Расчет основных геометрических элементов стрелочного перевода

Размещено на http://www.allbest.ru/

2

Содержание

Введение

1. Основные требования и методические рекомендации

2. Расчет основных параметров стрелки

2.1 Расчет радиусов остряков двойной кривизны

2.2 Расчет начального стрелочного угла и длины боковой строжки остряка

2.3 Расчет стрелочного угла и длины остряков

2.4 Расчет длины рамного рельса

3. Расчет параметров крестовинной части

3.1 Угол и марка крестовины

3.2 Основные размеры жестких крестовин

3.3 Размеры контррельсов и усовиков

4. Расчет основных геометрических размеров стрелочного перевода

4.1 Теоретическая и полная длины стрелочного перевода

4.2 Осевые размеры стрелочного перевода

4.3 Ординаты переводной кривой

4.4 Длины рельсовых нитей стрелочного перевода

4.5 Ширина колеи

5. Проектирование схемы укладки и схемы геометрических размеров стрелочного перевода

5.1 Раскрой рельсовых нитей на соединительных путях стрелочного перевода

5.2.Компоновка схемы укладки и схемы геометрических размеров стрелочного перевода

6. Нормы допускаемых скоростей движения по стрелочным переводам

Приложение 1. Справочные данные

Приложение 2. Схемы укладки и схемы геометрических размеров современных одиночных стрелочных переводов

Библиографический список

Введение

Наиболее сложными и ответственными устройствами в путевом хозяйстве являются соединение, разветвления и пересечению железнодорожных путей. Для соединения, разветвления и пересечения применяются стрелочные переводы и глухие пересечения.

Наиболее многочисленны из них стрелочные переводы; они служат основой соединения и разветвления путей, соединения и пересечения путей, одиночных съездов между путями, перекрестных съездов, поворотных треугольников, петель, стрелочных улиц.

Одиночные стрелочные переводы состоят из стрелки с переводным механизмом, соединительных путей, крестовинной части и комплекта переводных брусьев.

Одиночные переводы бывают обыкновенные, у которых основной путь прямой, а ответвленный - криволинейный - влево или вправо, или левый, правый перевод.

На железных дорогах Республики Казахстан эксплуатируется 19695 комплектов стрелочных переводов различных видов, являющихся сложными и дорогостоящими элементами железнодорожного пути. От их надежной работы зависит безопасность движения поездов, бесперебойность перевозочного процесса и экономические показатели путевого хозяйства. В последние годы ведутся работы по усилению стрелочного хозяйства железных дорог Казахстана, совершенствуются конструкция и технология изготовления стрелочных переводов. Большое внимание уделяется их текущему содержанию; внедрению ресурсосберегающих конструкций и технологий укладки.

Необходима разработка и укладка стрелочных переводов, обеспечивающих скорость движения пассажирских поездов по прямому направлению до 140 км/ч.

Методическое указание составлено для обучающихся бакалавриата специальности 5В072900 «Строительство» и 5В074500 «Транспортное строительство», выполняющих курсовую или дипломную работу по дисциплине «Железнодорожный путь».

1. Основные требования и методические рекомендации

Перед выполнением курсовой работы студентам следует изучить основные вопросы устройства, расчета и работы стрелочного перевода и его отдельных частей по [1-6] и лекционному курсу, а оформление пояснительной записки к курсовому проекту - по [7].

При проектировании стрелочных переводов необходимо выполнять требования Правил технической эксплуатации (ПТЭ), то есть все элементы железнодорожного пути должны быть особенно прочными, устойчивыми и надёжными, чтобы обеспечивать безопасное и плавное движение поездов с наибольшими допускаемыми скоростями по прямому и боковому направлениям, установленными на заданном участке.

Геометрические параметры стрелочного перевода, с одной стороны, должны быть такими, чтобы динамические воздействия на него не превышали допустимые величины. С другой стороны, длина стрелочного перевода должна быть возможно минимальной, а его конструкция - экономичной.

Основными частями одиночного обыкновенного стрелочного перевода являются: стрелка, крестовина с контррельсами, соединительные (переводные) пути и подрельсовое основание (комплект переводных брусьев деревянных или железобетонных).

Расчеты стрелочного перевода выполняются с соблюдением следующей точности: в углах - секунда, в тригонометрических функциях - не менее 6 знаков после запятой, в линейных размерах - 1 мм.

Стрелочный перевод проектируется исходя из условий возможности реализации по нему заданных скоростей движения экипажей по двум направлениям. Геометрические размеры стрелочного перевода должны быть такими, чтобы основные ударно-динамические характеристики (постоянно действующее непогашенное ускорение ₀, внезапно возникающее ускорение j₀ и величина, пропорциональная потере кинетической энергии, W₀) не превышали допускаемых значений, приведенных в табл.1.1.

Таблица 1.1 Динамические характеристики

Значения	max, м	Wc-o, м/с	Wк-o, м/с	Wу-o, м/с	j0, м/с2	0, м/с2
Рекомендуемые расчетные	0,036	0,225	0,4-0,6	0,4-0,6	0,3-0,4	0,4-0,6
Наибольшие допускаемые в практике	0,040	0,27	-	-	0,64	0,77

В курсовой работк выполняются расчеты:

1) основных параметров стрелок;

2) марки крестовины и параметров крестовинной части;

3) основных геометрических размеров перевода в целом.

