Определение напряжений и деформаций в элементах верхнего строения железнодорожного пути, динамической нагрузки от колеса на рельс. Оценка возможности повышения осевых нагрузок и скоростей движения. Анализ причин потери прочности и устойчивости пути.
Аннотация к работе
Конструкция верхнего строения пути по прочности, устойчивости и состоянию должна обеспечивать безопасное и плавное движение поездов с наибольшими скоростями, установленными для данного участка. В основе требований, предъявляемых к конструкции верхнего строения пути, лежат условия обеспечения его прочности, устойчивости и экономичности. Расчетами на прочность определяется минимально необходимый тип строения пути в заданных условиях эксплуатации, а целесообразный тип верхнего строения пути определяется технико-экономическими расчетами.Коэффициент, учитывающий влияние на образование динамической неровности типа рельса и шпал, масс пути и колеса, участвующих во взаимодействии L = 0,246; Момент сопротивления рельса по низу подошвы при износе головки 0 мм W(0) = 509 см3; Момент сопротивления рельса по низу подошвы при износе головки 6 мм W(6) = 492 см3; Коэффициент, учитывающий отношение необрессоренной массы колеса и участвующей во взаимодействии массы пути ?0 = 0,403; Коэффициент, учитывающий неравномерность распределения вдоль шпалы и пространственность приложения нагрузки = 0,7;Конструкция верхнего строения пути и экипажной части подвижного состава должны находиться в исправном состоянии, соответствующем требованиям «Правилам технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации» и действующим техническим нормам. Изменения конструкции пути и экипажной части подвижного состава должны учитываться соответствующими изменениями расчетных физико-механических характеристик.Динамическая максимальная нагрузка от колеса на рельс определяется по формуле: где - среднее значение вертикальной нагрузки колеса на рельс, кг, - среднеквадратическое отклонение динамической вертикальной нагрузки колеса на рельс, кг, - нормирующий множитель, определяющий вероятность события, т.е. появления максимальной динамической вертикальной нагрузки. Среднее значение вертикальной нагрузки колеса на рельс определяется по формуле: , где - статическая нагрузка колеса на рельс (кг), - среднее значение динамической нагрузки колеса на рельс от вертикальных колебаний надрессорного строения экипажа: где - динамическая максимальная нагрузка колеса на рельс от вертикальных колебаний надрессорного строения, кг. Среднее значение вертикальной нагрузки колеса на рельс: Среднее квадратическое отклонение динамической вертикальной нагрузки колеса на рельс определяется по формуле композиции законов распределения его составляющих: где - среднее квадратическое отклонение динамической нагрузки колеса на рельс от вертикальных колебаний надрессорного строения, кг; среднее квадратическое отклонение динамической нагрузки колеса на рельс от действия сил инерции необрессоренных масс изза наличия непрерывных неровностей на поверхности катания колес, кг; - среднее квадратическое отклонение динамической нагрузки колеса на рельс от сил инерции необрессоренной массы, возникающих изза наличия изолированных неровностей на поверхности катания колес, кг; - количество колес рассчитываемого типа, имеющих изолированные плавные неровности на поверхности катания, отнесенное к общему числу таких колес (в %), эксплуатируемых на участке; Среднеквадратичное отклонение динамической нагрузки колеса на рельс , от вертикальных колебаний надрессорного строения определяется по формуле: Среднеквадратическое отклонение динамической нагрузки колеса на рельс от сил инерции необрессоренных масс , возникающих при проходе изолированной неровности пути, определяется по формуле: где - максимальное значение силы инерции, кг. или после подстановки получим где - коэффициент, учитывающий соотношение коэффициентов для пути с железобетонными и деревянными шпалами, определяется по формуле: В свою очередь определяется как Для железобетонных шпал , для деревянных шпал .При расчете рельса как балки на сплошном упругом основании система сосредоточенных колесных нагрузок (рисунок 1) заменяется эквивалентными одиночными нагрузками, соответственно при определении изгибающих моментов и напряжений в рельсах с помощью функций ? и при определении нагрузок и прогибов с помощью функции ?. Поскольку в силу случайной природы вероятный максимум динамической нагрузки расчетного колеса не совпадает в вероятным максимумом нагрузок соседних колес, то при определении эквивалентных нагрузок принимается максимальная вероятная нагрузка расчетного колеса и среднее значение нагрузок соседних колес. Максимальная эквивалентная нагрузка для расчетов напряжений в рельсах от изгиба и кручения определяется по формуле: , где - ординаты линии влияния изгибающих моментов рельса в сечениях пути, расположенных под колесными нагрузками от осей тележки, смежных с расчетной осью. Величина ординаты может быть определена по формуле: где - коэффициент относительной жесткости рельсового основания и рельса, см-1; - расстояние между центром оси расчетного колеса и колеса i-ой оси, смежной с расчетной;Изгибающий момент в рельсах от воздействия эквивалентной нагрузки: Максимальная нагрузка на шпалу: Максимальный прогиб рельса: Максимальные напряжен
План
Содержание
Введение
1. Исходные данные
2. Исходные предпосылки расчета
3. Определение динамической нагрузки от колеса на рельс
4. Определение эквивалентной нагрузки на путь
5. Определение показателей напряженно-деформированного состояния элементов конструкции верхнего строения пути
6. Оценочные критерии прочности пути
7. Расчет условий укладки безстыкового пути
Список литературы
Введение
Конструкция верхнего строения пути по прочности, устойчивости и состоянию должна обеспечивать безопасное и плавное движение поездов с наибольшими скоростями, установленными для данного участка. Это требование ПТЭ необходимо выполнять в условиях непрерывного действия различных динамических нагрузок и природных воздействий, а также с учетом накопления остаточных деформаций всех элементов пути.
В основе требований, предъявляемых к конструкции верхнего строения пути, лежат условия обеспечения его прочности, устойчивости и экономичности. Расчетами на прочность определяется минимально необходимый тип строения пути в заданных условиях эксплуатации, а целесообразный тип верхнего строения пути определяется технико-экономическими расчетами. Далее приведены расчеты пути на прочность и устойчивость.
Методика расчетов верхнего строения пути на прочность и устойчивость позволяет решать ряд задач: -определение напряжений и деформаций в элементах верхнего строения пути в заданных условиях эксплуатации;
-оценка возможности повышения осевых нагрузок и скоростей движения при заданной конструкции пути;
-определение возможности работоспособности конструкции пути до очередного капитального ремонта;
-анализ причин потери прочности и устойчивости пути;