Создание автоматизированных приложений по расчету пути на прочность и устойчивость и затрат труда по техническим нормам. Разработка программного обеспечения, базы данных. Расчет тестового задания старой и новой версиями программы и оценка его результатов.
Аннотация к работе
Путевые хозяйства Республики Беларусь и стран ближнего зарубежья ставят перед собой задачу эффективного управления прочностью и надежностью железнодорожного пути. Изза жесткой насадки колес на оси (невозможности автономного проворачивания) в зонах их контактов с рельсами в кривых участках пути неизбежно происходит продольное скольжение контактирующих поверхностей колес и рельсов при контактных напряжениях, превышающих предел текучести рельсового металла. Современный уровень развития физики, благодаря широкому использованию аппарата математики и механики, а также результатов сложных опытов, позволяет вплотную подойти к непосредственному изучению атомарного механизма деформирования и разрушения элементов пути. Оценка прочности пути в инженерном понимании сводится к расчету факторов-производных от динамических эффектов и статического взаимодействия подвижного состава и пути, которые собственно и ограничивают несущую способность конструкции. Комплексный проект направлен на создание программ для кафедры СИД, которые автоматизируют необходимые для них расчеты и составление отчетов, которые производились вручную, и включает в себя: · Автоматизированное приложение «Расчет пути на прочность и устойчивость»В данном дипломном проекте были разработаны программы по расчету пути на прочность и устойчивость и затрат труда. Задача по автоматизированному расчету напряженностей в пути уже решалась, но старая версия программы имела ряд недостатков, таких как отсутствие ввода новых данных по подвижному составу, процесс выбора параметров расчета был закольцован до окончания расчета текущей выборки, отчеты по результатам расчета не имели графического отображения зависимостей, и были труднопереносимыми в другие программы пакеты. В отличие от старой версии программы, новая программа имеет интегрированную базу данных, с разработанными формами для ее редактирования.Параметры для расчета пути на прочность, 29.05.2016 : Тип подвижного состава: ВЛ60 3о - 3о Максимальная толщина балластной призмы, см: 50 ?п-о (П - О) - осевые напряжения в подошве рельса, кгс/см?; ?б (Б) - напряжения в балластной призме под шпалой, кгс/см?; Таблица 1 - Напряжения в балластной призме в зависимости от ее толщины и скорости движения поездов в летний период (напряжения от максимальной толщины балластной призмы - h), кгс/см2 Таблица 3 - Напряжения в балластной призме в зависимости от ее толщины и скорости движения поездов в зимний период (напряжения от максимальной толщины балластной призмы - h), кгс/см2Пример отчета «Расчет пути на прочность и устойчивость» Максимальная толщина балластной призмы, см: 50 ?п-о (П - О) - осевые напряжения в подошве рельса, кгс/см?; ?б (Б) - напряжения в балластной призме под шпалой, кгс/см?; Таблица 1 - Напряжения в балластной призме в зависимости от ее толщины и скорости движения поездов в летний период (напряжения от максимальной толщины балластной призмы - h), кгс/см2 Таблица 3 - Напряжения в балластной призме в зависимости от ее толщины и скорости движения поездов в зимний период (напряжения от максимальной толщины балластной призмы - h), кгс/см2Затраты труда, чел-мин Колво рабочих, чел Продолжительность работы, мин № бригад затраты труда, чел-мин времени работы машин, маш-мин на работу на работу с учетом a рабочих машин Подготовка места для заезда на путь и съезда с него землеройной техники, бульдозеров и т.