Проектирование и расчет рельсовой колеи и обыкновенного одиночного стрелочного перевода

Введение…………………………………………………………………. 3 1 Проектирование и расчет рельсовой колеи………………………….. 4 1.1 Определение возвышения наружного рельса в кривой……… 4 1.2 Определение оптимальной ширины колеи…………………… 5 1.3 Проектирование переходных кривых………………………… 8 2 Проектирование обыкновенного одиночного стрелочного перевода.. 10 2.1 Определение марки крестовины………………………………. 10 2.2 Определение длины крестовины……………………………… 14 2.3 Расчет стрелки…………………………………………………… 17 2.4 Основные размеры для разбивки стрелочного перевода……. 21 2.5 Определение длины рельсов соединительной части………….. 24 Заключение……………………………………………………………….. 26 Литература………………………………………………………………… 27 Графическая часть: лист А1 – схема стрелочного перевода.

ВВЕДЕНИЕ

Самыми сложными по конструкции устройствами в путевом хозяйстве являются стрелочные переводы. Поэтому к расчетам конструкции стрелочных переводов предъявляются особые требования для обеспечения заданных параметров. Целью выполнения курсовой работы является закрепление теоретических и практических знаний полученных в процессе обучения. Для этого необходимо спроектировать и рассчитать рельсовой колее и обыкновенный одиночный стрелочный перевод. В процессе выполнения курсовой работы будут использованы рекомендованная литература, конспекты лекций и ресурсы Интернет. 1 ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ РЕЛЬСОВОЙ КОЛЕИ Исходные данные – тип подвижного состава: ; – радиус кривой: ; – угол поворота линии: ; – скорости движения поездов: а) пассажирских: ; б) грузовых (макс): ; в) грузовых (мин): .

1.1 Определение возвышения наружного рельса в кривой

Определяем , ниже которого возвышение не может быть по условиям безопасности, исходя из непревышения непогашенного ускорения : (1.1) где – максимальная скорость пассажирского поезда; – радиус кривой. Полученное значение округляем до . Подсчитываем , меньше которого возвышение нежелательно по технико-экономическим соображениям, исходя из непревышения: (1.2) где – максимальная скорость грузового поезда. Вычисляем , больше которого возвышение нежелательно по технико-экономическим соображениям, исходя из непревышения : (1.3) – минимальная скорость грузового поезда. Полученное значение округляем до . Определяем установленное возвышение : .

1.2 Определение оптимальной ширины колеи

При определении оптимальной ширины колеи за исходную принимают схему свободного вписывания. На рисунке 1.1 представлена схема такого вписывания для двухосной тележки. Точкой 0 обозначен центр вращения тележки. При свободном вписывании он находится на задней оси и внутреннее колесо этой оси своим гребнем касается внутренней нити кривой, не взаимодействуя с ней. Рисунок 1.1 Схема свободного вписывания двухосной тележки в кривую Оптимальная ширина колеи, определяется по формуле: (1.4) где – максимальная ширина колесной пары (для локомотивов и тепловозов ); – стрела изгиба, мм, наружного рельса при хорде АВ; – поперечные разбеги крайних осей; – допуск на сужение колеи. (1.5) где – расстояние от центра 0 вращения тележки до геометрической оси первой колесной пары, равное в данном случае длине жесткой базы ; – радиус кривой; – расстояние от оси первой колесной пары до точки касания гребня колеса с рельсом, определяемое по формуле: (1.6) где – радиус колеса; – расстояние от поверхности катания до точки прижатия гребня к боковой грани головки рельса (глубина касания); – угол наклона рабочей поверхности гребня колеса к горизонту; . Принимаем:

1.3 Проектирование переходных кривых

Прямые и круговые кривые во избежание внезапного возникновения центробежной силы плавно сопрягают с помощью переходных кривых (ПК). Длина переходной кривой определяется из условия равномерного отвода возвышения: (1.7) Где –расчетное возвышение; – нормативный уклон отвода возвышения, выбирается в зависимости от скорости движения поездов. Расчетная длина переходной кривой округляется в большую сторону до значения кратного 10 м. . Определяем угол поворота линии в пределах переходной кривой: Проверяем возможность разбивки ПК по зависимостям: где – угол поворота линии. Определяем обобщенный параметр переходной кривой: Координаты и определяем по формуле: Расчет промежуточных координат ПК ведется в табличной форме. По результатам расчетов строим график переходной кривой.

x	y
0	0
5	0,00034925
10	0,00279407
15	0,00943000
20	0,02235261
25	0,04365744
30	0,07544006
35	0,11979603
40	0,17882089
45	0,25461022
50	0,34925956

