2.3 Розрахунок геометричних розмірів стрілки в плані

При розрахунку стрілки прийметься, що за формою в плани криволінійний вістряк робиться січного типу, одинарної кривизни. У січному вістряку робочі грані рамної рейки й вістряка в плані перетинаються під кутом , який називається початковим кутом вістряка. Стрілка характеризується також повним стрілочним кутом , що вимірюється між робочою гранню рамної рейки і дотичної, переведеною до робочої грані вістряка в корені. На всій довжині робоча грань вістряка окреслюється радіусом (рис. 2.1).

Разом із початковим кутом і повним стрілочним кутом додатково визначається стрілочний кут , що утворений робочою гранню рамної рейки і дотичною, проведеної до робочої грані вістряка в центрі його обертання. Переведення вістряка може здійснюватися або поворотом, або його згином. При кореневому кріпленні вкладишно-накладочного типу (поворотний вістряк) центр обертання знаходиться в торці (корені) вістряка й повний стрілочний кут буде дорівнювати стрілочному куту. При гнучких вістряках зі звичайним наклад очним стиком у корені, центр поворота зміщеній від кореня в бік початку вістряка на величину К. У цьому випадку кут буде більшим за стрілочний кут на величину додаткового кута Ψ, що відповідає частині вістряка довжиною К.

Початковий кут вістряка і його радіус визначаються з використанням наступних формул:

sin (2.1)

sin ≈

, (2.2)

.

де - максимальний зазор між гребнем колеса й рамною рейкою перед входом на стрілку;

- величина прискорення діючого на колію в зоні ударів гребня колеса в вістряк.

Для прилягання до рамної рейки вістряк має ділянку стругання бічної грані головки.

Довжина бокового стругання вістряка (зона прилягання до рамної рейки) визначаються за формулою:

( (2.3)

де - ширина головки вістрякової рейки в розрахунковій площині;

- кут між робочою гранню рамної рейки й дотичною, проведеною до робочої грані вістряка в кінці його бокового стругання (кут стругання криволінійного вістряка).

Кут визначається з виразу:

cos . (2.4)

cos

Величина А і В – проекція радіуса на відповідні осі:

, (2.5)

, (2.6)

Величина стрілочного кута визначається за формулою:

cos - (2.7)

cos;

де - відстань між робочими гранями вістряка і рамної рейки у перетині проти центра вістряка:

, (2.8)

де - величина жолоба навпроти центра повороту вістряка, мм.

Повний стрілочний кут:

. (2.9)

Кут відповідає довжині К (рис.2.1) и буде дорівнювати (у градусах):

= 57,29578 ·. (2.10)

При гнучких вістряках необхідно також визначити відстань між робочими гранями головок вістряка і рамної рейки в торці вістряка і ширину жолоба між ними .

(cos – cos ), (2.11)

, (2.12)

де - ширина головки вістрякової рейки в розрахунковій площині.

Довжина криволінійного вістряка визначаеться за формулою:

() ·. (2.13)

Якщо величини кутів обчислюються в радіанах, то співмножник π/180 у формулах (2.10 й 2.13) опускається.

Довжина прямого вістряка дорівнює проекції криволінійного вістряка на рамну рейку й визначається за формулою:

(sin sin ). (2.14)

Прямий гостряк звичайно виходить меншим за кривий на 2…10 мм. Після визначення довжини вістряка робиться перевірка на допустимість величини одержаного мінімального жолоба між робочою гранню рамної рейки і неробочою гранню відведеного криволінійного вістряка (). Величина цього жолоба, при якому колеса, що слідують по прямому напрямку, не будуть своєю тильною частиною гребеня надавлювати на вістряк, повинна бути не менше 64 мм. У випадку, якщо фактична величина цього жолоба буде меншою за 64 мм, то треба подовжити вістряк. При розрахунку стрілки на ПЕОМ величина фактичного жолоба видається на екран дисплею. Після запиту про необхідність коригування можна методом послідовних проб підібрати таку довжину вістряка, при якій цей жолоб стане трохи більшим або дорівнюватиме мінімальному значенню. При довгих вістряках (більше 12 м) жолоб між відведеним вістряком і рамною рейкою доцільно збільшувати за рахунок застосування двох перевідних механізмів.