В пояснительной записке даются пояснения к проектированию схемы укладки стрелочного перевода. На листе миллиметровой бумаги вычерчиваются:

1) схема геометрических размеров и схема укладки запроектированного стрелочного перевода в масштабе 1:100;

2) один из поперечных разрезов в масштабе 1:2 (разрезы рамного рельса и остряка у острия; по корневому креплению; крестовины в пределах контррельса; крестовины по сечению сердечника шириной 40 мм и др.).

Для проектирования стрелочного перевода задают: скорость движения экипажа по боковому V_б и прямому V_пр направлениям; геометрические характеристики - тип рельсов, конструкцию остряков, конструкцию корневого крепления, длину части остряка К от центра вращения до его торца (при гибких остряках), ординату в корне остряка U_n, конструкцию крестовины (цельнолитая, сборная с литым сердечником, с непрерывной поверхностью катания); ширину колеи.

Наряду с вышеперечисленными исходными данными принимают динамические характеристики (табл. 1.1): величину ускорения j₀ внезапно появляющейся центробежной силы при входе экипажа на боковое направление; значение допускаемого постоянно действующего непогашенного ускорения ₀ при движении экипажа по остряку за пределами строжки и по переводной кривой; показатели потери кинетической энергии при ударе гребня набегающего колеса в остряк W_c-o, в отвод контррельса W_к-o, в отвод усовика W_у-o; максимальное значение зазора _max между гребнем колеса и рельсом перед входом на стрелку.

Исходные данные для выполнения эскизного проекта одиночного обыкновенного стрелочного перевода студентам приведены в [8].

2. Расчет основных параметров стрелки

На железных дорогах Казахстана применяются стрелочные переводы преимущественно с криволинейными остряками одинарной и двойной кривизны. Применение остряков двойного радиуса вызвано стремлением снизить уровень динамического взаимодействия подвижного состава и элементов стрелки при движении его на боковой путь.

У большинства стрелочных переводов колеи 1524 мм остряки очерчены двумя радиусами. Однако у современных стрелочных переводов, выпускаемых Муромским и Новосибирским стрелочными заводами России, для колеи 1520 мм остряк и переводная кривая очерчены одним радиусом (в стрелочных переводах типа Р65 марки 1/11 R = 300 м, Р50 марки 1/11 R = 297,259 м, Р50 1/18 R = 961,690 м, Р65 1/22 R = 1444,560 м). При очертании остряка и переводной кривой в плане одним радиусом упрощается технология изготовления стрелочных переводов, но увеличивается динамическое воздействие подвижного состава на криволинейный остряк при противошерстном движении его на боковое направление. Поэтому рекомендуется проектировать криволинейные остряки секущего типа двойной кривизны.

По конструкции, в зависимости от длины и типа корневого крепления, различают остряки поворотные и гибкие.

Конструкция остряков, ординаты в корне (или длина остряков) зависят от скорости движения на боковой путь. Ориентировочное соотношение скоростей движения на боковой путь, ординат в корне остряков и конструкции приведено в табл. 2.1.

Таблица 2.1 Величины ординат в корне остряков в зависимости от конструкции и скорости движения на боковой путь

Конструкция остряков	Скорость на боковой путь Vб, км/ч	Ордината в корне остряка Un, мм	Длина остряка l0, м
		Р-50	Р-65	Р-75
Поворотные	< 40	150	180	180	-
Гибкие	40-60	-	-	-	10,0*
	> 60	200	200	200	Определяется расчетом

Примечание. Для скоростей V_б = 4060 км/ч длина гибких остряков по конструктивным соображениям принимается равной более 10,0 м, так как при меньшей длине значительно возрастают силы сопротивления изгибу и напряжения в изгибаемой части остряков.

Главнейшими параметрами, определяющими пригодность стрелки с криволинейным остряком секущего типа для реализации требуемых скоростей, являются: радиусы кривизны остряка R'₀ и R"₀; начальный стрелочный угол _н; длина и угол боковой строжки _v, _v; стрелочный угол , длины остряков l₀ и l'₀, длина рамного рельса l_рр.

В практике проектирования основных параметров стрелки возможны два случая. стрелочный перевод укладка крестовинный

В первом случае проектировщику заданы: при поворотных остряках ордината U или желоб t в корне остряка; при гибких остряках ордината U или желоб t в месте изгиба остряка. В гибких остряках место изгиба находится на расстоянии К =1,52,0 м от корня остряка (рис. 2.1). С учетом этой конструктивной особенности ордината U_n и желоб t_n в корне гибкого остряка определяются расчетом. По этим исходным данным рассчитывается длина остряка и все остальные параметры стрелки.

Рисунок 2.1. Расчетная схема к определению основных параметров стрелки

Во втором случае задана длина остряка. Имея значение длины остряка, определяются расчетом: стрелочный угол и все остальные параметры стрелки.

2.1 Расчет радиусов остряков двойной кривизны

Известно, что в большинстве стрелочных переводов отсутствует возвышение наружного рельса. Поэтому при входе экипажа на боковое направление возникает центробежная сила , где - центробежное ускорение, которое в стрелочных переводах будет полностью непогашенным.

Многолетний опыт эксплуатации железных дорог и многочисленные исследования показывают, что большие непогашенные горизонтальные ускорения неприятно ощущаются пассажирами и от величины центробежного ускорения зависит уровень поперечных горизонтальных сил, передаваемых на элементы стрелочного перевода.

Типовые стрелочные переводы, уложенные на железных дорогах Казахстана, обеспечивают непогашенное ускорение от 0,4 до 0,6 м/с².

В курсовом проекте следует принять остряки двойной кривизны секущего типа. Границу изменения кривизны остряка целесообразно назначить в конце боковой строжки, при этом изменение центробежного ускорения, связанного с изменением радиуса с R'₀ на R"₀, будет совпадать с наибольшим сечением остряка (рис. 2.1).

