Проектування стрілочного переводу

ВСТУП

Правильно запроектований стрілочний перевод повинен дозволяти реалізувати задані швидкості руху по боковому і прямому напрямках при безумовному забезпеченні безпеки руху поїздів і якомога раціональнішій конструкції його окремих частин.

При проектуванні переводу здійснюється:

вибір типу стрілочного переводу в залежності від експлуатаційних умов;

розрахунок параметрів стрілки з визначенням радіусів криволінійного гостряка, кутів стрілки, довжини гостряків і рамних рейок;

вибір марки хрестовини і розрахунок її геометричних розмірів;

розрахунок основних геометричних і осьових розмірів переводу в цілому і його частин,

компонування епюри стрілочного переводу

Основні вихідні дані для розрахунку переводу: експлуатаційні умови (кількість і швидкості руху поїздів); максимальна швидкість руху по боковому напрямку стрілочного переводу; тип гостряка і розмір жолоба навпроти центра повороту гостряка; конструкція хрестовини; кількісні характеристики взаємодії переводу і рухомого складу: максимальні допустимі значення відцентрових прискорень, що виникають, коли екіпаж рухається по криволінійному гостряку і перевідній кривій, показник втрати кінетичної енергії при ударі колеса об гостряк.

Основні параметри стрілочного переводу й окремих його елементів визначаються з умови забезпечення допустимого рівня динамічної взаємодії рухомого складу і стрілочного переводу. Разом з цим повинно бути забезпечено геометричне ув'язування всіх елементів стрілочного переводу.

1. ВИХІДНІ ДАНІ

Варіант №8-Б

1) швидкість на бічну колію V км/год:40км/год;

2) вид кріплення: вкладешо накладне;

3) бокове непогашене прискорення, що з'явилося раптово, j0 м/с2 0,43м/с2;

4) бокове непогашене прискорення, що діє постійно м/с2 0,57м/с2;

5) показник витрат кінетичної енергії, W0 м/с 0,025;

6) зазор, мм 35мм;

7) рейки типу Р65;

8) момент інерції W, 705;

9) довжина накладки 800мм;

10) ширина колії по прямому напрямку 1520мм;

11) геометричні розміри хрестовини:

а) D мм 406мм;

б)G мм 64мм;

12) відстань від корення гостряка до центра його повороту, К мм 0;

2. Розрахунок параметрів стрілки

2.1. Визначення радіусів гостряка і кутів у стрілці

При розрахунку стрілки приймається, що за формою в плані криволінійний гостряк робиться січного типу одинарної або подвійної кривизни (рис. 1).

Робоча грань гостряка по всій довжині окреслюється одним або двома радіусами, зі зміною кривизни в кінці стругання гостряка. У цьому випадку зміна відцентрового прискорення при переході на криву меншого радіуса відбудеться на ділянці з повним перетином гостряка

Радіус гостряка в зоні набігання гребенів коліс повинен відповідати умові:

(2.1)

де V - максимальна швидкість руху по боковому напрямку стрілочного переводу, м/с;

j0 - бокове непогашене прискорення, що з'явилося раптово, м/с2.

При визначенні радіуса другої частини гостряка повинна виконуватися нерівність:

(2.2)

де - бокове непогашене прискорення, що діє постійно, м/с2

Рис 1 схема стрілки з гостряком подвійної кривизни

У січного гостряка (Рис.1) робочі грані рамної рейки і гостряка перетикаються у вістрі під кутом , що називається початковим кутом. Початковий кут гостряка визначається за формулою:

(2.3)

де- максимальний зазор між гребенем колеса і рамною рейкою перед входом на стрілку, м;

- показник втрати кінетичної енергії при ударі колеса об гостряк, м/с.

За конструктивних причин кут не може бути меншим ніж 18'. Якщоодержано меншим ніж 18', то приймають , рівним 18' ...20'.

