4.3 Проектирование и расчёт спускной части горки

4.3.1 Порядок проектирования

Расчёт сортировочных горок в настоящее время производим по установленной дальности пробега отцепов в следующем порядке:

– разрабатываем план горочной горловины и определяем расчётную длину горки (по приложению А методических указаний). При этом пределчески принимаем расстояния от вершины горки до первого разделительного участка, от последнего предельного столбика до расчётной точки и участка для размещения тормозных позиций;

– определяем высоту горки при постоянном основном сопротивлении движению и принимаем эмпирически среднюю скорость движения вагона по горке;

– проектируем продольный профиль горки в пределах полученной разности отметок вершины горки и расчётной точки с учётом требований, предъявляемых к отдельным его элементам и ограничений, накладываемых возможностями существующих технических устройств.

Элементы профиля проектируем от концов к середине, т.е. уклоны средних или промежуточных элементов определяем исходя из рамок, накладываемых высотой горки:

– по условиям скатывания отцепов при неблагоприятном их сочетании (П-Х-П) проверяем высоту горки, мощность тормозных позиций, интервалы на разделительных элементах. При этом величина погашения энергетической высоты на тормозных позициях устанавливаем подбором;

– проводим корректировку отдельных элементов плана и профиля или повторное проектирование до получения результатов, удовлетворяющих условиям проверки.

4.3.2 Проектирование плана спускной части сортировочной горки.

Конструкция спускной части горки должна обеспечивать:

– наименьшую длину пробега вагонов от вершины горки до предельного столбика наиболее удаленной от неё разделительной стрелки, что дает наименьшую высоту горки и потребительскую мощность тормозных средств;

– наименьшую разность длин пробегов вагонов от вершины горки до разделительных стрелок при следовании их на различные пути парка, чем обеспечивается облегчение регулирования интервалов между скатывающими отцепами;

– наименьшую длину совместного маршрута следования для большинства отцепов, что повышает пропускную способность разделительных стрелок и снижает опасность нагонов;

– возможность размещения тормозных устройств в соответствии с потребностями торможения и конструктивными их особенностями, а также устройств, для автоматизации работы горки;

– наибольшую безопасность маневровой работы.

Этим требованиям наилучшим образом отвечает пучкообразная конструкция горочной горловины с применением симметричных стрелочных переводов марки 1/6, глухих пересечений марки 2/6 и радиусов кривых 200 м, а на крайних путях – 180 м.

Оптимальное число путей в одном пучке для горок малой мощности от 3 до 8. Расстояние между осями путей в пучке принимается 5,3 м, а между пучками – 6,5 м.

4.4 Определение трудного и легкого пути и расчёт высоты горки.

Суммарная удельная работа сил сопротивления, действующих на вагон при прохождении им расстояния от вершин горки до расчётной точки, зависит от длины пути, количества стрелочных переводов и числа кривых.

Сортировочный путь с минимальной суммарной удельной работой всех сил сопротивления называется легким, а с наибольшей суммарной удельной работой сил сопротивления – трудным.

Удельную работу сил сопротивления преодолеваемых плохим бегуном при неблагоприятных условиях скатывания рассчитываем по каждому пути сортировочного парка, данные по расчетам сводим в таблицу 12, для заполнения которой пользуемся данными таблицы 7 МУ и заполняем таблицу 10.

Так как горловина парка СО симметрична, расчёт производим только для половины путей.

Для заполнения таблицы 12, значения L_р., и n определяем по прештабному плану головы сортировочного парка. Основное удельное сопротивление расчётных бегунов w₀ принимаем по приложению Б2 методических указаний в зависимости от расчётной суточной температуры, которую рассчитываем по формуле (27), w_ср рассчитываем по формуле (28). Массу расчетного плохого бегуна принимаем равной 50 т.

, (27)

где t^˚_ср – средняя месячная температура воздуха, в курсовом проекте принимаем по заданию равной -16,1.

T^= t^_ср-11= -6.

Дополнительное удельное сопротивление воздушной среды , кгс/т, определяем для одиночных вагонов по формуле

, (28)

где C_x – коэффициент обтекаемости одиночных вагонов или первого вагона в отцепе;

S – площадь поперечного сечения (мидель) одиночного вагона в отцепе, м²;

q – масса вагона, 22 т;

t⁰ – расчетная температура воздуха, С^˚;

V²_р – относительная скорость отцепа с учётом направления ветра, м/с.

Коэффициент С_х. принимаем по таблице 7 методических указаний в зависимости от рода вагона и угла  между результирующим вектором относительной скорости и направлением движения отцепа.