В стрелочных переводах, предназначенных для высоких скоростей движения подвижного состава на боковой путь, для уменьшения длины стрелочного перевода участок остряка, очерченный радиусом R'₀, заканчивается в сечении, где ширина головки острякового рельса В_г-о равна максимальному зазору _max, с которым колесо подходит к остряку (рис. 2.2).

Размещено на http://www.allbest.ru/

2

Рисунок 2.2. Расчетная схема к определению основных
параметров стрелки для пологих переводов

Радиус остряка R'₀ в зоне возможных ударов гребней колес о рельс определяется из условия, при котором внезапно возникающее центробежное ускорение j₀ не превышает допустимой (заданной) величины, т. е.

= 520265мм (2.1)

Радиус остряка за пределами строжки и переводной кривой R"₀ определяется из условия непревышения допускаемого (заданного) непогашенного ускорения ₀, обеспечивающего комфортабельную езду пассажиров, по формуле

=327574мм (2.2)

где V_б - скорость движения по боковому пути, м/с; ₀ и j₀ - непогашенные ускорения, м/с²; R'₀ и R"₀ - радиусы, м.

Численные значения R'₀ и R"₀ следует округлить до 1 м. В дальнейших расчетах эти величины не могут быть изменены.

2.2 Расчет начального стрелочного угла и длины боковой строжки остряка

2.2.1 Расчет начального стрелочного угла остряка

Начальный стрелочный угол _н бокового направления определяется по формуле

(2.3)

Численные значения V_б, W_c-o, j₀ приведены в задании на курсовое проектирование [8], _max - в табл. 1.1.

Начальный стрелочный угол _н по конструктивным условиям не должен быть менее 20'. В случае, если _н < 20', то следует назначить его равным 20' и произвести перерасчет радиуса R'₀

, (2.4)

где _н - вновь принятое значение начального угла, _н = 20'.

Уточненный радиус R'₀ определяется с точностью до 1 мм.

По полученному значению sin_н следует определить угол _н в градусной мере и радианной (с точностью до 6-го знака после запятой, 1 рад = 180/ = 57,295779) мере, а также значение cos_н.

2.2.2 Расчет длины боковой строжки остряка

Остряк в зоне примыкания к рамному рельсу имеет радиус R'₀. Горизонтальную строжку головки остряка начинают в точке касания его нерабочей грани с рабочей гранью головки рамного рельса.

В стрелочных переводах, предназначенных для движения поездов на боковой путь со скоростями V_б 40 км/ч, угол _v и длина боковой строжки _v определяются с учетом того, что часть остряка с кривизной 1/R'₀ заканчивается в сечении, где ширина головки остряка В_г-о = v₀. В этом случае угол _v и длина боковой строжки _v (см. рис. 2.1) определяются по формулам:

 , (2.5)

где v₀ - ширина головки остряка на расчетном уровне, для рельсов Р50 v₀ = = 70 мм, для Р65 v₀ = 72,8 мм, для Р75 v₀ = 72,4 мм. Расчетным уровнем называется уровень, на котором находится теоретическая (математическая) вершина остряка у его острия. Остальные обозначения показаны на рис. 2.1.

По значению cos_v находится величина угла _v в градусной и радианной мере, а также sin_v.

В стрелочных переводах, предназначенных для пропуска поездов на боковой путь со скоростями V_б > 40 км/ч, длина боковой строжки определяется с учетом того, что остряк с кривизной 1/R'₀ заканчивается в сечении, где ширина головки остряка В_г-о = _max. В соответствии с рис. 2.2 угол _v и длина боковой строжки _v определяются по формулам:

, (2.6)

где В_г-о - ширина головки остряка в зоне возможных ударов, В_г-о = _max; _у - угол удара; v₀ - ширина головки остряка на расчетном уровне; _v - угол в конце строжки остряка; _н - начальный стрелочный угол.

Используя выше указанные параметры, определяем величину начального стрелочного угла

= 1/13,3*0,45=0,034

Значение sin_н соответствует угол _н 1⁰56^I53^II , cos _н =0.9995. Полученное значение угла _н больше минимально допустимого значения и может быть принято в дальнейших расчетах.

Пользуясь формулами (2.5 и 2.6), находим длину боковой острожки остряка и значение угла _v , т.е., устанавливаем положение сечения, в котором радиус

R'₀ переходит R"₀:

Cos _v= (520265*0.9995+73)/520265=0.99936

_v=2⁰20¹01¹¹, sin_v= 0,0407

Тогда

_v=(520265+73)*0,0407-520256*0,034=21177,76-17689=3489мм

В соответствии с рис. 2.2 угол _v и длина боковой строжки _vопределяются по формуле 2.6

Cos _v =(520265+0.036)*0.9995/520256+73=0,9994

B=arcos(0.99936-(200-73)/327574)=0,99897 sinB=0.0454 2⁰36^I4^II cosB=0.999

Тогда

_v=(520265+0,036)*0,0454-520265*0,034+(520265+73)*0,0407-(520265+0,036)*0,0454=3489мм

2.3 Расчет стрелочного угла и длины остряков

2.3.1 Расчет стрелочного угла поворотных остряков

При поворотных остряках (l₀ < 10 м) корневое крепление - вкладышно-накладочного типа, при этом центр вращения остряка совпадает с торцом остряка, т. е. с его корнем. В этом случае = 0 (см. рис. 2.1).

