Проектирование рельсовой колеи и стрелочного перевода

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

«Белорусский государственный университет транспорта»

Кафедра «Строительство и эксплуатация дорог»

Курсовой проект

по дисциплине

«Железнодорожный путь. Содержание и ремонт железнодорожного пути»

Проектирование рельсовой колеи и стрелочного перевода



Введение

Железнодорожный путь - это комплекс инженерных сооружений для пропуска по нему поездов с нужной скоростью. Он представляет основу железных дорог. От состояния пути зависят непрерывность и безопасность движения поездов, а также эффективное использование всех технических средств железных дорог.

Железнодорожный путь работает в трудных условиях. Находясь под воздействием подвижных нагрузок, природных явлений (ветра, влаги, температуры) и органического мира, он должен служить в любое время года, дня и ночи, обеспечивая непрерывность и безопасность движения поездов с установленными скоростями. Для этого путь должен быть всегда исправным и опрятно выглядеть.

Порядок изложения материала в данных указаниях соответствует последовательности написания и расчетов в курсовом проекте, который состоит из трех частей:

1 часть.

Установление класса, типоразмеров и конструкции верхнего строения пути. В первой части по исходным данным устанавливаем класс пути, выбирает тип рельсов и конструкцию пути.

2 часть.

Расчеты рельсовой колеи

Во второй части выполняются расчет возвышения наружного рельса в кривой, расчет основных элементов для разбивки переходной кривой, расчет и раскладка укороченных рельсов в кривой и определяется ширина рельсовой колеи в кривой. Исходные данные к курсовому проекту выдаются на отдельном бланке преподавателем.

3 часть.

Расчёт одиночного обыкновенного стрелочного перевода.

В третей части выполняются расчет длины крестовины, прямой вставки и радиуса переводной кривой, определение длины остряков и рамного рельса, расчёт теоретической и полной длин стрелочного перевода, расчёт ординат переводной кривой, определение длины рельсовых нитей и рубок на стрелочном переводе, определение длины усовиков и контррельсов, построение схемы разбивки стрелочного перевода и раскладки брусьев.

Исходные данные

1. Локомотив ТЭП 60

2. По кривой в среднем в сутки обращаются поезда:

Таблица 1

Наименование поездов	Масса поезда, т	Число пар поездов	Скорость движения, км/ч
Скорые	600	5	110
Пассажирские	900	8	85
Грузовые	2300	8	50

3. Радиус кривой и угол ее поворота R0=870 м; в=21є05'.

4. Расстояние от стыка рельса до начала переходной кривой в0=13,1 м.

5. При проектировании стрелочного перевода принять:

5.1 Крестовина цельнолитая;

5.2 Марка стрелочного перевода 1/8; тип рельса Р65; начальный угол остряка вн=1є22';

5.3 Скорости движения по стрелочному переводу: по прямым путям 130 км/ч.



1. Выбор типа верхнего строения пути

1.1 Определение класса путей

железнодорожный путь рельса колея

Выбор типа верхнего строения пути зависит от многих факторов:

1) от грузонапряженности;

2) от нагрузки подвижного состава на рельсы;

3) от максимальной скорости движения поездов;

4) от метеорологических факторов и местных условий.

Определение класса пути на участке должно осуществляться по максимальной допускаемой скорости движения для пассажирских и грузовых поездов, без учета отдельных километров и мест, по которым уменьшена максимальная скорость из-за кривых малого радиуса (R<350м), состояния пути или искусственных сооружений, или по другим причинам.

Г = (Рскnск + Рпасnпас + Ргрnгр)г 10-6, (1.1)

где Рск - масса скорого поезда, т;

Рпас - масса пассажирского поезда, т;

Ргр - масса грузового поезда, т;

nск - число пар скорых поездов, шт;

nпас - число пар пассажирских поездов, шт;

nгр - число пар грузовых поездов, шт;

г - коэффициент учитывающий прохождение по участку дополнительных и внеграфиковых поездов, равный 1,1

Г = 365·(600·5+900·8+2300·8)·1,1·10-6 = 11,5 млн. т. км / км брутто в год.

Исходя из расчетной грузонапряженности и скоростей движения поездов, по таблице 1.1 назначаем 2 класс верхнего строения пути [4].

Таблица 1.1 Классы путей

Грузонапряженность, млн т км / км брутто в год	Допустимые скорости движения поездов, км/ч (числитель - пассажирские, знаменатель- грузовые)
						Станционные, подъездные и прочие пути
	Классы главных путей
> 40	1	1	1	2	3	5
25-40	1	1	2	3	3
10-25	1	2	3	3	4
5-10	2	3	3	4	4
5 и <	3	3	4	4	4

1.2 Назначение типа верхнего строения пути на двухпутном участке

После того как класс пути установлен, необходимо определиться с техническими условиями и нормативами по конструкциям, типам и элементам верхнего строения пути, видам путевых работ и периодичности их выполнения.