п Место 1 490 - 490 608 Разборка временного переездного настила м? настила 6 6,91 - 42 53 Выправка пути машиной ВПР в местах зарядки, разрядки, отступлений по уровню и в местах препятствий для работы ВПО Шпала 0 0,1674 0,0568 0 0 Подбивка шпал в местах препятствий для работы выправочно-подбивочно-отделочной машины ВПО-3000 и на отводе электро-шпалоподбойками Шпала 196 4,09 - 802 931float Gp; // жесткость рессорного подвешивания Жр из SOSTAV float Ap, Bp; // коэфф Ар и Вр из SOSTAV float u; // u , скорость движения поезда из SOSTAV float Pp; // Pp максимальное значение вертикальной силы float PPP; // PPP среднее значение верт сил, вызываемых колебаниями рессор float PP; // PP среднее давление любого колеса float Pst; // Статическая нагрузка на рельс/ колесо float Prach; float Sp; // среднее квадратичное откланение вертикальных сил float Snp; // среднее квадратическое откланение сил инерции float Sink; // среднее квадратическое откланение инерции неровности float Snnk; // среднее квадратическое откланение инерции пост. неровности float S; float f; // коэффициент f float e0; // коэфф неровности колеса float d; // диаметр колеса см float a, a0, r1; // коэфф a - для дер =1 ,для жб =0.931 float e; // кофф е - для дер =1 , для жб =0.322 float B; // кофф В-> Р75 = 0.82; Р65=0.87; P50=1; Query1->Active = true; Edit12->Text = Query3->FIELDBYNAME("PR_UCH")->Value;} void __fastcall TFORMT::Button1Click(TOBJECT *Sender) {double FF = Edit6->Text.TODOUBLE(); Edit19->Text = Form11->COMBOBOX6->Text; if (Form11->Edit11->Text == "Прямой участок") { R = Form11->Edit11->Text.TODOUBL
План
Содержание
Введение
1. Надежность пути. Основные положения расчета пути на прочность, устойчивость и расчета затрат труда
Введение
Путевые хозяйства Республики Беларусь и стран ближнего зарубежья ставят перед собой задачу эффективного управления прочностью и надежностью железнодорожного пути. Данная проблема является актуальной ввиду ежегодного использования железными дорогами огромного количества дорогих материалов, в том числе высококачественной стали для рельсов и колес.
Изза жесткой насадки колес на оси (невозможности автономного проворачивания) в зонах их контактов с рельсами в кривых участках пути неизбежно происходит продольное скольжение контактирующих поверхностей колес и рельсов при контактных напряжениях, превышающих предел текучести рельсового металла. Поэтому проблема повышения (управления) прочности и надежности пути актуальна на дорогах Беларуси и за рубежом.
Современный уровень развития физики, благодаря широкому использованию аппарата математики и механики, а также результатов сложных опытов, позволяет вплотную подойти к непосредственному изучению атомарного механизма деформирования и разрушения элементов пути. Оценка прочности пути в инженерном понимании сводится к расчету факторов-производных от динамических эффектов и статического взаимодействия подвижного состава и пути, которые собственно и ограничивают несущую способность конструкции.
В настоящее время не существует строгой научной интерпретации способов управления прочностью и надежностью пути. Решается данная проблема посредством применения аппаратов таких наук как строительная механика, теория упругости, механики грунтов, механики разрушения и динамики разрушения деформируемого тела. С помощью аппаратов данных наук можно произвести необходимые расчеты, которые в дальнейшем подвергаются программированию. В полученные программы закладывается нормативная база допускаемых величин тех или иных параметров. С помощью таких программных пакетов можно максимально приближенно спрогнозировать поведение участка железнодорожного пути с заданными верхним и нижним строением, под воздействием локомотива того или иного типа. На данное время, используемый программный пакет на кафедре «Строительство и эксплуатация дорог» (СИД) не удовлетворяет современным требованиям, не позволяет расширять базы данных, редактировать данные по строению пути, нет возможности формировать отчетность и рассчитывать все требуемы параметры.