Значение стрелочного угла остряка определяется по формуле

, (2.7)

где U - расстояние между рабочими гранями остряка и рамного рельса в сечении против центра вращения остряка, т. е. ордината в корне остряка (см. исходные данные).

По значению cos определяется угол в градусной и радианной мере, а также значение синуса стрелочного угла (sin).

COS= 520265/327574(0.9995-0.99936)+0.99936-200/520265=0.9992

2.3.2 Расчет стрелочного угла гибких остряков

Корень гибкого остряка ничем не отличается от обычного стандартного стыка с обычными стандартными накладками. При этом центр вращения остряка смещен от корня на величину К = 1,52,0 м (см. рис. 2.1). Угол , соответствующий этой части остряка,

. (2.8)

В этом случае стрелочный угол гибких остряков определяется по формуле

. (2.9)

Ордината в корне гибкого остряка U_n и желоб t_n рассчитываются по формулам (см. рис. 2.1):

. (2.10)

Решение:

2.3.3 Расчет длины остряков

Длины поворотных остряков (криволинейного l₀ и прямолинейного l'₀) определяются в соответствии с расчетной схемой (см. рис. 2.1) по формулам:

(2.11)

Длины гибких остряков рассчитываются аналогично по формулам (2.11). При этом надо иметь в виду, что стрелочный угол гибкого остряка _n > , поэтому в формулу (2.11) следует подставлять вместо значение стрелочного угла гибкого остряка _п.

Решение:

l₀= 520265*(0.0407-0.034)*327574*(0.0454-0.0407)=

3485.78+1539.6=5025.38мм

2.3.4. Расчет стрелочного угла и ординаты остряка в его корне при заданной длине остряка

В вариантах, в которых задана длина остряка l₀, расчет параметров стрелки выполняется в следующем порядке: определяются радиусы R'₀ и R"₀ по формулам (2.1) и (2.2); sin_н по формуле (2.3); длина боковой строжки _v и угол _v по формулам (2.5) или (2.6).

Стрелочный угол определяется в соответствии с рис. 2.3 по формулам:

(2.12)

Размещено на http://www.allbest.ru/

2

Рисунок 2.3. Схема к определению стрелочных углов

Ордината и желоб в корне остряка рассчитываются соответственно по формулам:

(2.13)

где v₀ - ширина головки острякового рельса на расчетном уровне.

Длина прямого остряка

(2.14)

Решение:

B=0.034+0.386+1.039=1.459

Ф₁=0,386

l_0-1=520265 (0.0407-0.034)=3485,77мм

ф₂=1,039

U=520265(0.9995-0.99936)+327574 (0.99936-0.999)=190.76

t= 190.76-73= 117.76

l_0-1= 520265( 0.0407-0.034)=3485,77мм

l_0-2= 327574(0.0454-0.0407)=1539,6мм

l₀= 3485,77+1539,6=5025,38мм

2.4 Расчет длины рамного рельса

Рамные рельсы - основа стрелки, они отличаются от стандартных наличием крепежных отверстий, а также подстрожкой боковой грани головки рельса для укрытия остряка от удара гребней колес подвижного состава. Полная длина рамных рельсов зависит от длины остряка, типа корневого крепления, а также принятых длин переднего и заднего вылетов рамного рельса. При этом длину рамного рельса стремятся принимать равной длине нормального типового рельса

, (2.15)

где m₁ - передний вылет рамного рельса; l'₀ - длина прямолинейного остряка; m₂ - хвостовой вылет рамного рельса - расстояние от корня остряка до хвостового стыка рамного рельса.

Длина переднего вылета рамного рельса должна удовлетворять требованиям плавности отвода уширения колеи от стыка рамного рельса до острия остряков (рис. 2.4)

, (2.16)

где S_в, S_а - соответственно ширина колеи в острие остряков и в переднем стыке рамного рельса (прил. 1, табл. 1); i - уклон отвода ширины колеи, i 0,001-0,003.

Кроме этого, минимальные размеры m₁ и m₂ ограничиваются конструктивным оформлением стыков

(2.17)

где l_н - длина накладки (прил. 1, табл. 3); - стыковой зазор в стыке рамного рельса, = 810 мм; Z - расстояние от конца накладки до начала остряков, запас на случай продольного перемещения остряков, Z = 2025 мм; _к - стыковой зазор в корне остряка, _к = 5 мм, при гибких остряках _к = 0 мм; с - стыковой пролет, для рельсов Р65, Р75 с = 420 мм, для Р50 с = 440 мм.

Размещено на http://www.allbest.ru/

2

Рисунок 2.4. Схема к определению эпюры брусьев под стрелкой

Окончательно размеры m₁ и m₂ определяются количеством и величиной пролетов между осями брусьев, кроме этого, при расчете учитывается смещение начала остряка относительно оси переводного бруса, m₀ = 41 мм (рис. 2.4)

(2.18)

где n₁ и n₂ - соответственно число пролетов под передним и задним вылетами рамного рельса; b - пролет (расстояние) между осями брусьев, b = (0,91,0)a_пер, где а_пер - расстояние между осями шпал на перегоне (табл. 2.2).

В настоящее время с целью упрощения механизированной укладки стрелочных переводов с гибкими остряками, заранее собранных на стендах, корневой стык остряка располагают в одном створе с хвостовым стыком рамного рельса. В этом случае m₂ = 0 (прил. 2).

Число пролетов под передним вылетом рамного рельса n₁ назначается в зависимости от марки стрелочного перевода. Приближенно марка стрелочного перевода равна . При марках от 1/9 до 1/11 число пролетов n₁ = 15, при более крутых марках - 1/6 -1/8 - n₁ = 610.

