книги из ГПНТБ / Проектирование и расчет железнодорожного пути с учетом военных требований учебник

Глава III

ПРОЕКТИРОВАНИЕ РЕЛЬСОВОЙ КОЛЕИ

Рельсовая колея в прямых

Подвижной состав взаимодействует с рельсовой колеей, поэто­ му конструкции ходовых частей подвижного состава и рельсовой колеи взаимосвязаны и во многом определяют и обусловливают взаимное конструктивное решение.

Рассмотрим ходовые части подвижного состава. Колесная пара состоит из оси и наглухо насаженных на нее колес (рис. 3.1). Рас­ стояние между внутренними гранями колес называется насадкой колесной пары. С заводов выпускаются только те колесные пары,

в расчетной плоскости, называется шириной ненагруженной колес­ ной пары. В общем случае это расстояние можно определить рас­ четом ;по следующей простой формуле:

гребня в сечении выше расчетного (для локомотивных колес эта величина равна нулю, а для вагонных колес принимается равной 1 мм).

Ось нагруженной колесной пары изгибается, поэтому ее ши­ рина изменяется. В подвижном составе, имеющем буксы с наруж­ ной стороны колес (вагоны, электровозы, тепловозы), ось колес­ ной пары изгибается выпуклостью вверх. В этом случае ширина

80

колесной пары в местах соприкосновения с рельсами уменьшается. Если буксы располагаются между колесами, как это имеет место у паровозов, то ось изгибается вниз и ширина колесной пары со­ ответственно увеличивается. Разница в ширине нагруженной и ненагруженной колесной пары может доходить у вагонов до 2—4 мм., Это необходимо учитывать при расчетах ширины колеи.

Устройство колесных пар и их взаимное расположение в одном экипаже имеет ряд особенностей. К основным особенностям сле­ дует отнести: наличие реборд, глухую насадку колес на оси, па­ раллельность осей колесных пар в одной жесткой базе, коничность бандажей, поперечный разбег осей в шейках, наличие безребордных колес.

Реборды колес обеспечивают направление движения подвиж­ ного состава по рельсам. Глухая насадка колес на оси создает устойчивую и надежную работу колес при движении по рельсам.

Жесткая база, которой называется расстояние между крайними осями, сохраняющими параллельность при движении экипажа по рельсовому пути в прямых и кривых участках, обеспечивает колеса от провала внутрь колеи. Жесткая база для отдельных видов под­ вижного состава показана на рис. 3.2.

Коничность бандажей обеспечивает самоцентрирование колес­ ных пар при движении по рельсовому пути. Оба колеса колесной пары стремятся пройти при качении одинаковые расстояния.

Поперечный разбег в шейках и безребордные колеса устраи­ ваются только у подвижного состава с многоосной жесткой базой. Например, у паровозов серии ФД, СО первая и последняя сцепные оси имеют поперечный разбег в шейках, у трехосных вагонов сред­ няя ось имеет поперечный разбег до +22,5 мм, а крайние + 15мм. Безребордные бандажи имеют колеса ведущих осей паровозов се­ рии ФД, СО, Э, О и др.

В соответствии с коничностью бандажей рельсы устанавлива­ ются на шпалы не вертикально, а с соответствующей подуклонкой. На наших железных дорогах принята подуклонка 1/20. Достигает­ ся она на деревянных шпалах за счет применения клинчатых под­ кладок, на железобетонных шпалах — наклоном поверхности шпал в местах укладки на них плоских подкладок. Подуклонка рельсов, как правило, не должна быть меньше 1/60 и больше 1/12. Переход от одной величины подуклонки к другой должен осуществлять^

постепенно.

По результатам исследований, выполненных в 1965—66 гг. ака­ демией и Военной кафедрой МИИТ’а, получены рекомендации, позволяющие поставить вопрос об облегчении требований к содер­ жанию колеи железнодорожных участков, восстановленных вре­ менно или краткосрочно.

Несмотря на значительные напряжения, возникающие под по­ ездной нагрузкой в элементах верхнего строения, временный же­ лезнодорожный путь на обходах, если он уложен звеньями нор- !мальной длины или восстановлен по старой оси, обладает значи­ тельным запасом прочности.

Теоретические исследования и серия экспериментов, проведен­ ных на железнодорожной ветке, построенной в соответствии с тре­ бованиями временного восстановления, на участке Ивдель — Обь, на учебно-опытном железнодорожном полигоне, на кольцевой вет­ ке Ленинградского ордена Ленина Краснознаменного училища военных сообщений им. М. В. Фрунзе, позволили рекомендовать для рассмотрения облегченные нормы содержания пути. Так, от­ клонения в уровне расположения рельсовых нитей от установлен­ ных норм на прямых и кривых участках можно допустить до 20 мм. Отводы отклонений по уровню должны быть плавными и не превышать 0,003. Нормы отклонения в ширине колеи могут быть увеличены по уширению до 10 мм и но сужению до 6 мм.

