2.3 Визначення розрахункової динамічної сили Ррозр
У кожному перерізі колії значення інерційних динамічних сил Рр, Рнк, Рінк, Рбнк поєднуються між собою випадково. Подія, при котрій одночасно всі ці сили мають максимальні значення, практично неймовірна. У розрахунок приймаємо деяке максимальне значення, що буде появлятися при впливі екіпажа на колію з заданою ймовірністю.
Таке значення знаходиться за допомогою композиції – статистичної суми сил
,
(1.6)
Для знаходження композиції необхідно визначити закони розподілу динамічних сил.
Закон розподілу характеризується двома основними статистиками:
середнім значенням сили
;показником розкиду (дисперсії) значення сили, за який приймаємо середньоквадратичне відхилення S.
Загальне середнє значення дорівнює:
,
(1.7)
кН,
де
кН
Середньоквадратичне вiдхилення
кН
Загальне середньоквадратичне відхилення:
,
(1.8)
Коефіцієнти q1 і q2 враховують частку коліс із різними нерівностями. Прийнято, що 5% коліс мають ізольовані нерівності (q1=0,05), інші – безперервні (q2=0,95).
кН,
У розрахунках колії на тривкість рівень ймовірності неперевищення заданої сили прийнятий Ф=0,994, при цьому множник нормування λФ=2,5. У цьому разі
(1.9)
кН,
2.4 Визначення еквівалентних сил та вибір розрахункової осі
екіпажа
Розрахункова сила Ррозр визначається для однієї (розрахункової) осі екіпажу, що чинить найбільшу дію на колію.
Переріз колії під цією віссю називається розрахунковим перерізом. У розрахунковому перерізі діє сума сил від розрахункової осі і від сусідніх з нею осей екіпажа.
Сумарну дію можна привести до еквівалентних сил:
,
,
(1.10)
де другі складові це алгебраїчна сума впливу осей сусідніх із розрахунковою;
-
еквівалентна сила при розрахунку
згинального моменту в рейці;
-еквівалентна
сила при розрахунку тиску на шпалу і
вертикального прогину рейки.
(1.11)
де х – відстань від перерізу, що розглядається, до місця дії сили Р.
2.5 Визначення напружень в елементах конструкції
верхньої будови колії
Максимальні ймовірні значення:
згинального моменту у рейках:
(1.12)
Н м
тиск на одну опору:
,
(1.13)
МПа,
Максимальні ймовірні значення напружень:
по осі підошви рейки від її згину:
(1.14)
Мпа,
по крайці підошви рейки від згину і кручення:
,
(1.15)
Мпа,
по крайці голівки рейки від згину і кручення:
,
(1.16)
Мпа,
у шпалі на зм’яття під підкладкою:
(1.17)
Мпа,
у баласті під шпалою на стиск:
(1.18)
Мпа,
де Wп – момент опору по підошві рейки, = 496 см ;
f – коефіцієнт переходу від осьових напружень у підошві рейки до крайових з урахуванням дії горизонтальних сил і позацентрового прикладання вертикальної сили; для прямої ділянки, = 1,24; кривої ділянки, = 1,29;
mг-к – коефіцієнт для розрахунку напружень у крайці голівки рейки; для прямої ділянки, = 1,26; кривої ділянки, = 1,36;
Ώа– площа напівшпали з урахуванням поправки на її згин, = 2975 см ;
ω – площа під рейкової підкладки, = 490 см ;
10 – коефіцієнт переходу від одних одиниць до інших.