Частина гостряка в місці прилягання до рамної рейки зазнає горизонтального і вертикального стругання. Горизонтальне стругання робиться для придавання гостряку необхідної форми в плані, а вертикальне - для зменшення навантаження від коліс на його ослаблену горизонтальним струганням частину. Перед обробкою вістря гострякова рейка згинається в кінці стругання - місці, де при струганні зберігається повна ширина його головки . Передній частині гостряка шляхом горизонтального (бокового) стругання надається вигляд клина, а поверхня кочення, починаючи від перетину гостряка 50 мм до вістря, знижується за рахунок вертикального стругання головки.

Довжина бокового стругання криволінійного гостряка (зона прилягання до рамної рейки) визначається за формулою:

(2.4)

де - ширина головки гострякової рейки у розрахунковій площині (табл. Д 2.1), [1]., в методичні вказівки.

- кут між робочою гранню рамної рейки і дотичною, проведеною до робочої грані гостряка в кінні його бокового стругання, - кут стругання криволінійного гостряка (Рис. 1).

Кут визначається з виразу:

(2.5)

Значення стрілочного кута (Рис.1) - кута між робочою гранню рамної рейки і дотичною, проведеною до робочої грані гостряка в корені навпроти центра обертання, - визначається за формулою:

(2.6)

де tn - розмір жолоба навпроти центра повороту гостряка, мм

Кут між робочою гранню рамної рейки і дотичною, проведеною до робочої грані гостряка в корені, називається повним стрілочним кутом ( ). Повний стрілочний кут визначається за формулою:

(2.7)

При кореневому кріпленні вкладишево-накладочного типу центр обертання гостряка знаходяться в торці гостряка і кут . Тоді повний стрілочний кут , дорівнює стрілочному куту . При гнучких гостряках (зі звичайним накладочним стиком у корені) центр обертання зміщено від кореня в напрямі вістря гостряка на величину К. Кут ,що відповідає довжині К (Рис.1), буде дорівнювати:

(2.8)

3 метою перевірки можливості складання кореневого стику гнучкого гостряка і для одержання ординати на початку переводної кривої необхідно також визначити відстань між робочими гранями головок гостряка і рамної рейки в торці гостряка (U'n ) і ширину жолоба між ними ( ):

(2.9)

де Un - відстань між робочими гранями гостряка і рамної рейки в перетині навпроти центра обертання гостряка, мм;

bг - ширина головки рейки у розрахунковій площині (табл. Д 2.1)[1], мм,

(2.10)

2.2. Визначення довжини і параметрів гостряків

Довжина криволінійного гостряка визначається за формулою:

; (2.11)

Довжина прямого гостряка приймається такою ж, як і криволінійногоДля забезпечення нормальної роботи стрілка під час переводу гостряків і умов безпеки руху поїздів необхідно визначити зусилля, потрібне для переводу гостряків з одного положення в інше, і мінімальний жолоб між відведеними гостряками і рамкою рейкою (рис.2).

Розрахункова схема роботи гостряків при їх переводі залежить від конструкції гостряка, його довжини і типу кореневого кріплення. Для гнучкого гостряка зі звичайним накладочним кореневим кріпленням розрахункова схема являє собою балку, затиснену в корені і завантажену силами в місцях приєднання перевідних тяг і рівномірно розподіленим навантаженням, що дорівнює силам тертя гостряка по подушках. На рис.3 приведена розрахункова схема гнучкого гостряка з однією перевідною тягою. Припустивши, що перетин гостряка на всій довжині незмінний і при переводі гостряків один з них згинається, а інший розгинається, одержимо вираз для визначення зусилля, необхідного для переводу пари гостряків:

(2.11)

де Е - модуль пругкості рейкової сталі 2,1-1011 Па;

Іог - момент інерції гострякової рейки в горизонтальній площині, м4 (табл. Д 2.1)[1];

Ш - крок гостряка, м (рис. 3);

f- коефіцієнт тертя гостряка по подушках, звичайно приймається 0,15;

P0 - погонна маса гострякової рейки, кг/м (табл. Д 2.1)[1];

lо - довжина гостряка, м;

х0 - відстань від гостряка до точки прикладення перевідного зусилля, м (див. рис. 2.2)

g - прискорення вільного падіння 9.81 м/с2.