Таблица 2.2 Расстояние между осями шпал

Эпюра шпал на перегоне, шт./км	2000	1840	1600
Расстояние между осями промежуточных шпал апер, мм	500	545	630

Число промежуточных пролетов n₁, n₂ и их размеры b подбираются так, чтобы удовлетворялись равенства (2.18).

Полученную по формуле (2.15) длину рамного рельса следует сопоставить с длиной стандартного рельса. При разнице между ними менее 1 м необходимо принять рамный рельс стандартной длины (12,5 или 25,0 м), при этом уточняется расстояние m₁ по формуле

. (2.19)

После определения длины рамного рельса распределяются брусья под остряком. Под остряком раскладка брусьев производится с учетом следующих условий.

Пролет, в котором располагается переводная тяга (при гибких остряках 2-3 пролета), принимается b' = 600 мм, остальные пролеты - в пределах b = (0,91,0)a_пер. Число пролетов (рис. 2.4) величиной b составит

. (2.20)

После округления n_c до целого числа размер b корректируется таким образом, чтобы величина всех пролетов была равна числу, кратному 5 мм, за исключением 1-2 пролетов.

Пример. При эпюре шпал 1840 шт./км пролет b может быть принят равным от 490 до 545 мм.

Используя выше указанные параметры, определяем длину рамного рельса:

По формуле 2.18 определяем величины m₁ и m₂.

Принимаем, что под передним вылетом рамного рельса располагается 5 пролетов. Тогда:

m₁=(420-8)/2 + 5*500-41 = 2665мм

При определении заднего вылета рамного рельса принимают число пролетов n₂=2, а величину пролета между брусьями b=500мм, т.е. такую же, как и под передним вылетом.

m₂= 2*500+(420+6) /2+(420-8)/2= 1000+213+206=1419мм

Полная длина рамного рельса будет:

l_pp= 2665+5025.28+1419=9109.3мм

3. Засчет параметров крестовинной части

Известно, что марка стрелочного перевода равна марке крестовины. Марка крестовины - это тангенс угла , образованного рабочими гранями сердечника крестовины (рис. 3.1), т. е. , где N - показатель марки. Показатель марки всегда целое число.

Рисунок 3.1. Схема к определению марки стрелочного перевода

Расчет параметров крестовинной части стрелочного перевода выполняется в такой последовательности:

- определение марки крестовины;

- расчет размеров крестовины (переднего h и заднего Р вылетов) и длины крестовины l_кр;

- расчет длины контррельсов l_к-р и усовиков l_у.

3.1 Угол и марка крестовины

В задании на разработку эскизного проекта стрелочного перевода задана скорость движения подвижного состава на боковой путь V_б, которая была использована для определения радиусов остряка и переводной кривой (R'₀ и R"₀).

Угол крестовины определяют из уравнения проекции расчетного контура стрелочного перевода на вертикальную ось (рис. 3.1). В расчетный контур входят криволинейный остряк (АС), переводная кривая (СД) и прямая вставка (ДО). Проекция расчетного контура на вертикальную ось равна ширине колеи в конце стрелочного перевода S_к (рис. 3.1).

При известном значении проекции остряка U уравнение проекции расчетного контура имеет вид

, (3.1)

где S_к - ширина колеи в конце стрелочного перевода (прил.1, табл.1); d - длина прямой вставки. Остальные обозначения приведены на рис. 3.1.

В уравнении (3.1) при расчете стрелочного перевода с гибкими остряками следует подставлять вместо U и соответственно значения U_n и _n [см. формулы (2.9) и (2.10)].

Из уравнения (3.1) видно, что угол крестовины соответственно и марка зависят от радиуса переводной кривой R"₀ и прямой вставки d. Радиус переводной кривой в свою очередь находится в прямой зависимости от заданной скорости движения поездов на боковой путь [(формула (2.2)]. В конечном итоге марка стрелочного перевода зависит от заданной скорости движения на боковой путь.

Прямая вставка обеспечивает прямолинейное направление движения экипажа до входа его в горло крестовины и исключает изгиб усовиков. Из уравнения (3.1) выделяются составляющие, независящие от угла :

. (3.2)

Уравнение (3.1) примет вид

. (3.3)

В уравнении (3.3) два неизвестных: и d, поэтому ориентировочно задаются длиной прямой вставки d_min, которая зависит от заданной конструкции крестовины, т. е. следует принять такую длину прямой вставки, которая была бы больше длины переднего вылета крестовины на величину, равную половине длины накладки:

, (3.4)

где D и G - конструктивные параметры, обеспечивающие сборку переднего стыка крестовины (прил.1, табл. 2); l_н - длина накладки (прил. 1, табл. 3); n_min - постоянный запас, n_min = 0,5 м; N - показатель марки, ориентировочно равен .

Принимая в формуле (3.3) d = d₀, получаем уравнение, в котором неизвестным является угол крестовины = ₀.

Решая уравнение (3.3) относительно ₀, получим следующую систему уравнений:

 (3.5)

Полученный таким образом показатель марки крестовины N₀ округляют до целого числа N в большую сторону, но возможно округление (в обоснованных случаях) в меньшую сторону.

По принятому показателю марки крестовины N определяется угол крестовины () и уточняется длина прямой вставки по формуле

. (3.6)

Прямая вставка в стрелочном переводе устраивается,

- чтобы обеспечить возможность прямолинейного направления экипажа еще до входа на первый изгиб усовиков, т. е. в горло крестовины;

- удалить возможный удар колеса от переднего стыка крестовины;

- избежать изгиб усовика, т. е. иметь симметричную крестовину;

- иметь одинаковые в плане контррельсы как по прямому пути, так и по боковому.

