ЖДП. Курсовой Проект(конечный)


Федеральное агентство железнодорожного транспорта
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Уральский государственный университет путей сообщения
Кафедра «Путь и железнодорожное строительство»
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
по дисциплине: «Железнодорожный путь»
на тему: «Расчет и проектирование рельсовой колеи и одиночного обыкновенного стрелочного перевода»
Проверил: Выполнил:
ст. преподаватель студент гр. СЖДт-313
Кравченко Ю.М. Гордеева Н.В.
Екатеринбург
2016
Оглавление
TOC \o "1-3" \h \z \u ВведениеИсходные данные1. УСТАНОВЛЕНИЕ КЛАССА И КОНСТРУКЦИИ ВЕРХНЕГО СТРОЕНИЯ ПУТИ.1.1 Установление класса пути1.2 Периодичность выполнения ремонта1.3 Выбор конструкции верхнего строения пути2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ РЕЛЬСОВОЙ КОЛЕИ В КРИВОЙ.2.1 Определение возвышения наружного рельса в кривой2.2 Расчет основных элементов для разбивки переходной кривой2.2.1 Назначение переходных кривых2.2.2. Устройство переходных кривых2.3. Укладка укороченных рельсов2.3.1. Расчет укорочения рельсов2.3.2. Расчет количества и порядка укладки укороченных рельсов2.4. Определение ширины колеи в кривой.2.4.1. Определение оптимальной ширины колеи в кривой2.4.2. Определение минимально допустимой ширины колеи.........
3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТЫ ОДИНОЧНОГО ОБЫКНОВЕННОГО СТРЕЛОЧНОГО ПЕРЕВОДА.3.1. Основные параметры стрелки3.1.1. Выбор формы криволинейного остряка3.1.2. Расчет радиусов остряков и стрелочных углов3.1.3. Определение марки стрелочного перевода3.1.4. Расчет длины рамного рельса3.1.5. Проектирование раскладки переводных брусьев под стрелкой3.2. Расчет крестовины и контррельсов3.2.1. Минимальная длина сборной крестовины с литым сердечником3.2.2. Практическая длина крестовины3.2.3. Размеры усовиков3.2.4. Размеры контррельса3.2.5. Координаты переводной кривой3.3. Геометрические размеры стрелочного перевода3.4. Расчет эпюры стрелочного перевода3.4.1. Расчет длины соединительных рельсов3.4.2. Расчет длины рельсов 4.РАСЧЕТ УКЛАДКИ БЕССТЫКОВОГО ПУТИ…………………………………....
Список литературы:

