Расчет основных параметров и размеров обыкновенного стрелочного перевода

4.1 Расчет радиусов остряка и стрелочных углов

При расчете стрелки принимается, что по форме в плане криволинейный остряк делается секущего типа. В этом случае (рисунок 4.1) рабочие грани рамного рельса и остряка пересекаются в начале острия под углом называемым начальным углом остряка. Угол между рабочей гранью рамного рельса и касательной, проведенной к рабочей грани остряка в корне, называется полным стрелочным углом. На протяжении всей длины рабочая грань остряка очерчивается одним радиусом R₀.

Рисунок 4.1 – Криволинейный остряк секущего типа одного радиуса

Синус начального стрелочного угла остряка определяется по формуле

, (4.1)

где – максимальный зазор между гребнем колеса и рамным рельсом (при ширине колеи 120 мм), =0, 036;

- допускаемая скорость движения по боковому направлению, м/с;

– допускаемое значение показателя потери кинетической энергии, м/с.

– наибольшее допускаемое значение центробежного ускорения, возникающего в начале остряка при переходе к очертанию с радиусом , м/с2.

Начальный стрелочный угол равен

. (4.2)

При одинарной кривизне остряка радиус , м, определяется по формуле

, (4.3)

Полный стрелочный угол при остряках одинарной кривизны, град

. (4.4)

Центральный угол определяется по формуле, град

, (4.5)

где - длина криволинейного остряка принимается согласно заданию, м.

Производим расчет стрелочного перевода при следующих исходных данных. Тип рельсов Р75, , марка крестовины 1/12, конструкция крестовины – цельнолитая, , , .

Синус начального стрелочного угла остряка

.

Центральный угол

Полный стрелочный угол

;

4.2 Расчет длины рамного рельса

Полная длина рамного рельса (рисунок 4.2) зависит от длины остряка, принятого типа корневого крепления, а также от принятой длины переднего вылета рамного рельса.

Рисунок 4.2 – Расчетная схема для определения переднего вылета рамного рельса

Длина рамного рельса в стрелочных переводах с двойной кривизной определяется по формуле, мм

, (4.6)

где – длина переднего вылета рамного рельса;

- длина заднего вылета рамного рельса;

- проекция криволинейного остряка на рамный рельс.

Длина переднего вылета рамного рельса находится из условия рациональной раскладки переводных брусьев и определяется по формуле, мм

, (4.7)

где – нормальный стыковой пролет: для рельсов Р75 и Р65 при стыке на весу мм, для рельсов Р50 мм;

- нормальный стыковой зазор, принимаемый равным 8 мм;

– промежуточный пролет между осями брусьев под стрелкой, принимается равным 50;

– расстояние от оси первого флюгарочного бруса до острия остряка у современных переводов мм.

– число промежуточных пролетов под передним вылетом рамного рельса при марке крестовины 1/12 .

Проекция криволинейного остряка на рабочую грань рамного рельса, мм

. (4.8)

Задний вылет рамного рельса устанавливается исходя из возможности и удобства монтажа корневого крепления остряка и стыкового скрепления рамного рельса по формуле

, (4.9)

где - расстояние между осями в корне остряка, принимается равным ;

- стыковой зазор в корне остряка, принимается равным 4-8 мм;

- количество промежуточных пролетов под задним вылетом рамного рельса, принимается равным

Стандартная длина рамных рельсов составляет 12, 5 м или 25 м.

Длина переднего вылета рамного рельса

Проекция криволинейного остряка

Задний вылет рамного рельса

Длина рамного рельса

Примем стандартную длину рамного рельса равную 25 м.

4.3 Расчет размеров крестовины

Длина крестовины слагается из минимальных длин её передней и хвостовой частей. Математическим центром крестовины называется точка пересечения продолжения рабочих кантов сердечника крестовины.

Теоретическая длина крестовины определяется в зависимости от ее типа, конструкции и марки, а также из условия обеспечения некоторых конструктивных требований.

Теоретическую (минимальную) длину передней части цельнолитой крестовины принимают такой, чтобы внешние накладки в стыке не заходили за первый изгиб усовиков, т.е. за горло крестовины (рисунок 4.3).

Рисунок 4.3 – Цельнолитая крестовина

При этом должен быть предусмотрен конструктивный запас , обеспечивающий свободную установку накладок с учетом допусков в изготовлении как накладок, так и усовиков. Расстояние между рабочими гранями усовиков в месте их первого изгиба называется горлом крестовины и обозначается . Передняя часть крестовины определяется по формуле, мм

, (4.10)

где – число марки крестовины;

– ширина желоба в горле крестовины, определяемая из условия пропуска по крестовине экипажей с самой узкой насадкой колес и предельно изношенными по толщине гребнями принять равным 68 мм;

– длина двухголовой накладки приведена в таблице 4.1;

– конструктивный запас, принять равным 15 мм.