Комплексный проект направлен на создание программ для кафедры СИД, которые автоматизируют необходимые для них расчеты и составление отчетов, которые производились вручную, и включает в себя: · Автоматизированное приложение «Расчет пути на прочность и устойчивость»
· Автоматизированное приложение «Расчет затрат труда по техническим нормам»
· Автоматизированное приложение «Составление графика строительства новой железной дороги»
В данном дипломном проекте реализованы две из них: · Автоматизированное приложение «Расчет пути на прочность и устойчивость»
· Автоматизированное приложение «Расчет затрат труда по техническим нормам»
Вывод
В данном дипломном проекте были разработаны программы по расчету пути на прочность и устойчивость и затрат труда. Задача по автоматизированному расчету напряженностей в пути уже решалась, но старая версия программы имела ряд недостатков, таких как отсутствие ввода новых данных по подвижному составу, процесс выбора параметров расчета был закольцован до окончания расчета текущей выборки, отчеты по результатам расчета не имели графического отображения зависимостей, и были труднопереносимыми в другие программы пакеты. В отличие от старой версии программы, новая программа имеет интегрированную базу данных, с разработанными формами для ее редактирования. Расчет напряженностей более гибок, так как берутся аппроксимированные табличные данные. Отчеты формируются, в виде таблиц зависимостей, а также графических представлений этих таблиц, в пакетах Word и Excel.
Для оценки разработанных приложений, были произведена апробации программ. Сравнивались результаты расчета, одних и тех же данных, полученных ручным расчетом, и новой программой. Оценка результатов апробации, показала, что новая программа не уступает ручному расчету и получает данные, превосходящие в точности данные результата расчета старой версией программы.
Рассчитан экономический эффект ПО, основанный на принципах “Комплексной оценки эффективности мероприятий, направленных на ускорение научно-технического прогресса”, который составил 943072 белорусских рублей, с учетом срока разработки в сорок дней.
Список литературы
1. Афанасьев Н.Н. Статистическая теория усталостной прочности металлов. Киев: Изд-во АН УССР, 1953. - 123с.
3. Надежность и эффективность в технике. Справочник в 10 томах. М.: Машиностроение, том 1 - 1986, том 10 - 1990.
4. Лысюк В.С., Семенов В.Т., Ермаков В.М. и др. Управление надежностью бесстыкового пути. / Под ред. В.С.Лысюка. М.: Транспорт, 1999. - 373с.
5. Лысюк В.С., Кузнецов В.М., Данилов B.N., Бащкатова Л.В. Надежность пути. Термины и определения // Путь и путевое хозяйство. 1990, Ns 1. С.22 - 24.
6. Болотин В.В. Применение методов теории вероятностей и теории надежности в расчетах сооружений. М.: Стройиздат, 1971. -255с.
7. Методика расчета надежности изделий с учетом постепенных отказов. М.: Изд. стандартов, 1976. - 100с.
8. Кальнер В.Д., Зильберман А.Г. Практика микрозондовых методов исследования металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1981. - 215с.
9. Каминский А.А. Механика разрушения вязкоупругих тел. Киев: Наукова думка, 1980. - 159с.
10. Волков С.Д. Проблемы прочности и механика разрушения // Проблемы прочности, 1978, З 7, С. 3 - 10.
11. Журков С.Н. Кинетическая концепция прочности твердых тел // Вестник АН СССР, 1968, Ns 3, С. 46- 52.
12. Нанасюк В.В., Андрейков А.Е., Кончик С.Е. Методы оценки трещиностойкости конструкционных материалов. Киев: Наукова думка, 1977. - 277с.
13. Шур Е.А. О выборе допускаемых напряжений при прочностных расчетах рельсов // Вестник ВНИИЖТА, 1977, Ns 8, С.38 - 41.
14. Майр Р., Гроснхут И.Р. Развитие поперечных усталостных дефектов в головке железнодорожных рельсов // Железные дороги мира, 1981, Ns 10, С.44 - 53.
15. Вериго М.Ф. Основные принципиальные положения разработки новых Правил расчета железнодорожного пути на прочность. М.: Транспорт, 1967 (Труды ЦНИИ МПС, вып. 347).
16. Лысюк В.С. О критериях прочности современных конструкций железнодорожного пути. М.: ВНИИЖТ, 1984. - 1.27с. (Рукопись в ЦНИИТЭИ МПС, 30.01.84, Х 2485).
16. Лысюк В. С. Износ деревянных шпал и борьба с ним / Труды ЦНИИ МПС, вып. 445. М.: Транспорт, 1971. - 224с.