Относительную скорость отцепа V_р , м/с и угол  , град, определяем по формулам

, (29)

, (30)

где V_ср – средняя скорость движения отцепа на участке спускной части горки, м/с;

V_в – скорость ветра (принимается постоянной), м/с;

 – угол между направлением ветра и осью участка пути, по которому движется отцеп, град.

V²_р=3²+2,8+2^.3^.1,4^.cos101=3,69 м/с,

=arcsin(2,8^.sin101/3,69)=;

w_ср=17,8^.1,39^.9,7^.15,21/((231-6)^.40)=0,37;

аналогично определяем остальные значения V_р ,  и w_ср .

Принимаем среднемесячную скорость ветра каждого направления, а при расчёте высоты горки принимаем самые неблагоприятные скорость и направление ветра при данных условиях роспуска.

За расчётный месяц принимаем январь, в котором получается наибольшая сумма основного удельного сопротивления плохого бегуна и сопротивления воздушной среды и ветра w_ср+ w_о.

Расчёт сопротивлений воздушной среды и ветра по частям света сводим в таблицу 10. Среднюю скорость V_ср. движения плохого бегуна для горок малой мощности принимаем равной 3 м/с.

Таблица 12 – Основные параметры сопротивления воздушной среды и ветра

Месяц	Направление ветра		Vв		Vср		Vр				Cх		wср		wо		wср+ wср.
январь	С	101	2,8	3		3,69		48,14		1,358		0,37		3,45		3,82
	В	11	3,1			6,1		5,5		1,358		1,02				4,47
	СВ	56	3,3			5,5		5,5		29,8		0,73				3,86
	ЮВ	34	3,4			6,12		5,2		53,9		1				4,45
	Ю	79	5,6			6,8		61,5		0,2		0,17				3,62

Расчётная высота горки – это разность отметок её вершины и расчётной точки трудного по сопротивлению пути подгорочного парка.

Расчёт высоты горки ведётся с учётом обеспечения прохода плохого бегуна при самых неблагоприятных условиях скатывания (встречном ветре, зимней расчётной температуре) до расчётной точки трудного по сопротивлению пути сортировочного парка, который определяется по таблице 11. Расстояние до расчётной точки принимаем 50 м от предельного столбика расчётного пути.

Таблица 13 – Расчёт потерь энергетических высот сопротивлений

Номер пути сортировочного парка	Число стрелок в маршруте	Расчетная длина, Lр	Угол поворота, , град				Энергетическая высота сопротивлений, м
			на стрелках, ˚с	на кривых, ˚ кр	всего ˚	основного и среды Lр (0 +ср)/1000		от стрелок 0,02· n	от кривых 0,009·˚	всего h
1,16 2,15 3,14 4,13 5,12 6,11 7,10 8,9	4 4 4 4 4 4 4 4	282 282 282 282 282 282 282 282	18,8 18,8 18,8 18,8 18,8 18,8 18,8 18,8	24,69 15,23 15,23 8,6 15,23 5,77 6,23 15,69	43,49 34,03 34,03 27,4 34,03 24,57 25,03 34,49	1,26 1,26 1,26 1,26 1,26 1,26 1,26 1,26		0,08 0,08 0,08 0,08 0,08 0,06 0,06 0,06	0,39 0,26 0,31 0,25 0,31 0,22 0,23 0,31	1,73 1,6 1,65 1,59 1,65 1,56 1,57 1,65

За трудный по сопротивлению путь принимаем 12 путь сортировочного парка, за легкий путь принимаем 5 и 6 пути.

Высота горки Н_г, м, определяется по формуле:

, (31)

где L_р – расстояние от вершины горки (точка отрыва отцепов) до расчётной точки трудного по сопротивлению пути, м;

w₀ – основное удельное сопротивление движению плохого бегуна, кгс/т;

w_ср – сопротивление воздушной среды и ветра плохого бегуна, кгс/т;

9 – дополнительная удельная работа сил сопротивления расчётного бегуна в кривых на каждый градус угла поворота, кгм/т;

 – сумма углов поворота на пути следования отцепа по трудному участку до расчётной точки, включая углы поворота стрелочных переводных кривых, град;

20 – дополнительная удельная работа сил сопротивления от ударов при проходе отцепа по стрелочному переводу кгм/т;

n – число стрелочных переводов по пути следования отцепа на трудный по сопротивлению путь;

V₀ – скорость надвига состава на горку, м/с;

q' – ускорение силы тяжести с учётом вращающихся масс вагона плохого бегуна, м/с². В расчетах принимаем равным 9,5 м/с².

Исходные данные для расчёта высоты горки принимаем из таблицы 13 по строке, соответствующей трудному пути.