– стыковой зазор, принять равным 0.

Таблица 4.1 – Данные для расчета минимальных размеров крестовин

Теоретическая (минимальная) длина хвостовой части крестовины, мм

(4.11)

где – ширина подошвы рельса;

– ширина головки рельса в расчетной плоскости;

5 – конструктивное расстояние (в мм) между подошвами рельсов в хвосте крестовины, обеспечивающее установку примыкающих рельсов без строжки их подошв.

Полная теоретическая (минимальная) длина крестовины будет равна:

. (4.12)

Значение углов α и их тригонометрических функций для ряда марок крестовин 1/13 приведены в таблице 4.2. Эти данные используются при расчете крестовин далее – при определении основных геометрических размеров перевода.

Таблица 4.2 – Значение углов α и их тригонометрических функций для ряда марок крестовин

Марки крестовин	Углы α и их тригонометрические функции
α
1/13		0, 076696	0, 038376	0, 997054	0, 07692	0, 038404

Передняя часть крестовины

Теоретическая (минимальная) длина хвостовой части крестовины

Полная теоретическая (минимальная) длина крестовины

4.4 Определение длин контррельсов и усовиков

Назначение контррельса – обеспечить безопасность и плавность прохождения тележки экипажа через вредное пространство крестовины. Необходимо предотвратить удар гребня колеса в острие сердечника и плавно направить гребень в соответствующий желоб крестовины. Для этого основная рабочая часть контррельса должна перекрывать вредное пространство крестовины, а ширина желоба контррельса быть в пределах допусков.

Расчетная схема определения длин контррельсов и усовиков приведена на рисунке 4.4. Из рисунка видно, что полная длина контррельса равна ее проекции на прямое направление и определяется по формуле

, (4.13)

где – длина основной рабочей части, мм;

, – длина первого и второго отгибов, мм.

Длина основной рабочей части контррельса определяется по формуле

, (4.14)

где – ширина сердечника, где возможна полная передача вертикального давления колеса, принять равным 40 мм;

– запас длины средней части контррельса, мм.

Рисунок 4.4 – Схема определения размеров контррельсов и усовиков

Длина первого отгиба контррельса определяется по формуле

, (4.15)

где – ширина желоба в основной рабочей части, принять равным 44 мм;

– ширина желоба первого отгиба, принять равным 64 мм;

– угол отвода контррельса.

Угол отвода определяется по формуле

(4.16)

где – допустимое значение эффекта удара в отведенную часть контррельса,

м/с;

– максимальная скорость движения по прямому пути, принять как , м/с.

Полная длина усовика определяется по формуле

, (4.17)

где , , – длина заднего первого и второго отгиба, мм.

, (4.18)

где – ширина желоба в основной прямой рабочей части, принять равным 45 мм;

– ширина желоба заднего переднего отгиба, принять равным 64 мм;

– угол отвода усовика.

Длину второго отгиба контррельса и усовика принять равным 150 мм.

Величину угла отвода усовика принять равной величине отвода контррельса.

При расчете длины усовика требуется выдержать условие

, (4.19)

Угол отвода

длина основной рабочей части контррельса

длина первого отгиба контррельса

полная длина контррельса

длина первого отгиба усовика

полная длина усовика

Проверка условия длины усовика

4.5 Расчет основных геометрических и осевых размеров стрелочного перевода

Основными геометрическими размерами стрелочного перевода (рисунок 4.5) являются:

− теоретическая длина стрелочного перевода ;

− практическая длина стрелочного перевода ;

− радиус переводной кривой R;

− длина прямой вставки перед математическим центром крестовины .

Теоретическая длина стрелочного перевода − это расстояние от острия остряка до математического центра крестовины, мм, определяется по формуле:

, (4.20)

Радиус переводной кривой принимается равным радиусу остряка .

Рисунок 4.5 – Схема в рабочих гранях с указанием основных геометрических размеров обыкновенного стрелочного перевода

Величина прямой вставки (мм), обеспечивающей прямолинейное движение железнодорожного экипажа до входа его в горло крестовины, определяется по формуле

, (4.21)

где – ширина колеи, мм.

Практическая длина стрелочного перевода (расстояние от переднего стыка рамного рельса до хвостового стыка крестовины) определяется из выражения, мм

. (4.22)

Основными осевыми размерами стрелочного перевода, необходимыми для разбивки на местности, являются (рисунок 4.5):

– расстояние от начала остряка до центра стрелочного перевода , мм;

– расстояние от центра стрелочного перевода до математического центра крестовины, мм;

– расстояние от начала рамных рельсов до центра стрелочного перевода, мм;

– расстояние от центра стрелочного перевода до хвостовой части крестовины, мм.

Указанные осевые размеры стрелочного перевода определяются с использованием следующих формул:

(4.23)

(4.24)

(4.25)

(4.26)

Предельный столбик располагается там, где расстояние между осями смежных путей равно 4100 мм. Следовательно, расстояние от оси прямого пути до предельного столбика мм.

