Расчет пути на прочность и устойчивость

расстояние от расчетного сечения до рассмариваемого  i-го соседнего  с расчетным колеса, см.

Расчет значений кромочных напряжений в подошве рельса от воздействия на путь обращающихся по рассматриваемому участку типов подвижного состава выполнен в табличной форме. Результаты расчета сведены в таблицу 1.3.

Согласно таблице 1.3 наибольшие кромочные напряжения в подошве рельса______________, возникают от воздействия на путь тепловоза 2ТЭ10В и их величина не превышает допускаемой величины напряжений в рельсах стандартного производства, величина которой [  р]=4000кгс/см². Таким образом,для дальнейшего расчета рассматриваемого участка пути на прочность и устойчивость, в качестве расчетного экипажа принимается тепловоз 2ТЭ10В, обращающийся по рассматриваемому участку со скоростью до 100 км/ч.

Таблица 1.3 – Расчет кромочных напряжений в подощве рельса от подвижного состава

Тип экипажа	Рсm, кгс	Рр, кгс	0,75Рр, кгс	Рср=Рсm+0,75Рр, кгс	Sнп, кгс	mРср, кгс	Р¢экв, кгс	sкг, кгс/см2
ТЭП60	10750	1881	1411	12161		для	лета
					2870	-1148	18474	997
						для	зимы
					3722	-557	21280	992
2ТЭ10В	11500	2790	2093	13593		для	лета
					4124	-2008	22307	1314
						для	зимы
					5348	-1262	26230	1299
Четырехосный грузовой вагон	10500	5200	3900	14400		для	лета
					2323	-2236	18204	1055
						для	зимы
					3012	-1446	20785	1012
Шестиосный грузовой вагон	10700	4290	3218	13918		для	лета
					2352	-2248	16374	908
						для	зимы
					3050	-1535	18483	862
Восьмиосный грузовой вагон	10550	3800	2850	13400		для	лета
					2161	-2092	16927	981
						для	зимы
					2803	-1226	19462	948

1.2.4 Детальный расчет пути на прочность

Задачей детального расчета пути на прочность является определение допустимости обращения рассматриваемой единицы подвижного состава (расчетного экипажа) по заданному участку пути, и если это допустимо, то с какой наибольшей скоростью возможно обращение. Согласно расчетам, выполненным в п.1.2.3 за расчетный экипаж принят тепловоз 2ТЭ10В.

Динамический расчет пути под воздействием системы грузов, действующих на путь от колес экипажа, сводится к тому, чтобы найти такую эквивалентную силу, которая, будучи статически приложена в расчетном сечении, по своему воздействию на путь оказалось бы эквивалентной динамическому воздействию на это сечение пути всей системы грузов.

       При этом рассматриваются эквивалентная сила Р^,_экв, кгс, для определения изгибающего момента М_дин,кгс×см, действующего на рельс в расчетном сечении, и эквивалентная сила Р²_экв, кгс, для определения давления на шпалу Q_дин, кгс, в расчетном сечении.  Эти

эквивалентные силы определяются по следующим формулам:

Где Р_ср – среднее значение вертикальных сил от расчетного колеса, состоящего из статической нагрузки и среднего дополнительного давления от колебания рессор, кгс; определяется по формуле (1.4);

l_ф -  нормирующий множитель, приводящий значение Р_экв к заданному уровню вероятности не превышения Ф=0,994; принимается  l_ф=2,5;

S -  среднее квадратическое отклонение вертикальных сил, кгс;

Р_ср+l_фS – максимальное давление на рельс от расчетного колеса, кгс;

SР_срm и SР_срh - влияние давления соседних колес, отстоящих от расчетной оси не далее 3,5 м (среднее значение по каждому колесу), соответственно на величину изгибающего момента М_дин и давления Q_дин, под расчетным колесом: определяются по следующим формулам

 

В формуле (1.10) коэффициент относительной жесткости подрельсового основания и рельса соответственно для лета Кл, см^-1,

И для зимы Кз, см^-1, определяется по формуле (1.2).

В формуле (1.9) среднее квадратическое отклонение вертикальных сил S, кгс, определяется по формуле

 

 

_,

Где S_р – среднее квадратическое отклонение вертикальных сил, вызываемое колебаниями рессор, кгс;

S_нп – среднее квадратическое отклонение вертикальной силы, вызываемое неровностями на пути, определяется по формуле (1.7), кгс;

q₁ -  доля колес в поезде, имеющих изолированные неровности, в виду отсутствия фактических эксплуатационных данных по [15, стр8] принимается q₁=0,05;

S_{инк и} S_инк,- среднее квадратическое отклонение давления колеса на рельс, обусловленное силами инерции неподрессоренных масс, возникающих соответственно при наличии изолированной неровности на колесе и при наличии непрерывных главных неровностей на колесах, кгс.

Где Р_р  -   максимальное значение вертикальных сил, вызываемых колебаниями рессор, кгс, определяется по формуле (1.5).

,

Где a_о=0,403 для пути с железобетонными шпалами [ 15, стр. 8, формула(2,7)];

x- максимальный дополнительный прогиб рельса при   прохождении колесом косинусоидальной неровности ,принимается исходя из сопостовления рассматриваемой скорости движения поезда n, км/ч, с критической скоростью n_кр,км/ч:

                            x=1.47,если n ³n_кр, где в противном случае

Где q- ускорение силы тяжести q=981 см/с²;

e_о –величина наибольшей расчётной глубины изолированной неровности на колесе, принимается равной 2/3 от предельно допустимой глубины ползуна и состовляет для колёс локомотивов 0,047 см. прибуксовых подшипников качения.

Среднее квадратическое отклонение S_ннк , кгс, в формуле (1.11) определяется по формуле

Где d-    диаметр колеса по кругу катания, согласно[15,стр.36, приложение 1 ] для локомотива 2ТЭ10В  d=105 см.

Изгибающий момент Мдин, кгс×см; действующий на рельс в расчётном сечении, и давление на шпалу Qдин, кгс, в расчётном сечении определяется по следующим формулам:

Где l-       расстояние между осями шпал , см.

Осевые напряжения на нижней постели подошвы рельса s_п-о, кгс/см², и на верхней поверхности головки рельса s_г-о , кгс/см², от изгиба, кромочные напряжения в подошве s_п-к, кгс/см², и головке рельса s_г-к, кгс/см², определяются по формулам:

Где Wп и Wг- моменты сопротивления рельсов относительно соответственно подошвы и головки при изгибе в вертикальной плоскости, согласно [15, стр.43, приложение 5] для рельсов типа Р-65

Wп=436см³ и Wг=359см³;

Fи mг-к – соответственно коэффициенты перехода от осевых напряжений к кромочным в подошве и головки рельса, учитывающие горизонтальный изгиб и кручение рельса; на прямом участке пути согласно [15, стр. 44, приложение 6] f=1,260 и [15, стр. 47, приложение 9] mг-к=1,264; на кривой R=800м: f=1,458 и mг-к=1,335.

Средние напряжения в балластном слое под шпалами в подрельсовом сечении s_б, кгс/см², и действующие напряжения под подкладкой в шпалах s_ш, кгс/см², определяется по следующим формулам:

                    

Где W-  эффективная опрная площадь полушпалы, согласно [15, стр. 48, приложение 10] при щебёночном балласте и железобетонных шпалах