Если прямая вставка d d_min, то для дальнейшего расчета перевода можно принять полученную марку 1/N и радиус переводной кривой, равный R"₀. При проектировании следует иметь в виду, что наличие слишком большой прямой вставки (на несколько метров больше ее минимальной длины) ведет к увеличению длины стрелочного перевода. В этом случае желательно повторить расчет при близких, но меньших значениях показателя марки.

При решении этого вопроса следует стремиться к тому, чтобы прямая вставка при принятой марке крестовины была больше переднего вылета крестовины h на величину более половины длины накладки.

Однако в пологих стрелочных переводах марок 1/18 и 1/22 допускается изгиб усовиков, т. е. допускается d < d_min с целью сохранения заданной скорости движения на боковое направление и кривизны переводной кривой, равной 1/R"₀ (прил. 2).

3.2 Основные размеры жестких крестовин

Выполняется подробный расчет с установлением минимальных размеров переднего h_min и заднего P_min вылетов крестовины, практической длины в целом l_кр с одновременным проектированием эпюры брусьев под крестовиной.

Минимальная длина крестовины определяется в зависимости от ее типа, конструкции, марки и из условия обеспечения некоторых конструктивных требований.

Минимальная длина передней (усовой) и задней (хвостовой) частей крестовины определяется из условия их стыкования с примыкающими путевыми рельсами. При обычном накладочном стыке длина передней части сборной крестовины с неподвижным сердечником типа общей отливки сердечника с наиболее изнашиваемой частью усовиков дает возможность установки, смены и содержания деталей (особенно первого болта) в переднем стыке крестовины при двухголовых накладках. Это обеспечивается при соблюдении размера G (прил. 1, табл. 2), (рис. 3.2).

Рисунок 3.2. Расчетная схема для определения длины сборной крестовины с литым сердечником

Минимальная длина передней части такой крестовины определяется по формуле

, (3.8)

где В_п - ширина подошвы рельса; В_г - ширина головки рельса; 2V - минимальное расстояние между сходящимися рельсами - усовиками в сечении по оси крайнего к горлу крестовины стыкового болта; - стыковой зазор,  = 010 мм; х - расстояние от торца накладки до оси первого болтового отверстия в ней.

Все упомянутые выше величины даны в прил.1, табл. 3.

Переднюю часть цельнолитой крестовины принимают такой длины, чтобы накладки в стыке, расположенные с внешних сторон усовиков, не заходили за первый изгиб усовиков, т. е. за горло крестовины, где оно имеет размер t_г (прил.1, табл. 4), (рис. 3.3):

. (3.9)

Минимальная длина задней части крестовины (сборной и цельнолитой) определяется возможностью расположения двух рельсов за крестовиной без строжки их подошвы (рис. 3.2, 3.3)

, (3.10)

где 2 - расстояние между подошвами рельсов, 2 510 мм.

Рисунок 3.3. Расчетная схема для определения длины цельнолитой крестовины

Теоретическая (минимальная) длина крестовины определяется по формуле

.

Полученные минимальные значения h_min, P_min следует откорректировать с учетом размещения переводных брусьев под крестовиной, т. е. определить практические размеры крестовины. При этом следует предусмотреть укладку брусьев в сечении, где ширина сердечника крестовины равна 20 мм (в этом сечении происходит перекатывание колеса с усовика на сердечник), далее в стыках крестовины.

В современных стрелочных переводах стыки располагаются навесу, но при этом для выравнивания вертикальных прогибов под стыки укладывают мостики. Зазоры в стыках равны 0. Прогрессивным решением является устройство сварного стыка в месте примыкания путевых рельсов к хвостовой части крестовины, что существенно снижает динамические воздействия в этом месте и расстройство пути. Брусья под крестовиной укладывают перпендикулярно биссектрисе угла крестовины .

Из рис. 3.4 видно, что практические длины обеих частей крестовины h' и P' по направлению биссектрисы ее угла составляют

(3.11)

где 20N - расстояние от математического центра до оси бруса, расположенного в сечении сердечника в 20 мм; n₁, n₂ - количество пролетов соответственно под передним и задним вылетом крестовины; b, с - расстояния между осями брусьев.

Расстояния между осями промежуточных брусьев b принимаются одинаковыми, кратными 5 мм, как под передним, так и под задним вылетом крестовины в пределах b = (0,91,0)a_пер.

Количество пролетов n₁ и n₂ должно быть подобрано таким образом, чтобы практическая длина каждой части крестовины была больше или равна минимальной длине при обязательном выполнении условий:

(3.12)

Размещено на http://www.allbest.ru/

2

Рисунок 3.4. Расчетная схема для определения практической длины крестовины

Практическая длина переднего и заднего вылетов, полная длина крестовины l_кр измеряются вдоль рабочих граней и определяются по формулам:

(3.13)

После завершения расчета крестовины рекомендуется сравнить полученные параметры с соответствующими им значениями типовых крестовин, эксплуатируемых на магистральных линиях России (прил.1, табл. 7).

3.3 Размеры контррельсов и усовиков

Контррельсы устанавливают для обеспечения безопасного прохода экипажей в зоне вредного пространства (оно находится между горлом крестовины и практическим острием крестовины). Расстояние между рабочей гранью контррельса и сердечником крестовины должно быть не менее 1472 мм для предотвращения ударов гребней колес колесных пар с максимальными размерами в острие сердечника крестовины, а расстояние между рабочей гранью усовика и рабочей гранью контррельса - не более 1435 мм, чтобы колесные пары (с минимальной насадкой колес, мм) проходили свободно, без заклинивания.