При розрахунку стріли також визначаються зусилля, яке необхідне для переведення вістряків з одного положення в інше, і кількість переведених механізмів. Якщо потрібне зусилля буде більше можливого зусилля, що реалізовується сучасними приводами, необхідно збільшити кількість перевідних механізмів. Оскільки після цього повторне користування, як правило, не потрібне, програма автоматично переходить до розрахунку наступної частини стрілочного переводу.

Для завершення розрахунку стрілки необхідно визначити довжину рамних рейок. Довжина прямої рамної рейки залежить від довжини вістряка, прийнятого типу кореневого кріплення, а також від довжини переднього й заднього вильотів рамної рейки:

(2.15)

де - довжина переднього вильоту рамної рейки;

- довжина заднього вильоту рамної рейки;

- проекція криволінійного вісряка на рамну рейку.

Рис. 2.2 Схема розкладки брусів під переднім ы заднім вильотом рамної рейки

Для полегшення вписування рухомого складу при русі на бокову колію ширина колії на початку вістряків на кілька міліметрів більше ніж у передньому стику рамних рейок. Це розширення також необхідне, щоб забезпечити укриття вістря криволінійного вістряка від ударів гребнями коліс при протишерстному русі. Досягається воно за рахунок вигину рамної рейки перед вістрям вістряка. Виходячи із цього довжина переднього вильоту рамної рейки повинна бути такою, щоб забезпечити рівномірний відвід розширення з ухилом 1…2 мм на 1 метр довжини рейки (0,001…0,002). Довжина переднього вильоту рамної рейки уточнюється з умови розкладки брусів під нею. У цьому випадку довжина переднього вильоту рамної рейки, розраховується за формулою:

(2.16)

де с - нормальний стиковий проліт. Для рейок Р65 приймають с = 420 мм;

– нормальний стиковий зазор, приймаються у розрахунку рівним 8 мм;

- відстань між осями брусів під стрілкою, приймається рівною (0,9…1,0)·;

– відстань між осями шпал на перегоні. Бажано щоб проліт був кратний 5 мм. Зазвичай величина приймається в межах 500…550 мм для дерев’яних брусів, і 550…600 – для залізобетонних;

- відстань від осі першого флюгарочного брусу до вістря вістряка. У сучасному стрілочних переводів = 41 мм;

- кількість проміжних прогонів під переднім вильотом рамних рейок, звичайно приймається від 5 до 8;

- відстань між флюгарочними брусами, приймається в межах 600…700 мм.

Конкретну кількість прогонів під переднім вильотом необхідно приймати залежно від максимальної швидкості руху по бічному напрямку. При швидкостях 40…60 км/год. -5…6, більше 60 км/год. -7…8.

Довжина заднього вильоту рамної рейки залежить від типу кореневого кріплення й повинна забезпечувати складання стиків у цій зоні. При кореневому кріпленні вкладишно - накладочного типу накладки в стику рамної рейки не повинні заважати установці вкладиша. При наклад очному кріпленні гнучких вістряків відстань між рамною рейкою й рейкою перевідної кривої, з’єднаної з вістряком, повинна бути для установки стикового болта в болтовий отвір.

При кореневому кріпленні зі звичайними наклад очними стиками при довгих гнучких вістряках (при їх довжині не більше 15…18 м) основна конструктивна вимога, що гарантує постановку стикових болтів, забезпечується, якщо відстань безпосередньо в корені вістряка зі стиком у рамній рейці, тоді = 0.

Довжина заднього вильоту рамної рейки розраховується остаточно за умови розкладки брусів:

(2.17)

;

де - розмір стикового зазору в корені вістряка, при вкладишно – накладочному кореневому кріпленні приймається 4…6 мм, за гнучких вістряків дорівнює 0;

- кількість проміжних прогонів під заднім вильотом рамної рейки, звичайно приймають 2…3;

– відстань між осями брусів у корені вістряка, мм. У разі кореневого стику. = с.

Отриману за формулою довжину рамної рейки треба порівняти зі стандартною довжиною рейки (12.5 або 25 м). При невеликій різниці між ними (±1 м) бажано прийняти рамну рейку стандартної довжини. При цьому довжина рамної рейки міняється за рахунок зміни довжини її переднього вильоту.

Довжини прямої та кривої рамних рейок приймаються однаковими.