Железнодорожное полотно (Расчёт верхнего строения пути на прочность)

Страницы работы

Содержание работы

МПС РФ

ПГУПС

Кафедра «Железнодорожный путь»

Курсовой проект

Тема «Железнодорожное полотно»

Выполнил: студент группы С- 002

Ромась А. В.

Проверил: Романов А. В.

Санкт- Петербург

2004 г.

Часть 1.

Расчёт ВСП  на прочность.

1.1   Основные расчётные характеристики пути и подвижного состава.

Таблица 1.

Наименование

Единицы измерения

Величина

Локомотив

2ТЭ116

Вагон

4-ёх- осный

Статические нагрузки от колеса на рельс

кН

110,4

100

Колёсная формула:

Расстояние между осями в тележке.

L1

L2

м.

м.

2(30- 30)

1,85

1,85

20- 20

 

1,85

1,85

Неподрессоренный вес к одному колесу

qk

кН

41,8

9,95

Жёсткость комплекта рессор

Жр

МН/м

1,8

2,0

Диаметр колеса по кругу катания

d

м

1,05

0,95

Скорость движения

V

м/с

33,3

27,8

Коэффициент, учитывающий влияние подуклонки и внецентренное приложение сил

f

Прямая

1,20

1,18

Кривая

    R= 500м

1,54

1,39

Расчётные характеристики пути

Таблица 2.

1.Тип рельса/прив. износ

мм

Прямая

Кривая

         R= 500м

Р65/6

Р65/6

2.Материал шпал

Дерево

3.Эпюра шпал/расстояние между осями шпал l(м)

1840/0,55

2000/0,50

4.Материал балласта

Щебень

5.Толщина балласта (м)

0,45

6.Модуль упругости подрельсового основания

U (МПа)

Лето

27

29,5

Зима

45

59,5

7.Коэффт. Относительной жёсткости подрельсового основания k=(U/4*EI)1/2 

Лето

1.1555

1.023

Зима

Момент инерции в вертикальной плоскости

Iв  (м4)

3208* 10-8

Момент сопротивления рельса относительно наиболее удалённого волокна на подошве рельса  Wn

417* 10-3

Геометрические характеристики поперечного сечения рельса (м)

ZT

bT

Zn

bn

7.69*10-2

0.075

9.71*10-2

0.150

Площадь подкладки W(м)

594*10-4

Площадь полу-шпалы с поправкой на изгиб Ωα (м)

0,2853

Коэфф- ты к расчёту на основной площадке зем. Полотна (м)

C1

C2

A4

0.271

0.122

0.188

0.271

0.122

0.224

Коэфф- ты к расчёту доп. Динамической силы инерции, возникающей при прохождении колесом неровности на пути

α1

ε

β

γ

1

1

1

1

1.2 Определение максимального динамического давления от колеса на рельс.

Pmaxдин = Pср+2,5S

Pср= Pст+ Pр^

Pр^=Pmax p* 0.75

Pmax p= Жр* Zmax

Zmax- максимальный прогиб рессор.

Для локомотива: Zmax= 7,9+ 10,368* 10-3*V2

Для 4-ёх– осного вагона: Zmax= 10.0+ 20.736*10-3*V2

                      Для локомотива: Zmax= 19,3* 10-3 (м.)

                      Для 4-ёх– осного вагона: Zmax= 26,025* 10-3 (м.)

Pmax p= Жр* Zmax

Для локомотива: Pmax p= 1,8*19,3* 10-3 * 106 = 34740  (Н.)

Для 4-ёх– осного вагона:Pmax p= 2,0* 26,025* 10-3 = 52050 (Н.)

Pр^=Pmax p* 0.75

Для локомотива: Pр^ = 34740* 0,75 = 26055 (Н.)

Для 4-ёх– осного вагона: Pр^ = 52050* 0,75 = 39037,5 (Н.)

Pср= Pст+ Pр^

Для локомотива:Pср=110,4*1000+ 26055= 136455 (Н.)

Для 4-ёх– осного вагона:Pср=100* 1000+ 39037,5= 139037,5 ( Н.)

S= (S2p+ S2нп+q1S2инк + (1- q1)*S2ннк )1/2

q1= 0,05

Sp

Sp= 0,08* Pр^

Для локомотива

Sp= 0,08* 26055=2084,4 (Н.)

Для вагона   

Sp= 0,08* 39037,5=31323 (Н.)

Для локомотива:

Sнп= 2,034* 10-5* α1* β* ε* γ*l*P^*(U/k)1|2*( qk)1|2* V

Лето: U= 27      в прямой

Лето: U= 29.5   в кривой

Зима: U= 57      в прямой

Зима: U= 59.5   в кривой

Sнп

Sнп= 2,034* 10-5* α1* β* ε* γ*l* Pср *(U/k)1|2*( qk)1|2* V

Летом в прямой

Sнп= 2,034* 10-5* 1* 1* 1* 1*0.55*136455*(27/1.155)1|2*(41,8*1000)1|2* 20.8=1.52*5.19*204.45=31387 (Н.)

Vкр

Vкр= 50,556* (U*g/k*qk)1/2

Vкр= 50,556* (27*9.81/1.155*41800)1/2=3.7  м/с

Так как  Vкр < Vдвиж то принимаем Ymax= 1.47

Sинк

Sинк= 0,5*106* Ymax*(U/k)*ai1* α0i

ai1* α0i= 0.047*10-2*0.433

Sинк= 0,5*106* 1,47*(27/1,155)* 0.047*10-2*0.433=3496,67 (Н.)

