Силы взаимодействия пути и подвижного состава

Содержание

Расчеты ВСП на прочность

Введение ………………….………………………………………3

1.1. Общие положения …...…………………………………………5

1.1.1. Расчетные характеристики пути…………………...6

1.1.2. Расчетные характеристики подвижного состава …7

1.2. Определение вертикальных динамических сил, действующих на рельс …………………………………………………………...8

1.3. Определение изгибающих моментов и давлений на шпалы ……………………………………………………………12

Напряжения в элементах ВСП

1.4.1. Изгибающие напряжения в рельсах ………………14

1.4.2. Изгибающие напряжения в шпалах ……………….15

1.4.3. Напряжения в балласте……………………………..15

1.4.4. Напряжения на основной площадке земленого полотна…………………………………………………………..16

Комплексный расчет прочности и устойчивости бесстыкового пути

2.1. Расчет устойчивости бесстыкового пути…………………….20

2.2 Комплексный расчет прочности и устойчивости бесстыкового пути……..………………………………………..………….21

2.3 Определение оптимальных температур закрепления рельсовых плетей…………………………………………………….………………….23

Список использованной литературы………………..………………………25

Введение

Конструкция верхнего строения пути по прочности, устойчивости и состоянию должна обеспечить безопасное и плавное движение поездов 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 верхнего 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 деформации в элемент, 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;

• Проектирование новых конструкций.

Современная методика распространяется на конструкции верхнего строения пути с рельсами длиной 12, 5 м и 25.0 м, в т.ч. на рельсовые элементы стрелочного перевода (рамные рельсы, переводная кривая и др.)

Силы взаимодействия пути и подвижного состава

Вертикальные силы, передаваемые колесами экипажа рельсами при стоянке, называются статической нагрузкой. Величины этих нагрузок можно найти в технических паспортах экипажей или справочниках.

Динамические силы, действующие на путь, представляют собой ал­гебраическую сумму сил, каждая из которых вызвана определенным видом колебаний экипажа, силами веса, центробежными силами и т.п.

Для упрощения расчетов вертикальных динамических сил учитыва­ют только основные, наибольшие силы и пренебрегают остальными.

К основным силам относят:

• весовую часть экипажа (кН/ось, кН/колесо);

• силы, передаваемые рессорным подвешиванием колесам при ко­лебании обрессоренных масс;

• силы инерции необрессоренных масс, вызванные их колебания­ми на упругом пути из-за наличия неровностей пути и колес;

• вертикальные силы, возникающие в связи с возвышением наруж­ного рельса в кривых и действием на колесную пару горизонтальных поперечных сил.

Статическая нагрузка на рельс от колеса современных экипажей тележечного типа находится в пределах 71...81 кН у пассажирского вагона ЦМВ; 100... 128, 5 кН у груженого грузового вагона; 97, 5... 125, 0 кН у локомотива.

Вертикальные силы инерции необрессоренных масс в большинстве случаев являются наибольшей составляющей динамического воздей­ствия на рельс, а поэтому они в основном и определяют вертикальные динамические силы. Причинами их возникновения могут быть колеба­ния колес, вызванные неровностями пути и колес, а также извилистым движением колесных пар.

Горизонтальные поперечные силы, направленные перпендикулярно оси пути, возникают в уровне поверхности катания колеса по рельсу я между гребнем колес и боковой поверхностью головок рельсов. Устойчивость и прочность рельса зависит от полной поперечной силы (боковой), передаваемой ему колесом. Равнодействующая боковых сил от одной колесной пары называется рамной силой.

Рисунок 1.1 Схема передачи вертикальной нагрузки от колеса на основание пути:

- вертикальная сила; - в кромках подошвы рельса; - в шпале (в прокладке) под подкладкой; - в балласте под шпалой; - на основной площадке земляного полотна

Боковаясила в прямых достигает 20...40 кН, а в кривых 50... 100кН.

В кривых, кроме рамных сил, возникают центробежные силы, попе­речные составляющие силы веса и тяги.

В расчетах пути учитывают, что рельс взаимодействует не с одним, а со всеми колесами одной тележки экипажа, опирающимися на него. При динамическом расчете пути под воздействием системы грузов не­обходимо найти одну силу, которая, будучи статически приложена в расчетном сечении, по своему воздействию оказалась бы эквивалент­ной динамическому воздействию всей системы грузов.

Вертикальная эквивалентная сила от колеса на рельс за пределами его стыка достигает 250 кН, а в зоне стыка на деревянных шпалах — 300 кН.

Горизонтальные продольные силы возникают вследствие угона пути, торможения и изменений температуры рельсов. При торможении локо­мотива продольная сила достигает 80... 100 кН на звено, а при рекупе­ративном торможении на спуске — 600... 700 кН. Температурная сила в рельсах бываетв пределах 1000...2000 кН.

Динамическая нагрузка от колеса передается на головку рельса по небольшой площадке. Площадь эллипса упругого контак­та 1, 2... 2, 2 см². При внецентренном приложении нагрузки в зоне пе­рехода головки в шейку рельса возникают напряжения концентрации(200..400 МПа при рельсах Р65), а в кромках подошвы- напряжения изгиба и кручения (100..300 МПа). Напряжения на деревянной шпале под металлической подкладкой бывают в пределах 1...3 МПа, на основной площадке земляного полотна 0, 05..0, 09 МПа, а при очень высоких осевых нагрузках и больших неровностях пути могут быть и больше.

Общие положения