Министерство транспорта российской федерации федеральное агентство железнодорожного транспорта

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

Самарский государственный университет путей сообщения

Кафедра: «Путь и строительство железных дорог»

Расчетно-графическая работа

по дисциплине:

«Расчет и проектирование элементов железнодорожного пути »

Выполнил: студентка 4 курса гр.292

Аношкина

Проверил: Ершов В.В.

Самара 2012

Ргр №1 температурная работа рельсов

1. В рельсосварочном предприятии изготовили рельсовую плеть длинной L_n=750 м при tр=- 5ºС . Какую длину плети следует указать на внутренней стороне шейки рельсы? Какая еще информация располагается там же?

1.2. Какая продольная T сила возникает в рельсах при нулевых зазорах и повышение t на 40ºС?

1.3. Определить длину L₁ рельсовой плети размешенной на роликовых опорах при изменение ее температуры на ∆t = 20 ºС? До измерения температуры плеть имела длину L=750 м.

1.4. На сколько должна изменится температура рельса, чтобы стыковое сопротивление было преодолено? При данных условиях: Р65, L=25 м и R=100000 Н.

1.5. Рельсовая плеть длиной L=750 м закреплена при tо=25±5ºС. Уравнительный пролет состоит из трех пар уравнительных рельсов длиной по 12,5 м. Величины стыковых зазоров в уравнительных зазорах ∆=18 мм. Определить произойдёт ли в заданном географическом районе смыкание зазоров при tmax max. Будет ли достигнут конструктивный максимум зазоров (2,1 см.) в уравнительном пролете при tmin min. Климатический район станции Асбест (Железная дорога: Свердловская) (tmax max = 58 ºС, tmin min = -43 ºС).

Решение

1.1. Изменение длины рельсовой плети составит:

∆L=αL(20- tр)=0,0000118∙750∙(20-(-5))=0,221 м.

На внутренней стороне шейки рельса должна быть указана длина

750+0,221=750,221 м.

42-317-750,221-12П-20.09.10-29 ºС.

42 – номер предприятия;

317 – номер сварочной ведомости;

12П – номер по проекту

20.09.10 – дата укладки

29 ºС – температура укладки

1.2. Продольная сила возникающая при изменении температуры на 10 ºС составит:

α·Е = 0,0000118∙2100000 = 25 кг/см = 250 Н/см град;

Р·t = σ ∙F = α Е∙F∙∆t = 250∙82,7∙40 = 827000 ≈ 83 т.

1.3. Длина рельсовой плети размешенной на роликовых опорах составит:

∆L=αL(∆t)=0,0000118∙750∙20=0,177 м.

L₁=L+∆L=750+0,177=750,177 м.

1.4. Изменение температуры для преодоления стыкового сопротивления будет составлять:

ºС

1.5.

Рис. 1. Распределение продольных температурных напряжений по длине рельса: L- общая длина рельса; x- длина подвижной части рельса; ( L-2x) – неподвижная часть рельса; R- стыковое сопротивление.

Смыкание зазоров в уравнительном пролете возможно только при повышении температуры. Диапазон температур (∆t₊), при которых конец рельсовой плети смещается в сторону уравнительного пролета (с учетом сопротивления стыкового скрепления ∆ t _н = 5ºС) для заданных t_з = 25ºС и

t _{max max} = 58ºС равен:

∆t₊ = t_{max max} – t_з - ∆t_н = 58– 25 – 5 = 28 ºС

Определим длину х участка продольной деформации рельса при повышении его температуры до значения t _{max max} = 58ºС относительно t_з = 25ºС

Длина активного концевого участка x может быть найдена из выражения:

x = α EF∆t ₊ / p

x =250 Н/см.град·82,7 см² (58-25-5) / 80 Н/см = 7236,25 см

Смещение конца рельса при такой температуре после преодоления стыкового сопротивления равно:

∆L₊=0,5 α x ∆t₊ .

∆L₊ =0,5·0,0000118·7236,25·28 = 1,19 см.

При повышении температуры для полного смыкания всех 4-х зазоров в уравнительном пролете конец рельсовой плети должен переместиться в сторону уравнительных рельсов на ∆L₁₊ = δ _Ф · 4 = 18 *4 = 72 мм

Так как ∆L₊ < ∆L_{1 +},то есть 11,9 мм < 72 мм, то смыкания зазоров в уравнительном пролете не произойдет.

Повторим расчеты для случая понижения температуры.

Раскрытие (увеличение) зазоров в уравнительном пролете возможно только при понижении температуры. Диапазон температур (∆t_-), при которых зазоры увеличиваются за счет смещения конца рельсовой плети в сторону её середины (с учетом сопротивления стыкового скрепления:

∆t _н = 5ºС) для заданных t_з = 25ºС и t _{min min} = -43ºС равен

∆t_- = t_з - ∆t_н - t _{min min} = 25– 5 – (– 43) = 63ºС

Определим длину х участка продольной деформации рельса при понижении его температуры до значения t _{min min} = – 49ºС

x = α EF∆t_- / p =250∙82,7∙63/80=16281,56см ≈163 м

Смещение конца рельса при понижении температуры после преодоления стыкового сопротивления равно:

∆L=0,5 α x ∆ t _- .

∆L _- =0,5·0,0000118·16281,56·63 = 6,05см

При понижении температуры до t _{min min}= – 43ºС для полного (конструктивного) раскрытия всех 4-х зазоров в уравнительном полете до

δ _max =2,1 см состояние зазоров позволят переместиться концу рельсовой плети в сторону середины плети на величину∆L_{1 -}, значение которой определяется формулой:

∆L_{1 -} = (δ _max - δ _Ф) · 4 = (2,1 – 0,5)·4 = 6,4 см

Так как при интервале температур ∆t_- возможное перемещение конца плети ∆L _- = 6,05 см , а для полного раскрытия зазоров достаточно ∆L_{1 -} = 6,4 см, то есть ∆L_- > ∆L_{1 -} то в уравнительном пролете произойдет полное их раскрытие.