9.2. Последовательность расчета

Расчет начинается с определения средней динамической нагрузки колеса на рельс.

Находим максимальный дополнительный прогиб комплекта рессор z_max

по формулам таблицы П. 1.6.

для локомотива ВЛ80:

z_max=10,9+9,6*10^-4*90²= 18,68 мм;

для четырехосного полувагона:

z_max=10+16*10^-4*90²= 22,96 мм.

По формуле (13) определяем среднее динамическое давление колеса на рельс где .

для локомотива ВЛ80:

Р_ср= 11500 + 0,75*152*18,68 = 13629 кгс;

для четырехосного полувагона:

Р_ср= 12875 + 0,75*200*22,96 = 16319 кгс.

Далее по формуле (20) определяем среднее квадратическое отклонение динамической нагрузки колеса на рельс от вертикальных колебаний надрессорного строения:

Для локомотива вл80:

S_p=0,0815218,68=227 кгс;

для четырехосного полувагона:

S_p=0,0820022,96=367 кгс.

По формуле (23) определяем среднее квадратическое отклонение динамической нагрузки колеса на рельс от сил инерции необрессоренных масс при прохождении колесом изолированной неровности пути:

или

при L=₁ из таблицы П. 1.2,

для локомотива ВЛ80 – прямой участок:

,

для локомотива ВЛ80 – кривая радиусом R=600 м:

;

для четырехосного полувагона – прямой участок:

;

для четырехосного полувагона – кривая радиусом 600 м:

.

Затем по формуле (26) определяем среднее квадратическое отклонение динамической нагрузки колеса на рельс от сил инерции необрессоренных масс, воз­никающих из-за непрерывных неровностей на поверхности катания колес:

для локомотива ВЛ80 – прямой участок:

;

для локомотива ВЛ80 – кривая радиусом R=600 м:

;

для четырехосного полувагона – прямой участок:

;

для четырехосного полувагона – кривая радиусом 600 м:

.

По формуле (30) определяем среднее квадратическое отклонение динамической нагрузки колеса на рельс от сил инерции необрессоренной массы, воз­никающих из-за наличия на поверхности катания колес плавных изолированных неровностей:

для локомотива ВЛ80 – прямой участок:

;

для локомотива ВЛ80 – кривая радиусом R=600 м:

;

для четырехосного полувагона – прямой участок:

;

для четырехосного полувагона – кривая радиусом 600 м:

.

Далее по формуле (18) определим среднее квадратическое отклонение динамической верти­кальной нагрузки колеса на рельс

для локомотива ВЛ80 – прямой участок:

;

для локомотива ВЛ80 – кривая радиусом R=600 м:

;

для четырехосного полувагона – прямой участок:

;

для четырехосного полувагона – кривая радиусом 600 м:

.

Динамическая максимальная нагрузка от колеса на рельс определяется по формуле: ,

для локомотива ВЛ80 – прямой участок:

;

для локомотива ВЛ80 – кривая радиусом R=600 м:

;

для четырехосного полувагона – прямой участок:

;

для четырехосного полувагона – кривая радиусом 600 м:

.

Общие напряжения изгиба и кручения в кромках подошвы рельса определим по формулам (38) и (39) :

.

Для определения влияния соседних колес тележки на величину изгибающего момента М выбираем расчетную ось, руководствуясь пунктом 4.1 методички и приложением 2.

Для второй оси ₂ определяем по kl₁. Для локомотива ВЛ80 в прямом участке kl₁=0,01*300 = 3,0 по формуле (32) или по таблице П. 1.11 определяем ₂= -0,0563,

в кривой R=600 м kl₁= 0,01028*300=3,08 и ₂ =-0,0487;

для вагона соответственно kl₁=0,01*185=1,85 и ₂ =-0,1945,

в кривой R=600 м kl₁=0,01028*185=1,9 и ₂ = -0,1899.

Тогда для локомотива ВЛ80 на прямом участке эквивалентный груз будет равен:

в кривой R=600 м :

для четырехосного полувагона на прямом участке:

в кривой R=600 м:

.

Кромочные напряжения в подошве рельса от колес электровоза ВЛ80 составят:

в прямом участке: ;

в кривой R=600 м : ;

от колес четырехосных полувагонов:

в прямом участке: ;

в кривой R=600 м : .

Вывод: таким образом, общие напряжения изгиба и кручения в кромках подошвы рельса типа Р65 с приведенным износом 6 мм получились в прямом и кривых участках меньше допускаемых, равных [_к]=2400 кгс/см² для локомотива и [_к]=2000 кгс/см² для вагонов (табл. П. 1.10).

Д алее рассчитываем напряжения в шпалах под прокладками по формуле (40)

где .

Для определения влияния соседних колес тележки на величину нагрузки на шпалу Q выбираем расчетную ось, руководствуясь пунктом 4.1 методички и приложением 2.