Рис. 3. Схема до визначення мінімального жолоба між жорстким гостряком і рамною рейкою

Рис. 4. Розрахункова схема гнучкого гостряка з однією переводною тягою

Отримане з розрахунку зусилля, потрібне для переведення гостряків, необхідно зіставити із зусиллями, що можуть реалізовуватись сучасними стрілочними електроприводами (табл.Д2.4.)[1]. Якщо розрахункове зусилля буде менше зусилля, реалізованого одним приводом, то отримані розрахункові параметри гостряків вважаються задовільними і можуть використовуватися при подальшому розрахунку переводу. При цьому необхідно зазначити, який привід рекомендується використовувати в переводі. Якщо ж необхідне зусилля буде більше можливого, то необхідно при коригуванні розрахунку стрілки прийняти подвоєну кількість перевідних механізмів.

Від розміру жолоба між робочою гранню рамної рейки і неробочою гранню відведеного гостряка залежить працездатність гостряка та рівень безпеки руху поїздів по стрілочному переводу. Розмір жолоба повинен бути таким, щоб між гостряками і рампою рейкою вільно проходили гребені коліс. У крайньому випадку можна припустити лише торкання гостряка гребенем колеса або окремі випадкові удари, що не можуть призвести до випрямлення гостряка. Розмір цього жолоба повинен бути не менше 63 мм. Збільшення жолоба можна домогтися подовженням гостряка або збільшенням кількості точок прикладення тягового зусилля. При наявності одного приводу тягове зусилля звичайно прикладається тільки до першої тяги. За допомогою важелів зусилля можна передати на дві перевідні тяги, розташовані на початку гостряка і в кінці стругання гостряка. Цим самим зменшується кривизна вигину гостряка Звичайно таку конструкцію застосовують при довгих гнучких гостряках. Цього ж можна досягти постановкою другого самостійного переводу, тягове зусилля від якого передається на другу перевідну тягу.

При розрахунку стрілки з використанням ПЕОМ розмір фактичного жолоба видається на екран дисплея. Після запиту про необхідність коригування результатів розрахунку методом послідовних проб можна підібрати таку довжину гостряка, при якій цей жолоб стане трохи більшим або рівним мінімальному значенню.

При гнучких гостряках (корневе кріплення зі звичайним накладочним стиком), щоб їх надмірно не подовжувати, доцільно одержати збільшення жолоба між рамною рейкою і гостряком за рахунок застосування системи тяг, що забезпечують переведення гостряка за дві точки. У даному розрахунку це відповідає постановці двох приводів.

Проекція криволінійного гостряка на ось прямої колії визначається за такою залежністю:

(2.12)

Розрахункова схема визначення довжини стругання прямого гостряка в зоні прилягання до криволінійної рамної рейки приведена на Рис. 5. Для ви значення довжини стругання використовуються допоміжні величини:

;

;(2.13)

д

е Sn - ширина колії по прямому напрямку, мм.

Кут стругання прямого гостряка визначається через його косинус:

(2.14)

де Sк - ширина колії по боковому напрямку в зоні від кінця стругання до кореня гостряка, мм, приймається за даними табл. 2.2.

Довжина стругання прямого гостряка визначається за формулою:

(2.15)

Значення кутів і , під якими зістругують вістря прямого гостряка, визначають за формулами через тангенси:

;

(2.16)

;

де So - ширина колії в зоні вістря гостряка, приймається 1524 мм (для швидкісних переводів -1521 мм).

Рис. 2.4. Схема стругання прямого гостряка

При виконанні цієї частини розрахунків визначають також довжину початкової частини відігнутої рамної рейки, що веде на бокову колію, за формулою:

(2.17)

2.3. Визначення довжини рамних рейок

Довжина прямої рамної рейки залежить від довжини гостряка, прийнятого типу кореневого кріплення, а також від довжин переднього і заднього вильоту. Розміри останніх призначаються з умови розкладки брусів під ними:

(2.18)

де m1 - довжина переднього вильоту рамної рейки,

m2 - довжина заднього вильоту рамної рейки;

- проекція криволінійного гостряка на рамну рейку (рис. 6).