Расстояния, определяющие положение предельного столбика устанавливаются по формуле

(4.27)

Величина прямой вставки

Теоретическая длина стрелочного перевода

Практическая длина стрелочного перевода

Расстояние от центра перевода до математического центра крестовины

Расстояние от начала остряка до центра перевода Ц

Расстояние от начала рамных рельсов до центра перевода

Расстояние от центра перевода до хвостовой части крестовины

Расстояние до предельного столбика

4.6 Неисправности стрелочного перевода

Рельсы и стрелочные переводы на главных и станционных путях по мощности и состоянию должны соответствовать условиям эксплуатации (грузонапряженности, осевым нагрузкам и скоростям движения поездов).

Нормы износа рельсов и стрелочных переводов устанавливаются инструкцией ОАО «РЖД»

Не допускается эксплуатировать стрелочные переводы и глухие пересечения, у которых допущена хотя бы одна из следующих неисправностей:

• разъединение стрелочных остряков и подвижных сердечников крестовин с тягами;

• отставание остряка от рамного рельса, подвижного сердечника крестовины от усовика на 4мм и более, измеряемое у остряка и сердечника тупой крестовины против первой тяги, у сердечника острой крестовины – в острие сердечника при запертом положении стрелки;

• выкрашивание остряка или подвижного сердечника, при котором создается опасность набегания гребня, и во всех случаях на железнодорожных путях не общего пользования для стрелочных переводов марки 1/7 и положе, симметричных марки – 1/6, выкрашивание длиной:

На главных путях 200мм и более

На приемо-отправочных путях 300мм и более

На прочих станционных путях 400мм и более

• понижение остряка против рамного рельса и подвижного сердечника против усовика на 2мм и более, измеряемое в сечении, где ширина головки остряка или подвижного сердечника поверху 50мм и более;

• расстояние между рабочей гранью сердечника крестовины и рабочей гранью головки контррельса менее 1472мм;

• расстояние между рабочими гранями головки контррельса и усовика более 1435мм;

• излом остряка или рамного рельса;

• излом крестовины (сердечника, усовика или контррельса);

• разрыв контррельсового болта в одноболтовом или обоих в двухболтовом вкладыше.

Стрелочные переводы должны иметь крестовины следующих марок:

• на главных и приемо-отправочных путях - не круче 1/9, а симметричные - не круче 1/6;

• на прочих путях, кроме специальных и передвижных - не круче 1/7, а симметричные - не круче 1/4, 5;

• на подгорочных путях - не круче - 1/9;

• на специальных путях при перевозке чугуновозов, тележек со слитками - не круче 1/6, а симметричные - не круче - 1/3, 5;

• при перевозке чугуновозов, шлаковозов, тележек со слитками на реконструируемых заводах - не круче 1/5, а симметричные - не круче 1/3, 5;

• на путях обращения ковшей миксерного типа - не круче 1/7, а симметричные - не круче 1/4, 5;

• на передвижных путях карьеров и отвалов - не круче 1/9, а симметричные - не круче 1/6.

Вертикальный износ рамных рельсов, остряков, усовиков и сердечников крестовин и порядок эксплуатации их при превышении норм износа устанавливаются инструкцией ОАО «РЖД».

5 Расчет элементов стрелочной улицы и длин путей станционного парка

Стрелочная улица - путь, образованный рядом стрелочных переводов, на котором последовательно расположены на расчетном расстоянии стрелочные переводы, предназначенные для соединения группы параллельных станционных путей. Стрелочные улицы применяются при проектировании приемо-отправочных парков станций. Исходными данными для расчета стрелочной улицы являются:

- расстояние между путями стрелочной улицы (е);

- марки стрелочных переводов (М);

- прямые вставки между стрелочными переводами.

На рисунке 5.1 приведена расчетная схема оконечной стрелочной улицы

Рисунок 5.1 - Станционный парк вида трапеции с разной длиной путей

Расстояние (d) между предельными столбиками соседних путей определяется по формуле, м

. (5.1)

В данном разделе курсового проекта необходимо начертить схему заданного станционного парка в произвольном масштабе (рисунок 5.2), определить полезную длину каждого пути парка учитывая, что применяется марка крестовины, используемая в 4-м разделе.

Полезной длиной пути является расстояние, в пределах которого можно устанавливать подвижной состав без нарушения габаритов и безопасности движения по смежным путям. В рисунке 5.2 полезная длина путей определяется по предельным столбикам.

Расчет полезной длины путей рекомендуется выполнить в виде таблицы 5.1.

Таблица 5.1 – Определение полезной длины путей в станционном парке

№ пути	Формула расчета	Полезная длина пути, м
׀ 0

Рисунок 5.2 – Виды станционных парков