ВведениеЖелезнодорожный путь – инженерное сооружение, предназначенное для безопасного и бесперебойного движения поездов с заданными нагрузками от колёсных пар подвижного состава на рельсы и перспективными нагрузками от колёсных пар подвижного состава на рельсы и скоростями движения. На безопасность движения поездов влияет множество факторов, одним из которых является состояние железнодорожного пути. Поэтому элементы пути требуют определённого расчёта.
Железные дороги России имеют самую высокую интенсивность использования железнодорожного пути. Основная задача железнодорожного транспорта: максимальное удовлетворение потребностей народного хозяйства и общества в перевозке грузов и пассажиров с высоким комфортом, большей скоростью при обеспечении безопасности указанных перевозок.
Одним из важнейших условий безопасности движения поездов с установленными скоростями является правильное назначение норм устройства и содержание рельсовой колеи. Нормы и допуски могут быть приняты только на основе исследований в области взаимодействия пути и подвижного состава.
Одной из главных характеристик является ширина колеи, от которой зависят не только расходы на эксплуатацию пути и размеры подвижного состава, но и объемы земляных работ.
При определении возвышения учитывают не только технико-экономические соображения, но и условие комфортабельности езды пассажиров, которое выражается недопущением у них неприятных ощущений и утомляемости. С величиной возвышения непосредственно связано назначение длин переходных кривых для плавного изменения центробежных сил и ускорений. Необходимость укладки укороченных рельсов на внутреннюю рельсовую нить, прежде всего, связана с требованием расположения стыков правой и левой рельсовой нити по наугольнику.
Установление расчетной ширины колеи зависит от расположения ходовых частей в рельсовой колее в зависимости от их характеристик и размеров, вида вписывания.
Соединение путей осуществляются стрелочными переводами – одиночными, двойными и перекрёстными. Геометрические параметры конструкций соединения путей должны быть такими, чтобы обеспечивать безопасное и бесперебойное движение поездов с установленными скоростями движения и нагрузками на оси подвижного состава. Проектируемые конструкции должны быть экономически рациональными, а их длины минимальными.
При проектировании соединений путей должны быть строго выполнены требования Правил технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации.
Исходные данные
Вариант 19
Грузонапряженность, млн. т км брутто на км в год 13
Максимальная скорость движения пассажирских поездов Vmax, км/ч 140
Радиус кривой R, м 1100
Скорость движения поездов по кривой, Vj, км/ч Грузовые 80
Пассажирские 140
Скорые 140
Масса поездов, Qj, т. Грузовые 3000
Пассажирские 1000
Скорые 800
Суточное число поездов, nj, поездов / сутки Грузовые 20
Пассажирские 11
Скорые 9
Угол поворота линии α, 0 44
Тип подвижного состава 4-х осн. Грузовой
Наибольшая скорость движения на боковой путь Vб.п.max, км/ч 60 км/ч = 16,66 м/c
Допустимое значение потери кинетической энергии при соударении колеса и остряка W0, м/c 0,23
Допускаемое значение ускорения γ0', м/c2 0,33
Допускаемое значение ускорения γ0'', м/c2 0,41
Длина криволинейного остряка bостр., м 9
1. Установление класса пути и конструкции верхнего строения пути
1.1 Установление класса пути
Система ведения путевого хозяйства основана на классификации путей в зависимости от грузонапряженности и скоростей движения поездов – главных факторов, влияющих на перевозочный процесс и работу пути.
Класс пути устанавливается в соответствии с эксплуатационными условиями, приведенными в таблице 1.1.
Таблица 1.1 Классы путей
Группапути Грузонапряженность млн.ткм брутто/км вгод Категории пути - допускаемые скорости движения поездов (числитель – пассажирские поезда, знаменатель – грузовые поезда)
С 1 2 3 4 5 6
141-200 ––––– до 140 121-140–––––до 100 101-120 –––––до 90 81-100 –––––до 80 61-80 ––––– до 60 41-60 ––––– до 60 40 и менее
Главные пути
А Более 80 1 1 1 1 2 2 3
Б 51-80 1 1 1 2 2 3 3
В 26-50 1 1 2 2 3 3 4
Г 11-25 1 1 2 3 3 4 4
Д 6-10 1 2 3 4 4 4 4
Е 5 и менее - - - 4 4 5 5

По грузонапряженности все пути разделяются на 6 групп, а по допускаемым скоростям – на 7 категорий, обозначенных буквами и цифрами. Классы путей обозначены цифрами.
При заданной грузонапряженности 20 млн. т км брутто на км в год и максимальной скорости движения скорых поездов 80 км/ч получаем путь 3Г3 – 3 класс, группа Г, 3 категория.
1.2 Периодичность выполнения ремонта пути
Согласно таблице 6.1 Технических условий на работы по реконструкции (модернизации) и ремонту железнодорожного пути по среднесетевым нормам периодичности реконструкций, капитальных ремонтов железнодорожного пути на новых и старогодных материалах [2], а также согласно ремонтной схеме и полученному классу пути выбираем цепочку ремонтов.
Все промежуточные виды ремонтов должны быть как можно ближе к планируемому капитальному ремонту пути, при этом нецелесообразно выполнять ремонт при временном интервале менее двух лет.
Таблица 1.3 Определение пропущенного тоннажа с увеличением грузонапряженности на 5% в год
Год Грузонапряженность,
млн.т.бр/км в год ∑Т,
млн.т.бр
2015 20 20
2016 21 41
2017 22,05 63,05
2018 23,15 86,2
2019 24,31 110,51
2020 25,53 136,04
2021 26,81 162,85
2022 28,15 191
2023 29,56 220,56
2024 31,04 251,6
2025 32,59 284,19
2026 34,22 318,41
2027 35,93 354,34
2028 37,73 392,07
2029 39,62 431,69
Т= 431,69 млн.т.бр.