Для 2 класса пути:

1. Конструкция верхнего строения пути: бесстыковой путь на железобетонных шпалах;

2. Типы и характеристики верхнего строения пути:

1) рельсы Р-65 - новые;

2) скрепления новые марки КБ и СБ - 3;

3) шпалы новые железобетонные;

4) эпюра шпал: в прямых и кривых при R>1200 м. - 1840 шт/км; в кривых при R=1200 м. и менее - 2000 шт/км.

5) балласт щебеночный с толщиной слоя под железобетонными шпалами 35 см.



2. Проектирование рельсовой колеи

2.1 Определение ширины колеи в кривой и характеристика вписывания в неё локомотива ТЭП 60

Оптимальной шириной рельсовой колеи называется ширина при свободном вписывании с учетом допуска на сужение колеи для двухосных и трехосных жестких баз с поперечными разбегами, или без поперечных разбегов осей.

Для локомотива ТЭП 60 принимаем следующие исходные данные:

а) диаметр колеса - 1050 мм;

б) длина жесткой базы - 4600 мм;

в) поперечный разбег осей - ?з=15,5 мм.

Для экипажей с трехосной жесткой базой, не имеющих поперечные разбеги осей оптимальная ширина рельсовой колеи определяется по формуле:

Sопт = qmax+fн+4-?з, (2.1)

где qmax - максимальная ширина колесной пары, 1509 мм;

fн - стрела изгиба наружной рельсовой нити на длине, равной длине двух жёстких баз - это расстояние между двумя крайними осями;

4 - допуск на сужение рельсовой колеи;

Стрела изгиба наружной рельсовой нити определяется формулой:

fн=(л+bн)2/2R, (2.2)



где л - длина жесткой базы, равная 4600 мм;

R - радиус заданной кривой, (R=1050 м);

bн - расстояние от геометрической оси первой колесной пары до точки касания гребня колеса с наружным рельсом, мм.

, (2.3)

где r-радиус катания колеса, r = 600 мм;

t - расстояние от поверхности среднего круга катания головки рельса до точки прижатия гребня к рельсу, принимаемое равным 10мм;

ф - угол наклона внутренней образующей гребня к горизонту, принимаемое равным для локомотива 70?, tg 70?=2,747477.

= 8,87 мм;

fн=(4600+8,87)2/2·870000=12,21 мм.

Следовательно, Sопт = 1509+12,21+4-1,5=1523,71 мм>Smax=1520.

Так как Sопт>Smax свободное вписывание не обеспечивается, то необходимо определить минимальную ширину рельсовой колеи. [2]

Схема для определения оптимальной ширины рельсовой колеи на рис.

Рисунок 2.1 Схема определения наружной стрелы изгиба

Рисунок 2.2 Схема свободного вписывания экипажа с трехосной жесткой базой с поперечными разбегами осей

Минимальная ширина рельсовой колеи соответствует заклиненному вписыванию.

Рисунок 2.3 Схема заклиненного вписывания экипажа с трехосной жесткой базой с поперечными разбегами осей

Ширина рельсовой колеи, необходимая для обеспечения заклиненного вписывания трехосной тележки, имеющей поперечные разбеги, в кривую определяется по формуле:

Sз=qmax+fн-fв, (2.4)

где fв - внутренняя стрела изгиба рельсовой нити, отсчитывается от хорды, проведенной через точки касания колес с внутренней нитью кривой, мм.

Наружная и внутренняя стрелы изгиба рельсовой нити определяются по формулам:

fн=(л+bн)2/2R; (2.5)

fв=(л+bв)2/2R, (2.6)

где bв - расстояние от геометрической оси второй колесной пары до точки касания гребня колеса с внутренним рельсом, мм;

л - расстояние от центра вращения экипажа до геометрической оси первого колеса, мм;

л=L0/2=4600/2=2300 мм.

Величины bн и bв определим по формулам:

bн=л(r+t)tgф/[R+(S0/2)-(r+t)tgф]; (2.7)

bв=л(r+t)tgф/[R-(S0/2)+(r+t)tgф] (2.8)

По выражениям (2.5) и (2.6), (2.7) и (2.8) определим:

bн=2300·(600+10)·2,747/[870000+(1520/2)-(600+10)·2,747]=4,43 мм;

bв=2300·(600+10)·2,747/[870000-(1520/2)+(600+10)·2.747]=4.44 мм;

fн=(2300+4,43)2/2*870000=3 мм;

fв=(2300-4,44)2/2·870000=3 мм.

Так как ?з> fн и ?з> fв, тогда все три оси касаются внешней и наружной нитей.

Из выражения (2.4) определим:

Sз=1509+3-3+4=1513 мм.

В таком случае ширина колеи принимается по ПТЭ в зависимости от радиуса кривой, т.е. 1520 мм.

Определение минимально допустимой ширины колеи. [2]

Для трехосной тележки минимально допустимую ширину колеи Smin, определяют из выражения:

Smin = Sз+ уmin ? Smax, (2.9)

где уmin =7 мм;

Smin=1513+7=1520 мм.