Довжина переднього вильоту рамної рейки m1 призначається з умови забезпечення рівномірного розкладання брусів під ним. Крім цього, передній виліт повинен бути таким, щоб забезпечити відведення уширення колії від початку рамної рейки до вістря гостряка з ухилом 0,001 ...0,002.

Рис. 6. Схема стрілки

З умови розкладки брусів довжина переднього вильоту (рис. 6) буде

; (2.19)

де c - нормальний стиковий прогін приймається згідно з табл. 1;

- нормальний стиковий зазор, прийнятий у розрахунку рівним 8 мм;

b - проміжний прогін між осями брусів, приймається згідно з табл. 2.3, повинен бути кратним 5 мм:

- відстань від осі першого флюгарочного бруса, до вістря гостряка, у сучасних переводів =41 мм;

- число проміжних прогонів під переднім вильотом рамних рейок, звичайно приймається від 5 до 9. Конкретну кількість прогонів приймають в залежності від максимальної швидкості руху на бокову колію (при швидкостях 40...60 км/г - 5...6, понад 60 - 7...9).

Довжина заднього вильоту рамної рейки (рис.6) також призначається з умови розкладання брусів

; (2.20)

.

де - відстань між осями брусів у корені гостряка, мм. При кореневому стику, що висить, можна приймати = c;

- стиковий зазор у корені, при вкладишево-накладочному кореневому кріпленні приймається 4...6 мм, при гнучких гостряках дорівнює 0;

- кількість проміжних прогонів під заднім вильотом рамної рейки, звичайно приймають 2...3.

Таблиця 1.

Величини стикових та проміжних прогонів у залежності від типу рейок і підрейкових опор

Отриману довжину рамної рейки необхідно порівняти зі стандартною довжиною рейки (12.5 або 25 метрів). При невеликій різниці між ними (±1 м) бажано прийняти рамну рейку стандартної довжини. Приймемо довжиною 12.5 м.

Коригувати довжину рамної рейки треба за рахунок довжини переднього вильоту, змінюючи при цьому число проміжних прогонів і їхню величину. Нове значення переднього вильоту при цьому визначається з виразу:

; (2.21)

Потім знову роблять розкладання брусів під відрізком m1, підбираючи такі значення n1 і b, щоб задовольнялася рівність.

При коригуванні можна не всі прогони приймати однаковими, можливо, що один з прогонів не буде кратним 5 мм.

Довжини рамних рейок прямого і бокового напрямків приймаються однаковими.

3. ВИЗНАЧЕННЯ МАРКИ ХРЕСТОВИНИ, ЇЇ ГЕОМЕТРИЧНИХ РОЗМІРІВ ТА ДОВЖИНИ ПРЯМОЇ ВСТАВКИ

3.1. Визначення марки хрестовини і довжини прямої вставки

Марка хрестовини - це тангенс кута хрестовини, виражений простим дробом (1/N). Знаменник (N) - це показник марки хрестовини. Значення кута хрестовики одержуємо з рішення рівняння проекції розрахункового контуру стрілочного переводу АВСО на вертикальну вісь (рис.7):

(3.1)

Безпосередньо це рівняння вирішити не можна, тому що у ньому є три невідомих величини:

радіус перевідної кривої R:

пряма вставка d;

кут хрестовини (кут хрестовини - це кут між робочими гранями сердечника хрестовини).

З рівняння очевидно, що чим пологішим (більшим) буде радіус перевідної кривої, тим менше при одному й тому ж значенні кута (тобто при незмінній марці хрестовини) буде величина прямої вставки. І збільшенням прямої вставки можна домогтися зменшення радіуса перевідної кривої. Збільшити пряму вставку при незмінному радіусі можна, зменшуючи кут , тобто шляхом уположення марки хрестовини.

Страницы: 1, 2