18. Вериго М.Ф., Лысюк В.С. Основы методики статистической оценки прочности пути с учетом грузонапряженности // Труды ЦНИ И МПС, вып. 466. М.: Транспорт, 1972, с.51 - 67.
19. Лысюк В. С. Основы методики расчета отказов и межремонтного ресурса железнодорожного пути по повреждениям рельсов. М.: ВНИИЖТ 198з. - 57 с. (Рукопись в ЦНИИТЭИ 25.02.83г. Ni 2120).
20. Бащкатова Л.В., Лысюк В.С. Методика прогнозирования частичных отказов железнодорожного пути. ВНИИЖТ М.: 1983. - 40 с. (Рукопись в ЦНИИТЭИ МПС 17.10.83г. лги 241в).
21. Труфяков В.И., Ковальчук В.С. Циклическая долговечность при двухступенчатом нагружении. Киев: ЦЭС им. Е.О. Патона. АН УССР, 1982. - Збс.
22. Слово о трибофатике (научное эссе). Минск: 1999. - 132с.
23. Gri i А.А. The phenomenon ОГ гцр1ыге and йо in solids. - Phi1. Trans. Аау вос. ег. А, 1920, v 221, Е 163 - 188.
26. В.В. Романенко, П.В. Ковтун Проектирование технологического процесса восстановительного ремонта бесстыкового пути : учеб.-метод. пособие ; М-во образования Респ. Беларусь, Белорус. гос. ун-т трансп. - Гомель : БЕЛГУТ, 2011. - 139 сРасчетные напряжения в элементах верхнего строения пути при максимальных скоростях движения поездов составляют: Осевые напряжения в подошве рельса (летом/зимой), кгс/см2: 857,95/813,73
Осевые напряжения в головке рельса (летом/зимой), кгс/см2: 1054,62/1000,26
Кромочные напряжения в подошве рельса (летом/зимой), кгс/см2: 1244,03/1179,91
Кромочные напряжения в головке рельса (летом/зимой), кгс/см2: 1446,93/1372,35
Напряжения в шпале под подкладкой (прокладкой) (летом/зимой), кгс/см2: 6,95/8,49
Напряжения в балластной призме под шпалой (летом/зимой), кгс/см2: 1,41/1,731 Расчетные напряжения в элементах верхнего строения пути при максимальных скоростях движения поездов составляют: Осевые напряжения в подошве рельса (летом/зимой), кгс/см2: 684,04/621,06
Осевые напряжения в головке рельса (летом/зимой), кгс/см2: 840,84/763,42
Кромочные напряжения в подошве рельса (летом/зимой), кгс/см2: 738,76/670,74
Кромочные напряжения в головке рельса (летом/зимой), кгс/см2: 1044,33/948,17
Напряжения в шпале под подкладкой (прокладкой) (летом/зимой), кгс/см2: 25,11/32,52
Напряжения в балластной призме под шпалой (летом/зимой), кгс/см2: 2,53/3,28
2 Расчетный интервал закрепления рельсовых плетей составляет от 8 °С до 90 °С;
3 Температурные напряжения в рельсовых плетях (произведение коэффициента линейного расширения рельсовой стали, модуль упругости рельсовой стали и разности между температурой, при которой определяется напряжение и температурой закрепления плети) при изменении температуры от 25°С до Tmax = 90°С составляют 162,50 кгс/см2;
4 Суммарные напряжения в плетях (кромочные напряжения в подошве рельса в зимний период с коэффициентом запаса прочности 1,3 плюс температурные напряжения в рельсовых плетях) составляет 1033,50 кгс/см2
5 Запас продольных сил по устойчивости: - при закреплении плетей в нижней границе оптимального интервала закрепления 25°С запас сжимающих сил - 66533,00 кгс, растягивающих - 261300,00 кгс;
- при закреплении плетей в верхней границе оптимального интервала закрепления 35°С запас сжимающих сил - 106733,00 кгс, растягивающих - 221100,00 кгс.