безпеки руху поїздів із встановленими швидкостями.

• Визначення швидкостей руху залізничних екіпажів, що до пускаються по колії з заданими характеристиками.

1. Вибір конструкції верхньої будови колії

Ділянка одноколійна з вантажонапруженістю 45 млн.ткм.брутто/км.рiк, рейки типу Р65, мінімальний радіус 640м. Тяга тепловозна, забезпечується локомотивом ВЛ8. Допустима швидкiсть 80км/год. Регiон-Дніпропетровськ. Баласт товщиною 35см щебінь і 20см піщана подушка.

В залежності від заданих умов експлуатації, вибираю такий тип ВБК:

- рейки Р65, шпали залізобетонні, в прямій і в кривій 1840шт/км, колія безстикова, ІІІ-категорiя. Баласт товщиною 35см щебінь і 20см піщана подушка.

2. Розрахунок колії на міцність

2.1.Вихідні передумови для розрахунку

При розрахунках колії на міцність для визначення напружень у рейці прийняті такі передумови :

• рейка розглядається як нерозрізна, невагома балка безкінечно довжини постійного перерізу на суцільній пружній основі, що знаходиться під дією вертикальних сил Р;

• передбачається, що колеса при прямуванні не відриваються від рейки і не чинять ударної дії;

• вертикальні сили від коліс вважаються прикладеними по осі симетрії рейки;

• вплив горизонтальних сил і поза центрового прикладання вертикальних сил враховується за допомогою емпіричного коефіцієнта f;

• власна вага верхньої будови не враховується;

• вертикальні сили розраховуються як динамічні, а напруження в елементах верхньої будови від них визначаються як статичні;

• прийнято, що між силами, які діють на рейку, і її деформаціями існує лінійна залежність;

• передбачається двостороння реакція основи, у той час, як фактично має місце реакція тільки знизу нагору; рейка розраховується тільки на нормальні напруження згину, не враховуються місцеві, у т.ч. контактні напруження;

• передбачається, що рівень нормальних напружень згину якоюсь мірою характеризує рівень виникаючих при проході коліс місцевих напружень.

2.2.Визначення вертикальних сил, що діють на колію

У розрахунку враховується п’ять складових вертикальних сил: одна статична і чотири динамічних.

Статична сила Р_ст визначається як частина ваги екіпажу в нерухомому положенні, що приходиться на одне колесо.

Інші сили являють собою додаткові динамічні інерційні сили:

• сила, що збуджується коливанням кузова на ресорах – Р_р ;

• сила впливу колеса на рейку, що виникає при перекочуванні його по нерівностях колії – Р_нк ;

• сила від впливу на колію колеса із ізольованою нерівністю на поверхні катання – Р_інк ;

• сила від впливу на колію колеса з безперервною нерівністю на поверхні катання – Р_бнк .Найбільше значення сили Р_р може бути визначено як

, (1.1)

де f_ст – статичний прогин ресор,70 мм;

V – швидкість руху екіпажа, 80км/год;

Р_ст – статичне навантаження колеса на рейку,112,5 кН;

q_к - вага необресореної частини, що віднесена до одного колеса,31,7 кН.

кН,

Значення сили Р_нк визначається за формулою:

(1.2)

де А – деякий чисельний коефіцієнт ( );

–коефіцієнт, що показує співвідношення приведених до точки контакту необресорених частин маси екіпажу m_e і маси колії m_k для колії з дерев’яними і залізобетонними шпалами.

Для колії з дерев’яними шпалами =1,із залізобетонними =0,931.

Тут і далі, .

– залежить від типу рейок (для Р65 =0,87);

g – залежить від матеріалу баласту (g=1,0 для щебня і сортованого гравію)

– відображає вплив роду і матеріалу шпал (для дерев’яних шпал =1, для залізобетонних =0,332);

l – відстань між осями шпал (l=50см при епюрі 2000шт/км, l=55см при епюрі 1840шт/км);

U – модуль пружності підрейкової основи, МПа;

k – коефіцієнт відносної жорсткості під рейкової основи і рейки, см ^-1

(1.3)

де Е – модуль пружності рейкової сталі, ;

І – момент інерції поперечного перерізу рейки у вертикальному напрямку,см⁴;

Враховуючи середньоквадратичне вiдхилення

кН

При розрахунку сили Р_інк варто врахувати, що процес прямування по рейці колеса з нерівністю викликає як вимушені коливання за рахунок впливу нерівності при кожному оберті колеса, так і вільні коливання у проміжках між ударами.

Ударна динамічна сила чинить дуже велике додаткове навантаження на рейку, що може призвести навіть до зламу рейки. По зазначеній причині правилами технічної експлуатації глибина ізольованої нерівності суворо обмежується . Для коліс локомотивів та екіпажів із роликовими буксовими підшипниками кочення вона не повинна перевищувати 1мм, при підшипниках ковзання – 2мм. Оскільки кінці нерівності дуже швидко згладжуються, у розрахунок приймається не повна глибина нерівності е, а приведена-

.

Максимальне значення сили визначається за виразом:

(1.4)

кН,

Для розрахунку найбільшого значення сили Р_бнк прийнята емпірична формула:

(1.5)

d – діаметр колеса, см.

кН,