2.2 Определение возвышения наружного рельса

Рельсовая колея определяется своей шириной, положением рельсовых нитей по уровню и подуклонкой рельсов. При движении подвижного состава по кривой появляется центробежная сила J. Она создает дополнительное давление колес на наружную рельсовую нить, в связи с чем рельсы на ней изнашиваются быстрее, возникают отбои рельсовых нитей, появляется непогашенное центробежное ускорение, при больших значениях которого пассажиры испытывают неприятное ощущение.

Чтобы компенсировать действие силы J и ограничить центробежное ускорение на кривых вводят возвышение наружного рельса h. При проектировании железнодорожных линий возвышение h определяется по формуле:

h = 12,5К Vср2/R, (2.10)



где 12,5 - коэффициент, учитывающий различия в размерности;

Vср2 - средневзвешенная скорость движения поезда, км/ч;

R - радиус кривой, м;

К - коэффициент смещения экипажа относительно оси пути, при скорости меньше 120 км/ч равный 1, больше 120 км/ч-1,1.

Рисунок 2.4 Схема возвышения наружного рельса

Средневзвешенная скорость движения поездов рассчитаем по формуле:

(2.11)

где Vгр, Vпас,Vск - скорость движения грузовых, скорых и пассажирских поездов соответственно, км/ч;

nгр, nпас, nск, - число поездов одинаково веса, движущихся с одинаковой скоростью, шт.;

Pгр, Pпас, Pск - масса поездов, т.

км/ч

Рассчитаем возвышение наружного рельса по формуле (2.11)

h=12,5·1·4697/870=67,5мм.

Расчет возвышения из второго условия определяется по формуле:

h=12,5v2max/R-115, (2.12)

где vmax - максимальная скорость пассажирских поездов для кривой R, км/ч;

115 - недостаток возвышения наружного рельса при котором возникает непогашенное ускорение равное 0,7м/с2.

h=(12,5·1102/870)-115=58,85 мм.

За окончательное значение возвышения принимаем большее из двух, величину расчётного возвышения округляем до значения кратного 5 мм в большую сторону.

Наибольшим допускаемым возвышением согласно ПТЭ на железных дорогах РБ является возвышение 150 мм.

К дальнейшим расчетам принимается h расчетное - 70 мм. [1] [2]

2.3 Определение длины переходной кривой и элементов для её разбивки

Прямые и круговые кривые во избежание внезапного возникновения центробежной силы плавно сопрягают с помощью переходных кривых (ПК). Основное назначение переходных кривых заключается в обеспечении плавного изменения центробежных сил при входе и выходе экипажа из круговой кривой (КК). На их протяжении осуществляются плавные отводы, вызванные наружной рельсовой нитью и уширением колеи в круговой кривой. [1]

Рисунок 2.4 Переходная кривая

Длина переходной кривой назначается из следующих условий:

1) Обеспечение от схода колёс с внутренней рельсовой нити определяется по формуле:

l0 = 1000h, (2.13)

где h - возвышение наружного рельса

l0 =1000·70=70000 мм = 70 м.

2) По допустимой скорости подъема колес по парному рельсу определяется по формуле:

l0=8hvmax при v ?120 км/ч (2.14)

l0= 8·70·110=61600 мм = 61,6 м.

Расчётная длина переходной кривой округляется в большую сторону до значения кратного 10 м. [1]

Для дальнейших расчётов принимаем длину переходной кривой - 70 м.

Определим параметр переходной кривой С по формуле:

C=l0R, (2.15)

С=70·870=60900 м2.

Рисунок 2.5 Разбивка переходной кривой способом сдвижки круговой кривой вовнутрь

Разбивка переходной кривой возможна при выполнении условия:

2ц0 ? в; (2.16)

ц0=l0 2 /2C, (2.17)

ц0= 702/(2·60900)=0,0402 рад=2є18'12'' =2,3033

Условие выполняется, т.е. 2·2є18'12''=4є36'24''<21є05'

Для осуществления разбивки кривой необходимо вычислить основные ее элементы (рисунок 2.5). [2]

Определим вид переходной кривой и координаты для ее разбивки в прямоугольной форме. В качестве переходной кривой можно применить кривую, разбиваемую по закону кубической параболы в соответствии с выражением:

y0=x0 3/(6C). (2.18)

x0=l0=70 м.

y0=703/6·60900=0,94 м.

Определим расстояние от начала переходной кривой до проекции нового центра круговой кривой по формуле:

m= x0-Rsinц0, (2.19)

где x0 - абсцисса, соответствующая полной длине переходной кривой, м.

m=70-870·sin2,3033=35,03 м.

Определим сдвижку р по формуле:

p=y0-R(1-cosц0) (2.20)

p=0,94-870·(1-0,99919)=0,235 м.

Расстояние m0 от начала переходной кривой до первоначального положения тангенсного столбика Т0 найдем по формуле:

m0=m+ptg(в/2) (2.21)

m0=35,03+0,235·tg(10,54165)=35,03+0,235·0,186=35,07 м.