3.3.1 Ширина желобов у контррельса и в крестовине

С учетом допусков на износ контррельсов и на монтажные неточности установлена нормальная ширина желоба у контррельса t_к = 44 мм с допусками -2, +3 мм (t_к-min = 44-2 = 42 мм, рис. 3.5).

Рисунок 3.5. Контрольные расстояния в крестовине

Ширина желоба в крестовине определяется условием безопасного прохода колесной пары с минимальной насадкой Т_min = 1435 мм при максимально допустимой ширине колеи в крестовине S_и=1523 мм и минимально допустимом желобе в контррельсе (рис. 3.5).

Ширина желоба в крестовине от сечения сердечника 20 мм до сечения 50 мм равна t_y = 46 мм с допуском на содержание 2 мм. Нормы ширины желобов в стрелочных переводах для колеи 1520 мм приведены в прил. 1, табл. 4.

3.3.2 Длина контррельсов и усовиков крестовины

Общую длину контррельса l_к-р (рис. 3.6) определяют по формуле

. (3.14)

Длина участка контррельса l₁ с постоянным желобом мм (рис. 3.6) должна перекрывать расстояние от горла крестовины t_г до сечения сердечника, имеющего ширину 40 мм с запасом по 100300 мм с каждой стороны:

, (3.15)

где t_г - ширина желоба в горле крестовины (прил. 1, табл. 1, 2); 40 мм -ширина сердечника крестовины, где предполагается полная передача вертикального давления от колеса на сердечник крестовины.

Размещено на http://www.allbest.ru/

2

Рисунок 3.6. Расчетная схема к определению длины усовиков и контррельсов

От концов участка l₁ делают отводы контррельса под углом ₂ (угол удара) и на конце участка l₂ ширину желоба устанавливают равной 64 мм:

, (3.16)

, (3.17)

где W_к-о - величина, пропорциональная потере кинетической энергии при ударе гребня набегающего колеса в отвод контррельса (табл. 1.1); V_пр - скорость движения экипажа по прямому направлению, м/с (по заданию).

Длину раструбной части контррельса l₃ принимают равной 150200 мм, а ширину желоба в конце контррельса - 86 мм.

По конструктивным соображениям торец контррельса не должен доходить до стыка на расстояние, равное половине длины накладки.

При назначении длины контррельсов для стрелочных переводов пологих марок следует иметь в виду, что длина контррельса, определенная по формуле (3.14), может оказаться намного меньше длины крестовины. В этом случае длину средней части контррельса l₁ увеличивают, но так, чтобы общая длина контррельса была не меньше длины крестовины на 1500 мм.

Общая длина усовиков согласно рис. 3.6 составляет

, (3.18)

где l_y-1 - длина первой отогнутой части усовика, ; h - передний вылет крестовины; t_г - желоб в горле крестовины; х₁ - длина второй части усовика, ; l_y-2 - длина третьей части усовика, ; sin_y - синус угла удара, ; W_y-o - показатель потери кинетической энергии при ударе гребня набегающего колеса в отвод усовика (табл. 1.1); l_y-3 - принимается равной 150200 мм.

4. Расчет основных геометрических размеров стрелочного перевода

К основным геометрическим размерам стрелочного перевода относятся: теоретическая длина перевода L_т и полная L_п; осевые размеры; ординаты переводной кривой; длины рельсовых нитей и ширина колеи в пределах перевода.

4.1 Теоретическая и полная длины стрелочного перевода

Теоретическая длина - это расстояние от начала остряка до математического центра крестовины или проекция расчетного контура стрелочного перевода (АСВДО) на горизонтальную ось (рис. 4.1). В расчетный контур входит криволинейный остряк, переводная кривая и прямая вставка перед математическим центром стрелочного перевода.

Рисунок 4.1. Схема к расчету основных геометрических размеров перевода

Проекция остряка АСВ на горизонтальную ось l'₀ определена раньше (пп. 2.3.3, 2.3.4), проекция переводной кривой равна разнице катетов Д'Д и В'В (рис. 4.1, треугольники с вершинами В'ВО' и Д'ДO'). Из Д'ДO' определяется проекция прямой вставки Д"O. Итак,

. (4.1)

Полная длина стрелочного перевода - это расстояние от переднего стыка рамного рельса до заднего стыка крестовины

, (4.2)

где m₁ - передний вылет рамного рельса; Р - практическая длина заднего вылета крестовины.

Расчетная схема (рис. 4.1) построена по рабочей грани рельсов.

4.2 Осевые размеры стрелочного перевода

Имея значения марки стрелочного перевода 1/N, теоретической L_т и полной длины L_n, находят осевые размеры а₀, b₀, a, b стрелочного перевода, необходимые для разбивки его на месте укладки (рис. 4.1, 4.2).

Размещено на http://www.allbest.ru/

2

Рисунок 4.2. Схема к расчету осевых размеров перевода

Центр стрелочного перевода Ц - это точка пересечения осей бокового, прямого путей и биссектрисы крестовинного угла. Математический центр О - точка пересечения рабочих граней сердечника крестовины.