2 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОБЫКНОВЕННОГО ОДИНОЧНОГО СТРЕЛОЧНОГО ПЕРЕВОДА

Исходные данные – : максимальная скорость движения по боковому пути; – : потеря кинетической энергии при ударе в остряк; – : постоянно действующее центробежное ускорение подвижного состава в пределах остряка; – : внезапно появляющееся центробежное ускорение подвижного состава при въезде на остряк; – : ширина головки остряка на расчетном уровне; – : часть длины переднего вылета крестовины, не зависящая от ее угла; – : часть длины переднего вылета крестовины зависящая от марки крестовины; – минимальная длина прямой вставки перед крестовиной. Рельс , крестовина сборная.

2.1 Определение марки крестовины

В начале определяем параметры криволинейного остряка (рисунок 2.1). Начальный угол остряка : (2.1) Радиус остроганной части: (2.2) Принимаем Радиус неостроганной части остряка : (2.3) Принимаем Угол острожки остряка : (2.4) Определяется часть длины прямого участка перед сердечником – (рисунок 2.2): (2.5) Вспомогательный угол : (2.6) Рисунок 2.1 Криволинейный остряк секущего типа Рисунок 2.2 Расчетные параметры крестовины Сумма членов уравнения проекции расчетного контура стрелочного перевода, не зависящих от угла крестовины: (2.7) Вспомогательный угол : (2.8) Угол крестовины: Проверка: (2.9) Марка крестовины: Марка крестовины округляется до целого, затем находится окончательное значение угла : Округляем марку крестовины – . Тогда угол : Длина прямой вставки:

2.2 Определение длины крестовины

Длина крестовины зависит от конструкции крестовины и ее марки. Длина крестовины состоит из длины переднего вылета и длины заднего вылета (рисунок 2.3): (1.10) Рисунок 2.3 Схема цельнолитой крестовины Вначале определяем минимальную теоретическую длину крестовины. Затем из условия раскладки брусьев под крестовиной определяется практическая длина крестовины. Для цельнолитой крестовины минимальная длина переднего вылета определяется из конструктивного условия расположения накладок (накладки не должны заходить за первый изгиб усовиков). Длина заднего вылета определяется также условием примыкания двух рельсов к торцу крестовины: (2.11) где – ширина желоба в горле крестовины; –расстояние от точки изгиба усовика до торца накладки; – длина стыковой накладки. (2.12) – ширина подошвы рельса Р50; – ширина головки рельса Р50; – зазор между подошвами примыкающих рельсов. Минимальная длина переднего и заднего вылетов крестовины служит ориентиром при определении практической длины крестовины по условию раскладки брусьев. Практическая длина крестовины во всех случаях больше минимальной. Для определения практической длины крестовины необходимо вычертить схему расположения брусьев под крестовиной (рисунок 2.4). При раскладке брусьев необходимо учитывать, что: 1. Математическое острие крестовины должно располагаться на оси бруса; 2. Брусья располагаются перпендикулярно биссектрисе угла крестовины; Рисунок 2.4. Схема расположения брусьев под крестовиной 3. Расстояние между осями брусьев должно быть одинаковым, кратным 5 мм и равным , где – расстояние между шпалами на перегоне при эпюре шпал 1840 шт/км: 4. Расстояние между осями стыковых брусьев при рельсах Р50. Для определения числа пролетов под передним и задним вылетами необходимо найти проекцию минимальной длины пролетов на биссектрису угла крестовины. Затем определяем минимальное число пролетов под передним и задним вылетами между стыковыми и центральными брусьями. Полученные значения и округляются до целого значения в большую сторону. (2.13) (2.14) После этого определяем практическую длину переднего и заднего вылетов: (2.15) (2.16) Практическая длина крестовины: (2.17)