Вычислим длину оставшейся части круговой кривой после устройства переходных кривых:

рR/180(в-2ц0) (2.22)

3,14·870/180(21,0833-2·2,3033)=250,06 м.

Дуга Bq как равная половине оставшейся части круговой кривой будет равна 250,06/2=125,03 м.

Суммарный тангенс новой кривой:

Ткр= m+(R+ p)tg(в/2) (2.23)

Ткр=(870+0,235)·tg(21,0833/2)+35,03=196,89 м.

Суммарная биссектриса:

Б=R+p/cos(в/2)-R (2.24)

Б=870+0,235/cos(21,0833/2)-870=15,19 м.

Домер:

Д=2Tкр-Lкк (2.25)

Д=2·196,89-250,06=143,72 м.

Таблица 2.1 Расчет координат для разбивки переходной кривой

xi, м	yi, м
0	0
10	0,0027
20	0,022
30	0,074
40	0,175
50	0,342
60	0,591
70	0,94

Определение числа и порядка укладки укороченных рельсов

В связи с тем, что в пределах кривых радиус внутренней рельсовой нити несколько меньше радиуса наружной рельсовой нити, то длина внутренней нити меньше наружной рельсовой нити.

Для компенсации этой разницы и обеспечения укладки рельсовой нитей с положением стыков по одной нормали к продольной оси пути по внутренней нити кривой укладывают укороченные рельсы.

В виду невозможности обеспечить точное расположение "по наугольнику" стыков по внутренней и наружной нитям допускается забег на величину не более половины принятого стандартного укорочения ±Кi.

Для выбора величины К1 руководствуются длиною рельса и величиной R кривой.

С целью унификации типоразмеров для отечественных железных дорог

принято четыре типа укорочения рельсов:

- при длине рельса 12,5, укорочение К1=40мм, К2=80мм, К3=120мм;

- при длине рельса 25м, К2=80мм, К4=160мм;

Минимальная величина стандартного укорочения К2=80мм соответствует R?500 м, а при R<500 м -К4=160мм. Так как заданный R=870 м, а длина рельса 25 м, то принимаем стандартное укорочение К2=80мм.

Допускается забег стыка одной рельсовой нити относительно стыка другой рельсовой нити не более половины стандартного укорочения рельса. Стыки рельсов должны располагаться в середине шпального ящика симметрично относительно стыковых шпал. [1]



Рисунок 2.6 Схема укладки укороченных рельсов

Исходные данные: рельсы типа Р65, R=870 м, в=21є05', S1=1600 мм, l0=70 м, С=60900 м2, длина рельсов lр=25,01 м, ц0=0,0402 рад=2є18'12''.

При известных значениях угла поворота кривой б и радиусе кривой R; принятых значениях длин переходных кривых l0 и соответствующих и значений углов поворота цо, определяют длину круговой кривой Lkk по формуле:

Lкк = R( в-2ц0) р/180, (2.26)

Lкк =870·(21,0833-2·2,3033)·314/180=250,06 м.

Определяем число звеньев в системе кривых по формуле:

N=(2l0+Lкк)/lр, (2.27)

где lр - длина нормального рельса, м.

N=2· 70+250,06/25,01=15 звеньев + 15 м остаток.

Суммарное укорочение внутренней рельсовой нити на рассматриваемой системе кривых определяется по формуле:

ес = S1(l02/C+Lкк/R), (2,28)

где S1 = 1,6 м. ес =1,6(702/60900+250,06/870)=0,588 м.

Для дальнейших расчетов большое значение имеет правильность принятия величины стандартного укорочения К одного рельса. В первом приближении можно определить по зависимости: Определяем потребное укорочение одного рельса:

Kр = S1*lр/R, (2.29)

Kр =1,6·25,01/870=46 мм. В расчёте для укладки примем ближайшее большее стандартное укорочение К=80 мм, то есть длину укороченного рельса lук =24,92 м. Общее количество укороченных рельсов N, требующихся для укладки во внутреннюю, рельсовую нить, равно:

Ny = ес/К, (2.30)

Ny =588/80=7 штук + 28 мм < K/2 = 80/2

Составляем таблицу для расчёта порядка укороченных рельсов.

Таблица 2.2 Расчёт порядка укороченных рельсов

Границы элементов пути в плане	Номер рельсов	Длина Рельсов, м	Расчетные укорочения элементов пути, мм	Забеги или отставания стыков, мм	Порядок укладки рельсов
Прямая	11	13,1	-	-	-
НПК Первая	12	11,91		0+2=+2	Н
	2	25,01		+2+16=+18	Н
	3	25,01		+18+32-80=-30	У
	41	8,07		-30+14+31=+15	Н
НКК Круговая кривая длиной 250,06 м.	42	16,94
	5	25,01		+15+46-80=-19	У
	6	25,01		-19+46=+27	Н
	7	25,01		+27+46-80=-7	У
Круговая кривая длиной 250,06 м. ККК	8	25,01		-7+46=+39	Н
	9	25,01		+39+46-80=+5	У
	10	25,01		+5+46-80=-29	У
	11	25,01		-29+46=+17	Н
	12	25,01		+17+46-80=-17	У
	13	25,01		-17+46=+29	Н
	141	8,03		+29+15+4-80=-32	У
НПК Первая переходная кривая длиной 70 м	142	16,98
	15	25,01		-32+19=-13	Н
	16	25,01		-13+36=+23	Н
	171	3,00		+23+5=28	Н
Прямая	172	22,01	-	-	-

Итого ес=588 мм. Укороченных рельсов 7 шт.