Осевой размер b₀ определяется из прямоугольного треугольника ЦЦ'O

. (4.3)

Осевой размер а₀ - это расстояние от центра стрелочного перевода Ц до начала остряка

. (4.4)

Осевые размеры а и b (рис. 4.1, 4.2) соответственно равны

(4.5)

4.3 Ординаты переводной кривой

Для точной постановки переводной кривой в плане рассчитывают ординаты переводной кривой. За центр системы координат принимают точку на рабочей грани рамного рельса против корня остряка. Ордината переводной кривой у₀ в этой точке равна проекции криволинейного остряка на вертикальную ось, т. е. .

Абсцисса конца переводной кривой, т. е. проекция переводной кривой на горизонтальную ось (рис. 4.3), определяется как

. (4.6)

Ординаты переводной кривой у_n в точках с заданными абсциссами х_п (рис. 4.3) определяют по формуле

, (4.7)

где - стрелочный угол; _п - угол в точке переводной кривой, соответствующий конкретной абсциссе х_п, определяемый через sin_n, т. е.

.

При расчете стрелочных переводов с гибкими остряками в формулы (4.6) и (4.7) вместо подставлять _п и вместо U - проекцию остряка на вертикальную ось U_n.

Абсциссы х_п назначают с шагом 2000 мм. Для контроля вычислений по формуле (4.7) ординаты в конце переводной кривой у_кк определяют по формуле

, (4.8)

Расчет ординат переводной кривой сводят в табл. 4.1.

Таблица 4.1. Расчет ординат переводной кривой

хп, мм			n, градусы	cosn		yп, мм
1	2	3	4	5	6	7
х0=0	0	sin		cos	0	у0=U
х1=2000
х2=4000
…
хn=хкк		sin		cos		укк

Примечание. Значения столбцов 2-6 вычисляются с точностью до 6 знаков после запятой.

Рисунок 4.3. Схема к расчету координат переводной кривой

4.4 Длины рельсовых нитей стрелочного перевода

Для расчета длин рельсовых нитей L₁, L₂, L₃, L₄ стрелочного перевода вычерчивают расчетную схему по осям рельсов (рис. 4.4). Расчет длин рельсовых нитей выполняют по следующим формулам:

(4.9)

где L_n и L_т - полная и теоретическая длины стрелочного перевода; l_рр - длина рамного рельса; R'₀ и R"₀ - соответственно радиусы в зоне возможных ударов и за ней; _к и - величины зазоров; В_г - ширина головки рельса; , , _v, _н - соответственно угол крестовины, стрелочный угол, угол в конце строжки остряка, начальный стрелочный угол в радианах; l'₀ - длина прямого остряка; h, P - практическая длина переднего и заднего вылета крестовины; S_в, S_e - ширина колеи (прил. 1, табл. 1).

Рисунок 4.4. Схема к расчету длин рельсовых нитей

4.5 Ширина колеи

Ширину колеи в стрелочном переводе обычно назначают из условий вписывания подвижного состава. В курсовом проекте назначение ширины колеи в ответственных сечениях перевода производится по нормам содержания стрелочных переводов, проверенных многолетним опытом их эксплуатации. Эти сечения и численные значения ширины колеи типовых переводов приведены в прил.1, табл.1.

5. Проектирование схемы укладки и схемы геометрических размеров стрелочного перевода

Схема укладки и схема геометрических размеров стрелочного перевода являются основными документами, согласно которым укладывают и содержат стрелочный перевод. Схемы вычерчиваются в масштабе 1:100. На них указывают все размеры, полученные расчетом и принятые конструктивно.

Для составления схемы укладки рельсовые нити L₁, L₂, L₃, L₄ раскраивают на рельсы стандартной длины и рельсовые рубки. Проектируют раскладку переводных брусьев, т. е. определяют расчетом количество брусьев разной длины (комплект брусьев), их местоположение, расстояние между осями брусьев.

5.1 Раскрой рельсовых нитей на соединительных путях стрелочного перевода

При раскрое рельсовых нитей L₁, L₂, L₃, L₄ на рельсы стандартной длины (12,5 и 25 м) и рельсовые рубки необходимо выполнять следующие условия:

1) рельсовые рубки должны быть максимальной длины, стандартная минимальная длина рубки равна 6246 мм;

2) количество стыков должно быть сведено к минимуму. Особенно это требование важно при проектировании переводов для высокоскоростного движения поездов и переводов на железобетонном подрельсовом основании с гибкими остряками на которых все стыки, за исключением изолирующих, должны быть сварными;

3) величину стыковых зазоров принимают равной 8-10 мм. В корне остряка _к = 5 мм (при гибких остряках _к = 0). Зазоры в передней и хвостовой частях крестовины всех стрелочных переводов равны 0;

4) на стрелочных переводах, рассчитанных на включение их в централизованное управление, стрелку изолируют от примыкающего пути и от крестовинной части. Для этого на соединительных путях устанавливают изолирующие стыки (рис. 5.1) попарно: 1, 4 и 2, 3 со смещением на расстояние не более 1,5 м. В этом случае тележка вагона с самой короткой жесткой базой не сможет разместиться между изолирующими стыками. В противном случае сигналы не будут показывать занятость пути;

5) при механизированной укладке стрелочных переводов (с применением машин тяжелого типа), раскрой плетей должен быть таким, чтобы весь стрелочный перевод можно было бы разделить на блоки (рамный, средний и крестовинный). В этом случае корневые стыки остряков и задние стыки рамных рельсов лучше располагать в одном створе. То же относится к передним и хвостовым стыкам крестовины: их желательно располагать в одном створе со стыками ходовых рельсов, расположенных вдоль контррельсов. Возможны и другие варианты расположения стыков (см. прил. 2).

Размещено на http://www.allbest.ru/

...