Рельсовая колея в кривых

Рельсовая колея в кривых имеет ряд особенностей по сравне­ нию с устройством колеи в прямых. Основными из них являются:

—уширение колеи в кривых радиусом 349 м и менее;

—укладка в необходимых случаях контррельсов;

—возвышение наружной нити над внутренней;

—укладка укороченных рельсов на внутренней нити;

—устройство переходных кривых в местах сопряжения кривых

спрямыми участками или с соседней кривой;

—уширение междупутий на двухпутных и многопутных линиях. Уширение колеи в кривых определяется особенностями вписы­

вания в них подвижного состава. Вид вписывания зависит от ши­ рины колеи, радиуса кривой и длины жесткой базы экипажа. При движении подвижного состава по круговой кривой происходит его поворот около некоторой точки, называемой центром поворота.

84

При необходимости производить расчеты ширины колеи для восстанавливаемых участков, в случае пропуска особых подвиж­ ных единиц, величинами b я с можно пренебречь.

Стрела изгиба наружного рельса для данной жесткой базы мо­ жет находиться по формуле

Ширину колеи в кривых можно выразить через значения колеи в прямых участках. Выражая величину qm3x через ширину колеи на прямых и зазор 3, получим

ся только у внутренней или у обеих рельсовых нитей. У внутрен­ ней нити контррельсы укладываются с целью предотвращения или уменьшения бокового из­ носа рельсов наружной нити и во избежание по­ перечных сдвигов рель­ сов. Боковой износ рель­ сов наружной нити иск­ лючается полностью, ког­ да гребни всех наружных ■колес не будут касаться наружной нити, и значи­

тельно уменьшается, если

.это условие выполняется для большей части колес.

Как видно из рис. 3.6, ширина желоба m между рельсом и контррельсом в свету, при которой катящееся по наружной нити колесо не будет прижиматься к ней, равна

m — S — t — {h-j- р).

41ри этом

тде S — ширина колеи в кривых. При 5 = 1540 мм Smах= 1546 мм,

а 5 min r=: 1о36 мм*,

t — расстояние между внутренними гранями бандажей колес­ ной пары, мм-,

87

Контррельсы у обеих рельсовых нитей укладываются в тех слу­ чаях, когда ширина колеи в кривых должна быть больше 1540 мм. При укладке двух контррельсов ширина колеи может достигать1555 + 3 мм. Если радиусы кривых, особенно при проектированииобходов тоннелей, получаются очень малыми и ширина колеи 1555 мм окажется недостаточной, то в исключительных случаях она может быть увеличена до 1575+3 мм. При укладке контррель­ сов у обеих рельсовых нитей ширину желоба в этом случае можно, довести до 104 + 3 мм. Проход экипажа по такой колее происхо­ дит со сходом колеса с головки рельса и опорой гребня колеса на специальные вкладыши между рельсом и контррельсом. Ука­ занная ширина желобов исключает провал безребордных колес локомотивов.

Возвышение наружного рельса. При движении экипажей в кри­ вых участках пути возникает центробежная сила, которая приво­ дит к перегрузке наружных рельсов. С целью достижения практи­ чески одинакового срока службы рельсов обеих нитей, снижения бокового давления на наружный рельс и недопущения опрокиды­ вания экипажей при неблагоприятном сочетании действия ветра и центробежной силы, в кривых участках устраивается возвыше­

88

ние наружного рельса. Величина возвышения обычно определяется технико-экономическими соображениями, исходя из условия обес­ печения равномерного вертикального износа рельсов обеих нитей. При этом ставится задача уменьшить непогашенные горизонталь­

ные поперечные ускорения.

Равномерный вертикальный износ будет обеспечен в том слу­ чае, когда сумма вертикальных давлений подвижного состава, дей­ ствующих на наружную нить, примерно равна сумме вертикаль­ ных давлений того же подвижного состава на внутреннюю нить.

На рис. 3.7 представлено поло­ жение экипажа на железнодорожном пути в кривой радиусом R. Путь имеет возвышение наружного рельса/:. Вагон находится под воздействием силы тяжести G и горизонтальной центробежной силы / при отсутствии ветра. Расстояние между осями рель­ сов обозначим Sj ( S , 1,6 л*), а реак­ цию наружного и внутреннего рель­

По малости угла я можно приближенно считать cos я : 1 (ошибка не превзойдет 0,5%).

Возьмем момент сил относительно точки А:

(У — G sin я) а = (Ен— Ев) S,

Лр \ 2

gR s j s {

Для обеспечения равномерного износа рельсов необходимо при­ нять h таким,чтобы

Принимая значение а приблизительно одинаковым для всех экипажей и вынося за знак суммы постоянные множители, получим

89''