3. Расчёт и проектирование одиночного обыкновенного стрелочного перевода

Согласно заданию на курсовой проект требуется произвести расчет стрелочного перевода типа Р65 марки 1/8 с цельнолитой крестовиной и начальным углом остряка вн=1є22'.

3.1 Определение длины крестовины, прямой вставки и радиуса переводной кривой

Рисунок 3.1 Схема определения минимальной длины

Размеры крестовины n и m по рабочим граням головок рельсов для цельнолитой крестовины вычисляем по формулам:

n=lн/2+tг/2sin(б/2); (3.1)

m=(Вп+br+5)/2tg(б/2), (3.2)

где n и m - соответственно длины передней и хвостовой частей крестовины, мм;

lн - длина накладки, принимаемое 800 мм;

tг - ширина желоба в горле крестовины, равная 62 мм;

Вп - ширина подошвы рельса, принимаемая 150 мм;

br - ширина головки рельса, принимаемая 72,8 мм. [4]

n=800/2+62/2·0,062137=899 мм;

m= (150+72,8+5)/2·0,062258=1829 мм.

Осевые размеры крестовин определяются по формулам:

m'=mcos(б/2); (3.3)

n'=ncos(б/2). (3.4)

Значение угла крестовин б при марке крестовины 1/8 составляет б=7є07'30''= =7,125, б/2 = 3,5625 тогда cos б/2 = 0,998067:

m'=1829·0,998067 = 1825 мм;

n'=899·0,998067= 897 мм

Рисунок 3.2 Схема определения минимальной длины прямой вставки

Длина прямой вставки определяется по формуле:

К = n +1000 мм; (3.5)

К = 899+1000 = 1899 мм.

Рисунок 3.3 Схема геометрических параметров стрелки

Радиус переводной кривой определим из формулы:

, (3.6)

где К - длина прямой вставки, мм;

S0 - ширина рельсовой колеи, мм; S0 =1520 мм;

вн - начальный угол остряка; вн =1є22' = 1,1366667, сos вн = 0,999716.

мм.

3.2 Определение длины остряков и рамного рельса

Длина кривого остряка определяется по формулам:

l0=(р/180)·R·ц; (3.7)

ц = в - вн, (3.8)

в = arсcos(cos вн-y0/R), (3.9)

y0 = tmin+ br + z, (3.10)

где y0 - ордината в корне остряка;

tmin - минимальный желоб между рабочей гранью рамного рельса и нерабочей гранью кривого остряка в отведенном положении, принимаемый 67 мм;

br - ширина головки остряка, br = 72,8 мм;

z - стрела изгиба кривого остряка;

в - стрелочный угол в корне остряка;

Рисунок 3.4 Расчётная схема для определения длины остряка

Величину стрелы изгиба кривого остряка определим по формуле:

(3.11)

где z и zr - соответственно стрелы изгиба проектируемого и типового переводов;

R и RТ - соответственно радиусы остряков проектируемого и типового переводов.

Для стрелочных переводов типов Р65 марки 1/8 при Rt = 300000 мм, zt =13 мм.

7,5 мм.

Тогда

y0=67+72,8+7,5=147,3 мм;

в = arсcos(cos0,999716-147,3/172689=2,73=2є43'49''

ц = 2,73- 1,366667=1,363933=1є21'49''

Тогда длина кривого остряка равна:

l0=(3,14/180)·172689·1,363933=4108 мм.

Длина прямого остряка равная проекции криволинейного остряка на рабочую грань рамного рельса и определяется по формуле:

l0ґ= R(sinв-sinвн); (3.12)

l0ґ= 172689·(sin2,73- sin1,366667) = 172689·(0,047695-0,023851)=4118 мм.

Рисунок 3.5 Схема для определения длины рамного рельса

Длина рамного рельса определяется по формуле:

lpp = q+l0'+q1, (3.13)

где lpp - длина рамного рельса, мм;

q и q1 - соответственно передний и задний выступы рамного рельса, мм;

l0' - длина прямого остряка, мм.

q1=c1+ д + n1a + c/2; (3.14)

q=c1+ n·a -x , (3.15)

где n и n1 - число пролётов под q и q1, n =4 и n1 = 3;

a - расстояние между осями брусьев, равное 520 мм;

x - расстояние от начала остряка до оси флюгарочного бруса, 41мм

д - стыковой зазор, принимается 8 мм;

c1 - консольный вылет рельса, равный 210 мм;

c - стыковой пролёт, равный 420 мм;

q1=210+8+3·520+420/2=1988 мм;

q=210+4·520-41=2249 мм.