Sннк

Sннк=(6,739*10-3* α0i *U*V2(qk)1/2)/(d2(kU-326k2 qk*10-6)1/2)

Sннк=(6,739*10-3*0,433*27*20,82(41800)1/2)/(1,052(1,155*27-326*(1,155)2 *41800*10-6)1/2)=6321/3,607= 1752,6 (Н.)

S

S= (S2p+ S2нп+q1S2инк + (1- q1)*S2ннк )1/2

S= (2084.42+ 313872+0.05*(3496.67)2 + (1-0.05)*1752.62)1/2=(4344723+ 985143769+ 611335+ 2918026)1/2=31512 (Н.)

Pmaxдин

Pmaxдин = Pср+2,5S

Pmaxдин = 136455+2,5*31512= 215235 (Н.)

Летом в кривой

Sнп= 2,034* 10-5* 1* 1* 1* 1*0.50*136455*(29,5/1,023)1|2*(41,8*1000)1|2* 20.8=1,38*5.37*204.45=31514 (Н.)

Vкр

Vкр= 50,556* (U*g/k*qk)1/2

Vкр= 50,556* (29,5*9.81/1.023*41800)1/2=4,1  м/с

Так как  Vкр < Vдвиж то принимаем Ymax= 1.47

Sинк

Sинк= 0,5*106* Ymax*(U/k)*ai1* α0i

ai1* α0i= 0.047*10-2*0.433

Sинк= 0,5*106* 1,47*(29,5/1,023)* 0.047*10-2*0.433=4313 (Н.)

Sннк

Sннк=(6,739*10-3* α0i *U*V2(qk)1/2)/(d2(kU-326k2 qk*10-6)1/2)

Sннк=(6,739*10-3*0,433*29,5*20,82(41800)1/2)/(1,052(1,023*29,5-326*(1,023)2 *41800*10-6)1/2)=7613,718/4,08= 1866 (Н.)

S

S= (S2p+ S2нп+q1S2инк + (1- q1)*S2ннк )1/2

S=(4344723+ 993132196+ 0,05*18601969+(1- 0,05)* 3481956)1/2 = =31650 (Н.)

Pmaxдин

Pmaxдин = Pср+2,5S

Pmaxдин = 136455+2,5*31650= 215579 (Н.)

Для вагона

Летом в прямой

Sнп= 2,034* 10-5* 1* 1* 1* 1*0.55*139037,5*(27/1.155)1|2*(9,95*1000)1|2* 20.8=32,35* 4,83* 99,74= 15584,4 (Н.)

Vкр

Vкр= 50,556* (U*g/k*qk)1/2

Vкр= 50,556* (27*9.81/1.155*9,985)1/2=7,6  м/с

Так как  Vкр < Vдвиж то принимаем Ymax= 1.47

Sинк

Sинк= 0,5*106* Ymax*(U/k)*ai1* α0i

ai1* α0i= 0.047*10-2*0.433

Sинк= 0,5*106* 1,47*(27/1,155)* 0.047*10-2*0.433=3496,67 (Н.)

Sннк

Sннк=(6,739*10-3* α0i *U*V2(qk)1/2)/(d2(kU-326k2 qk*10-6)1/2)

Sннк=(6,739*10-3*0,433*27*20,82(9950)1/2)/(0,952(1,155*27-326*(1,155)2 *9950*10-6)1/2)=37673/ 5,183= 7268 (Н.)

S

S= (S2p+ S2нп+q1S2инк + (1- q1)*S2ннк )1/2

S= (9752879+242873523,4+ 611100,8+ 6904,6)1/2=15913 (Н.)

Pmaxдин

Pmaxдин = Pср+2,5S

Pmaxдин = 139037,5+ 2,5* 15913= 178821 (Н.)

Летом в кривой

Sнп= 2,034* 10-5* 1* 1* 1* 1*0.55*139037,5*(29,5/1.023)1|2*(9,95*1000)1|2* 20.8=29,41* 5,369* 99,74= 15743 (Н.)

Vкр

Vкр= 50,556* (U*g/k*qk)1/2

Vкр= 50,556* (29,5*9.81/1.023*9,985)1/2=8,3  м/с

Так как  Vкр < Vдвиж то принимаем Ymax= 1.47

Sинк

Sинк= 0,5*106* Ymax*(U/k)*ai1* α0i

ai1* α0i= 0.047*10-2*0.433

Sинк= 0,5*106* 1,47*(29,5/1,023)* 0.047*10-2*0.433=4313,4 (Н.)

Sннк

Sннк=(6,739*10-3* α0i *U*V2(qk)1/2)/(d2(kU-326k2 qk*10-6)1/2)

Sннк=(6,739*10-3*0,433*29,5*20,82(9950)1/2)/(0,952(1,023*29,5-326*(1,023)2 *9950*10-6)1/2)= 4114,149/ 5,174= 795 (Н.)

S

S= (S2p+ S2нп+q1S2инк + (1- q1)*S2ннк )1/2

S= (9753129+ 247842049+ 930271+ 600424)1/2=16097 (Н.)

Pmaxдин

Pmaxдин = Pср+2,5S

Pmaxдин = 139037,5+ 2,5* 16097= 179281 (Н.)

Похожие материалы

Информация о работе