2.3 Расчет стрелки

Длину острожки остряка определяем по формуле: (2.18) Принимаем длину остряков равной целому числу марки крестовины – . Остряк бокового направления принимается криволинейным двойной кривизны секущего типа. Длину кривого и прямого остряка принимаем одинаковой. При определении полного стрелочного угла вначале вычисляем длину дуги остроганной части остряка: (2.19) где и – углы в радианах. Угол, стягивающий длину дуги неостроганной части остряка: (2.20) Полный стрелочный угол равен: (2.21) Для определения длины рамного рельса необходимо вычертить схему расположения брусьев под стрелкой и определить порядок раскладки брусьев (рисунок 2.5). Вначале на схеме показывается положение стыковых и флюгарочных брусьев, обозначается передний вылет рамного рельса q, длина проекции остряка на рамный рельс, задний вылет рамного рельса m2 . Рисунок 2.5 Схема определения длины рамного рельса Флюгарочные брусья располагаются так, что острие остряка находится на флюгарочном брусе на 41 мм ближе оси бруса к переднему стыку (см. рисунок 2.5). Длина переднего вылета рамного рельса принимается такой, чтобы под ним умещалось от одного до восьми целых пролетов α=(0,8 – 0,95)αпер , в зависимости от марки перевода. Передний и задний стыки рамного рельса должны находиться соответственно от остряка и от корня остряка на расстоянии достаточном для гашения влияния повышенного динамического воздействия на путь в стыках от колес подвижного состава. Таким образом: (2.22) где – число промежуточных пролетов под передним вылетом рамного рельса при марке крестовины N более1/11; – нормальный стыковой пролет, принимается равным при рельсах Р50; – величина стыкового зазора; – расстояние от оси первого флюгарочного бруса до острия остряка. Проекция остряка на рамный рельс определяется по выражению: (2.23) Далее принимается длина рамного рельса. (2.24) Она должна быть кратной 6,25 м до большего значения: Количество пролетов под остряком определяется по выражению: (2.25) Количество пролетов под задним вылетом рамного рельса: (2.26) Дробная часть числа пролетов n0 и nз распределяется так между шпальными пролетами, чтобы соблюдалось условие α=(0,8÷0,95)αпер.

2.4 Основные размеры для разбивки стрелочного перевода

Основные разбивочные параметры стрелочного перевода приведены на рисунке 2.6. Теоретическая длина перевода определяется по формуле: (2.27) Рисунок 2.6 Основные разбивочные параметры стрелочного перевода Практическая длина перевода определяется по выражению: (2.28) Малые полуоси перевода: расстояние от математического острия крестовины до центра перевода и расстояние от острия до центра перевода, соответственно равны: (2.29) Большие полуоси перевода: (2.30) (2.31) Ординаты переводной кривой определяются для разбивки ее при укладке перевода. За начало координат принимается точка на рабочей грани рамного рельса против корня остряка (т. А на рисунке 2.7). Рисунок 2.7 Схема переводной кривой Абсциссы определяются вдоль рамного рельса в точках, расположенных через два метра друг от друга. Конечная абсцисса определяется по формуле: (2.32) Начальная ордината в корне остряка: (2.33) Текущие ординаты определяются по формуле: (2.34) где – радиус переводной кривой (принимаем ); – угол, соответствующий данной абсциссе . (2.35) Таким образом: (2.36) Конечную ординату в этой таблице необходимо проверить по выражению: (2.37)

2.5 Определение длины рельсов соединительной части

Рисунок 2.8 Схема рельсовых нитей соединительной части перевода На рисунке 2.8, длины рельсовых нитей соединительной части обозначены . Они определяются по формулам: (2.38) (2.39) (2.40) Эти длины являются исходными для раскроя рельсовых нитей на отдельные рельсы. При раскрое необходимо учитывать следующие требования: 1. Возможность разборки его на три отдельных блока: стрелочная часть, соединительная, крестовинная часть; 2. В переводе должны максимально использоваться рельсы стандартной длины 12,5 и 25 м. 3. В соединительной части перевода при необходимости должны быть устроены изолирующие стыки. Изолирующие стыки на внешних рельсовых нитях перевода должны находиться в одном пролете между брусьями, и смещены до 1,5 м относительно изолирующих стыков на внутренних нитях, которые также устраивают «на весу» в одном пролете. 4. Стыковые зазоры принимают равными 8 – 10 мм, кроме зазоров в стыках крестовины которые равны нулю, и зазоров в корне остряков, которые принимают равными 0 – 5 мм. 5. Длина рельсовых рубок меньше 4,5 м не допускается. ЗАКЛЮЧЕНИЕ В курсовой работы было выполнено: – определено возвышения наружного рельса в кривой; – определена оптимальная ширины колеи; – спроектированы переходные кривые; – определена марка крестовины; – определена длина крестовины; – рассчитана стрелка; – определены основные размеры для разбивки стрелочного перевода; – определены длины рельсов соединительной части.

ЛИТЕРАТУРА

1. Железнодорожный путь: учебник для специалистов. Е.С. Ашпиз. – Москва: УМЦ по образованию на железнодорожном транспорте, 2013. 2. Железнодорожный путь. Т.Г. Яковлева. – М.: Транспорт, 2001 – 128 с. 3. Расчеты и проектирование железнодорожного пути: уч. пособие для студентов вузов ж.д. транспорта. В.В. Виноградов, А.М. Никонов, Т.Г. Яковлева и др. – М.: Маршрут, 2003.