Длина рамного рельса:

lpp = 2249+4118+1988 =8355 мм. [4]

3.3 Расчёт теоретической и полной длины стрелочного перевода

Теоретическая длина стрелочного перевода определяется по формуле:

LТ = 172689·(0,124034- 0,02385) +1899·0,992278 = 19185 мм.

LТ= R(sin б-sin вн) + Кcos б, (3.16)

Полная длина стрелочного перевода определяется по формуле:

Ln= q + LТ+ m. (3.17)

Ln=2249+19185+1829=23263 мм.

Рисунок 3.6 Схема для определения осевых размеров стрелочного перевода

Осевые размеры стрелочного перевода определяются по формулам

bo= So/(2tg(б/2)); (3.18)

ао = LТ - bo; (3.19)

а = ао+q; (3.20)

b = bo+m. (3.21)

При So=1520 мм; tg(б/2)= 0,062258:

bo= 1520/(2·0,062258) = 12207 мм.

При LТ = 19185 мм:

ао = 19185 - 12207 = 6978 мм.

При m = 1829 мм:

b = 12207 + 1829 = 14036 мм.

При q = 2249 мм:

а = 6978 + 2249 = 9227 мм;

Проверим полученные значения а и b

а+b = 9227+14036 = 23263 мм.

Ln = а + в

23263 мм = 23263 мм. [4]

Расчет ординат переводной кривой

Ординаты переводной кривой определяются в следующей последовательности. Начало координат располагается на рабочей грани рамного рельса против корневого стыка остряка. Из него откладываются абсциссы хi, через каждые 2000 мм и вычисляя соответствующие им ординаты уi. Концом переводной кривой является начало прямой вставки.

Рисунок 3.7 Схема расчёта ординат переводной кривой

Конечная абсцисса находится по формуле:

xк = R(sinб- sinв) (3.22)

При R = 172689 мм; б = 7є07'30''= 7,125; в =2,73

xк =172689·(0,124034-0,0476295)=13194 мм. Ординаты переводной кривой определяются по формуле, предложенной В.И. Полторацким:

yn= yo+xnsinв+xn2/(2R)+Д, (3.23)

где yn - ординаты переводной кривой, соответствующие своим абсциссам, мм;

yo - ордината в корне остряка, мм;

xn - абсциссы переводной кривой, кратные 2000 мм;

в - стрелочный угол, доли град.;

Д - поправка для соответствующей ординаты.

Величина вначале определяется для конечной абсциссы xк по формуле

к = (R sin +xк)4/ 8R3 (3.24)

к = (172689·0,0476295+ 13194)4 / 8·1426894= 5,1 мм>1 мм.

Если для конечной абсциссы величина поправки к не превышает одного миллиметра, то ее можно не учитывать и для остальных ординат не определять. В случае, когда эта величина превышает 1 мм, то она определяется для xn , xn-1 и т.д., пока ее значение не окажется меньше миллиметра. Для остальных ординат поправки можно не определять.

Конечная ордината проверяется по формуле

yк = S0 - Кsinб. (3.25)

При S0 = 1520мм; К = 1899 мм и sinб = 0,124034

yк=1520 - 1899·0,124034= 1284 мм.

Расчёты по определению промежуточных ординат уn, мм, переводной кривой сводим в таблицу 3.1. [4]



Таблица 3.1 Расчёт ординат переводной кривой стрелочного перевода

xn, мм	y0	xn sin	x2n/2R		yн
2000	147,3	95,26	11,58	0	254,14
4000		190,52	46,33	0	384,15
6000		285,78	104,23	0	537,31
8000		381,04	185,30	1,68	715,32
10000		476,29	289,54	2,68	915,81
12000		571,55	416,93	4,06	1139,84
13194		628,42	504,03	5,1	1284,85

3.5 Определение длины рельсовых нитей и рубок стрелочного перевода

Рисунок 3.8 Схема для определения длины рельсовых нитей

Расчёт начинается с определения длины соединительных рельсовых нитей между элементами стрелки и примыкающими путевыми рельсами или элементами крестовины.

Обозначим через:

l1 - расстояние от стыка рамного рельса по прямому пути до стыка примыкания путевого рельса;

l2 - расстояние от корня криволинейного остряка до стыка переднего вылета крестовины по прямому пути;

l3 - расстояние от прямого остряка до стыка переднего вылета крестовины по прямому пути;

l4 - расстояние от стыка рамного рельса по боковому пути до стыка примыкания путевого рельса.