Для второй оси ₂ определяем по kl₁. Для локомотива ВЛ80 в прямом участке kl₁=0,01*300 = 3,0 по формуле (34) или по таблице П. 1.11 определяем ₂= -0,0423,

в кривой R=600 м kl₁= 0,01028*300=3,08 и ₂ =-0,043;

для вагона соответственно kl₁=0,01*185=1,85 и ₂ =0,1078;

в кривой R=600 м kl₁=0,01028*185=1,9 и ₂ = 0,0932.

Тогда для локомотива ВЛ80 на прямом участке эквивалентный груз будет равен:

в кривой R=600 м :

для четырехосного полувагона на прямом участке:

в кривой R=600 м:

.

Следовательно, напряжения на шпалах под прокладками от воздействия локомотива ВЛ80:

в прямом участке пути: ;

в кривой R=600 м : ;

от колес четырехосных полувагонов:

в прямом участке: ;

в кривой R=600 м : .

Вывод: расчетные напряжения в шпалах во всех случаях меньше рекомендуемых, равных для локомотива [σ_ш]=20кгс/см² и для вагона [σ_ш]=18кгс/см² (табл. П. 1.10).

Напряжения в балластном слое на уровне нижней постели шпалы определяем по формуле (41)

,

тогда для локомотива ВЛ80:

в прямом участке пути: ;

в кривой R=600 м : ;

от колес четырехосных полувагонов:

в прямом участке: ;

в кривой R=600 м : .

Вывод: расчетные напряжения в балластном слое во всех случаях меньше рекомендуемых, равных для локомотива [σ_ш]=4,5 кгс/см² и для вагона [σ_ш]=3,5 кгс/см² (табл. П. 1.10).

Определение напряжений на основной площадке земляного полотна рассмотрим на примере четырехосного полувагона. За расчетную ось при определении Q принимаем для рассматриваемого типа верхнего строения пути первую ось.

Определим напряжения на основной площадке от расчетной шпалы (шпалы 1) при воздействии четырехосного полувагона, используя расчетные схемы и формулы приложения 2 (рис. П. 2.1а)

.

Исходные данные из приложения 1следующие:

С₁=0,302; С₂=0,142; r=0.8 A_h=0.16 _б=2,24 кгс/см²;

;

Напряжения на основной площадке от соседней слева шпалы (шпалы2) определяем по формулам и схемам приложения 2 (рис. П. 2.1 б)

,

где _р=0,7934 принимаем по табл. П. 1.11, по kl =0,01*55=0,55; _с=-0,0056 принимаем по табл. П. 1.11, по k(l₁+l) =0,01(185+55)=2,4.

Отсюда:

;

;

.

Аналогично определяем напряжения от шпалы3 по формулам и схемам приложения 2 (рис. П. 2.1 в):

; ;

,

где _р=0,7934 принимаем по табл. П. 1.11, по kl =0,01*55=0,55; _с=0,3355 принимаем по табл. П. 1.11, по k(l₁-l) =0,01(185-55)=1,3.

Отсюда:

;

;

.

Напряжения на основной площадке земляного полотна σ_h на глубине h определяются под расчетной шпалой с учетом давле­ний, передаваемых двумя соседними шпалами, по формуле (42)

.

Вывод: расчетные напряжения на основной площадке земляного полотна меньше рекомендуемых, равных для четырехосного полувагона [σ_з]=0,9 кгс/см² (табл. П. 1.10).

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Правила производства расчетов верхнего строения железнодо­рожного пути на прочность. М., 1954.

2. Чернышев М.А. Практические методы расчета пути.- М.: Тран­спорт, 1967.-236 с.

3. Вериго М.Ф., Крепкогорский С.С. Общие предпосылки для корректировки правил расчетов железнодорожного пути на прочность и предложения по изменению этих правил //Тр. ВНИИЖТа. М., 1972. Вып. 466. С. 4-50.

4. Крепкогорский С.С.. Верхотин А.А. Универсальная программа расчетов на ЭЦВМ показателей воздействия подвижного состава на путь//Тр. ВНИИЖТа. М., 1975. Вып. 542. С. 93-II 1.

5. Вериго М.Ф., Коган А.Я. Взаимодействие пути и подвижного состава.- М.: Транспорт, 1986.- 599 с.

6. Положение о системе ведения путевого хозяйства на железных дорогах Российской Федерации. Приказ МПС России № 12Ц от 16 ав­густа 1994 г. М., 1994.

7. Лысюк В.С., Семенов В.Т., Ермаков В.М. и др. Управление на­дежностью бесстыкового пути.- М.: Транспорт, 1999.- 373 с.

8. Управление надежностью железнодорожного пути// Сб. научн. трудов ВНИИЖТа/ Под ред. В.С. Лысюка.- М.: Транспорт, 1991.- 140 с.

9. Технические указания по устройству, укладке, содержанию и ремонту бесстыкового пути.- М.: Транспорт, 2000.- 96 с.

10. Шур Е.А. О выборе допускаемых напряжений при прочност­ных расчетах рельсов// - Вестник ВНИИЖТа. 1977. № 8. С. 38-41.

27