Длину рельсовых нитей и длину рубок стрелочного перевода определяем по формулам:

l1= Ln-lpp - д; (3.26)

l2 = р/180 (R+br/2)·(б-вн) +К-n-l0-2д; (3.27)

l3 = LТ - l0ґ-n-2д; (3.28)

l4 = q - Sострsinвн+ р/180(R-Sпр-br/2)·(б- вн)+К +m - lpp - д; (3.29)

где Sостр и Sпр - соответственно ширина колеи в начале остряков и в переходной кривой, для стрелочного перевода типа Р65 марки 1/8 с шириной колеи 1520 мм, Sостр = 1524 мм;

д - стыковой зазор, стыковые зазоры на соединительных путях принимаются равными 8 мм;

б - угол, который равен б = 7є07'30''= 7,125

lnґ - длина рельсов за корнем остряков, принимаем равным или 6250, 12500, 25000 мм.

l1 = 23263 - 8355 - 8 = 14900 мм;

l2 =3,14/180·(172689+72,8/2)·( 7,125-1,36667)+ 1899-899-4108-16= 14222мм;

l3 = 19185 - 4118 -899-16 = 14152 мм;

l4 =2249 -1524·0,023851+3,14/180·(172689-1520-72,8/2)·( 7,125-1,366667)+ +1899 + 1829 - 8355-8 = 14768 мм.

Определение длины рубок:

l1??=l1 - l1? - д; (3.30)

l2??=l2 - l2?- д; (3.31)

l3??=l3 - l3?- д; (3.32)

l4??=l4 - l4?- д. (3.33)

lnґ - длина рельсов за корнем остряков, принимаем равным или 6250, 12500, 25000 мм.

l1??=14900 - 6250 - 8=8642 мм;

l2??=14222 - 6250 - 8= 7964 мм;

l3??=14152 - 6250 - 8= 7894 мм;

l4??=14768 - 6250 - 8=8510 мм. [4]

3.6 Определение длины контррельсов и усовиков

Контррельсы направляют колёса подвижного состава в соответствующий желоб и предохраняют сердечник у острия от горизонтальных давлений и ударов. Размеры контррельса также связаны с размерами отдельных частей крестовины. Расчётная схема для определения размеров контррельса составлена исходя из следующих условий: прямолинейная часть контррельса должна перекрывать расстояние от горла крестовины до сечения сердечника, имеющего ширину bс = 40 мм, с запасом в каждую сторону 150 - 300 мм; направляющая часть контррельса должна иметь угол удара; возможность стыкования контррельса с путевым рельсом типовыми скреплениями.

Рисунок 3.9 Размеры контррельса

Развёрнутая длина контррельса составляет:

lk = lp+2 (l+l1+l2), (3.34)

где lp - длина рабочей части контррельса, мм;

l - участки рабочей части контррельса, принимаем 200 мм;

l1 - длина первой отогнутой части контррельса, мм;

l2 - длина второй отогнутой части контррельса, принимаем 150 мм;

Неизвестные величины определим по формулам:

lp = 114N; (3.35)

l1= 8/sinву, (3.36)

Находим,

lp = 114·8= 912 мм;

l1= 8/0,023851 = 335 мм;

lk = 912+2(200+335 +150) = 2282 мм.

Геометрические размеры усовиков устанавливают исходя из их взаимосвязи с размерами крестовины и возможности стыкования типовыми элементами (накладками), особенно в хвосте крестовины.

Рисунок 3.10 Размеры усовиков

Развёрнутая длина усовика составляет:

ly = ly'+lp+ly''+ly''', (3.37)

где ly' - длина первой отогнутой части усовика, мм;

ly'' - длина второй отогнутой части усовика, мм;

ly''' - длина третьей отогнутой части усовика, принимаем 150 мм

Неизвестные величины определим по формулам:

ly' = n - 64N; (3.38)

ly'' =18/ sinвн. (3.39)

Определяем

ly'=899-64·8 = 387 мм;

ly''=18/0,023851 = 755 мм.

ly = 387+912+755+150 = 2204 мм.

Возможность размещения контррельса находят из условия:

m+c - lk/2 ? lн/2 (3.40)

с = 7N (3.41)

с = 7·8=56

1829+56-2282/2 > 800/2

744 > 400 [4]



3.7 Построение схемы разбивки стрелочного перевода и раскладки брусьев

На основе величин, полученных расчетом, проектируют эпюру стрелочного перевода в масштабе 1:100 в продольном направлении и 1:50 в поперечном. Эпюра состоит из схемы укладки брусьев и схемы разбивки перевода. Вначале на чертеж наносят ось прямого пути перевода и отмечают на ней центр перевода, от него в принятом масштабе откладывают осевые размеры а, b, а0 и b0. Определяют положение математического центра крестовины, характеризуемое величинами b0 и S0/2, отложенными в масштабе.

Из математического центра крестовины описывают дугу радиусом, равным S0/2 и, проведя к ней касательную из центра перевода, находят направление оси бокового пути. Затем вычерчивают в рабочих гранях рельсов стрелочный перевод и отмечают на нем стыки. Наружная нить переводной кривой наносится на чертеже по вычисленным значениям ординат, внутренняя - на основе заданной ширины колеи.

На схеме разбивки стрелочного перевода указывают основные геометрические размеры стрелочного перевода. Под схемой перевода размещаем спецификацию длин рельсов.

Имея положение рельсовых стыков, проектируют раскладку брусьев под стрелочным переводом. В стыках брусья размещают на расстоянии стыкового пролета, а на остальной части перевода - согласно выбранным величинам пролетов под стрелкой и крестовиной.

Под раскладкой понимается установление расстояния между осями переводных брусьев по рабочей грани рельсов прямого пути. В зависимости от длины деревянные брусья делятся на группы, каждая из которых отличается от соседней на 0,25 м (от 3,00 м до 5,50 м). На участке перевода перед остряками укладывают шпалы. Затем кладут два бруса длиной в 3,50 м с расстоянием между осями 600мм. За ними размещают группами переводные брусья длиной от 3,00 до 5,50м через 520 мм. Брусья, на которых располагается переводной механизм и закрепляются переводные тяги, называются флюгарочными. В стыках переводные брусья укладываются с пролётом С=420 мм, при рельсах Р65. Первый флюгарочный брус устанавливается на расстоянии mо = 41 мм от начала остряка.

На установление длины переводных брусьев влияют следующие факторы:

- концы брусьев со стороны прямого пути располагаются по шнуру с вылетом 615 мм от рабочей грани рельсов прямого пути до торца переводного бруса;

- для экономии брусьев минимальный вылет со стороны бокового пути установлен равным 490 мм;

- на участке от переднего вылета рамного рельса стрелочного перевода до центра стрелочного перевода брусья укладываются по нормали к оси прямого пути;

- на участке от центра перевода до переднего стыка крестовины осуществляется постепенный поворот брусьев до положения, перпендикулярного биссектрисе угла крестовины.

- на участке крестовинного узла (от начала прямой вставки до конца укладки брусьев с длиной 5.5 м) переводные брусья укладываются по нормали к биссектрисе угла крестовины;

- за крестовиной переводные брусья укладывают до тех пор, пока на двух соседних путях возникнет возможность уложить шпалы. На протяжении 5-6 пролетов перед шпалами производился поворот брусьев до положения, перпендикулярного оси прямого пути перевода.

Длина брусьев определяется графически. Когда выступ бруса за рабочую грань рельса бокового пути становится меньше 615-мм, переходим к новой группе брусьев. Брусья вычерчиваются в осях.

Под схемой укладки брусьев размещаем спецификацию брусьев и указываем раскладку переводных брусьев. [4]

Заключение

Железнодорожный путь -- инженерное сооружение, предназначенное для безопасного и бесперебойного движения поездов с заданными и перспективными нагрузками от колесных пар подвижного состава на рельсы и скоростями движения. На безопасность движения поездов влияет множество факторов, одним из которых является состояние железнодорожного пути. Поэтому его элементы требуют определенного расчета.

Соединения и пересечения рельсовых путей -- это особые устройства верхнего строения пути, которые служат для перемещения по ним поезда или отдельных экипажей с одного рельсового пути на другие, поворота экипажей на 180°, а также для пересечения путей в одном уровне.

Соединения и пересечения рельсовых путей классифицируются по количеству и расположению в плане соединяемых или пересекающихся путей, типам рельсов, маркам крестовин, конструкции.

В данном курсовом проекте был рассчитан стрелочный перевод марки 1/8. Выполненные расчёты: определение длины крестовины, раскладка брусьев под крестовиной, определение радиуса переводной кривой, определение длины остряков, определение длины рамного рельса, определение теоретической и полной длины стрелочного перевода, расчет ординат переводной кривой, определение длины рельсовых нитей стрелочного перевода. Схема разбивки стрелочного перевода изображена в масштабе.

Список литературы

1. Основы устройства и расчетов железнодорожного пути / Т.Г. Яковлева, В.Я. Шульга, С.В. Амелин и др.; Под ред. С.В. Амелина и Т.Г. Яковлевой. - М.: Транспорт, 1990. - 367 с.

2. Проектирование и расчет рельсовой колеи: Методические указания по курсовому и дипломному проектированию / Бубликов Н.В., Ковтун П.В., Патласов А.М., Жуковец А.Г.; БелГУТ - Гомель, 1996. - 53 с.

3. Железнодорожный путь / Т.Г. Яковлева, Н.И. Карпущенко, С.И. Клинов, Н.Н. Путря, М.П. Смирнов; Под ред. Т.Г. Яковлевой. - М.: Транспорт, 1999. - 405 с.

4. Устройство и эксплуатация железнодорожного пути: Пособие / В.И. Матвецов, П.В. Ковтун, А.Г. Жуковец и др. Гомель: БелГУТ, 2004. - 114 с.

5. Требования к оформлению курсовых и дипломных проектов6 Пособие / В.И. Матвецов, В.И. Инютин, Т.И. Есеева. - Гомель: БелГУТ, 2003. - 69 с.

Размещено на Allbest.ru

...