Рисунок 1 - Последовательность цепочки ремонта
Крс – реконструкция железнодорожного пути;
С – средний ремонт пути;
П – планово – предупредительный ремонт.
1.3 Выбор конструкции верхнего строения пути
Основная конструкция на путях 1–4 классов – бесстыковой путь на железобетонных шпалах.
Типовым промежуточным скреплением для железобетонных оснований (железобетонные шпалы, плиты, малогабаритные рамы) является анкерное скрепление.
Конструкция и размеры балластной призмы должны соответствовать типовым поперечным профилям.
Крутизна откосов балластной призмы при всех видах балласта должна быть 1:1,5, а песчаной подушки – 1:2.
Поверхность балластной призмы должна располагаться при железобетонных шпалах – в одном уровне с верхом средней части шпал.
Конструкция верхнего строения пути, а также типы и характеристики его основных элементов принимаются в зависимости от класса пути. [2]
Наиболее распространенной конструкцией является звеньевой путь, наиболее перспективной и активно внедряемой – бесстыковой путь.
Ширину основной площадки земляного полотна нужно увеличивать с наружной стороны кривой в зависимости от радиуса кривой R:
при R = 3000 – 4000 м уширение 0,2 м;
при R = 2500 – 1800 м уширение 0,3 м;
при R = 1500 – 700 м уширение 0,4 м;
при R = 700 м и менее уширение 0,5 м.
Конструкция верхнего строения пути:
бесстыковой путь на железобетонных шпалах;
Типы и характеристики верхнего строения пути:
рельсы Р65, старогодные I группы годности, репрофилированные;
скрепления новые, с упругой клеммой, и старогодные (в т.ч. отремонтированные);
шпалы железобетонные старогодные;
эпюра шпал: в прямых 1840 шт/км (в кривых радиусом 1200 м и менее – 2000 шт./км);
балласт щебеночный с толщиной слоя: 40 см – под железобетонными шпалами;
размеры балластной призмы – в соответствии с типовыми поперечными профилями.
Конструкции и типы стрелочных переводов:
Р65 новые, рельсовые элементы закаленные. Брусья железобетонные новые.
Земляное полотно и искусственные сооружения:
земляное полотно, искусственные сооружения и их обустройства должны удовлетворять максимальным допускаемым осевым нагрузкам и скоростям движения поездов в зависимости от групп и категорий путей.
Типовым промежуточным скреплением для железобетонных оснований является анкерное рельсовое скрепление (Рисунок 2).

Рисунок 2 – Анкерное рельсовое скрепление
1 – анкер; 2 – хвостовик; 3 – подрельсовая часть шпалы; 4 – рельс; 5 – кронштейн; 6 – амортизирующая подрельлсовая подкладка; 7 – клемма; 8 – регулятор натяжения; 9 – подклеммная подкладка; 10 – нарельсовая изолирующая прокладка; 11 – верхняя вертикальная полка; 12 – нижняя вертикальная полка; 13 – боковая грань подошвы рельса; 14 – поверхность основания головки анкера; 15 – вертикальная реборда; 16 – горизонтальная реборда.
Конструкция и размеры балластной призмы должны соответствовать типовым поперечным профилям (Рисунок 3, таблица 1.4).

Рисунок 3 - Поперечные профили балластной призмы
Таблица 1.4 Основные размеры балластной призмы
Класс пути Толщина балласта под шпалой без учета песчаной подушки hщ, см Ширина плеча призмы d, см Толщина песчаной подушки hп, см Минимальная ширина обочины земляного полотна, см
1 и 2 35/40 40/45 20 50
3 35/40 35/40 4 25/30 35/40 40
5 20/20 25/40 15 40
Поверхность балластной призмы должна располагаться: при деревянных шпалах – ниже верха шпалы на 3 см; при железобетонных шпалах – в одном уровне с верхом средней части шпал.
Для пути 3Г3 принимаем следующие основные размеры балластной призмы:
– толщина балласта под шпалой без учета песчаной подушки hщ = 40 см;
– ширина плеча призмы d = 45 см;
– толщина песчаной подушки hп = 20 см;
– минимальная ширина обочины земляного полотна 50 см.
2. Проектирование рельсовой колеи в кривой
2.1 Определение возвышения наружного рельса в кривой
Рельсовая колея определяется своей шириной, положением рельсовых нитей по уровню и под уклонкой рельсов. При движении железнодорожного подвижного состава по кривой появляется центробежная сила J (Рисунок 4). Она создает дополнительное давление колес на наружную рельсовую нить, в связи с чем, рельсы на ней изнашиваются быстрее, возникают отбои рельсовых нитей, появляется непогашенное центробежное ускорение, при больших значениях которого пассажиры испытывают неприятное ощущение.
Чтобы компенсировать действие силы J и ограничить центробежное ускорение на кривых вводят возвышение наружного рельса h.
При проектировании железнодорожных линий возвышение h определяется по формуле:
h=12,5∙K∙Vcp2R,мм (2.1)где: К – коэффициент увеличения возвышения наружного рельса, учитывающий смещение центра тяжести экипажа в наружную сторону по отношению к оси пути (К=1 при скорости движения до 120 км/ч, при скоростях >120 км/ч К=1,2);
Vср – средневзвешенная по тоннажу скорость, км/ч;
R – радиус кривой, м.

Рисунок 4 - Расчетная схема для определения возвышения наружного рельса в кривых
где h – возвышение наружного рельса в кривой радиуса R, мм;
S0 – расстояние между осями рельсов (S0 =1600 мм);
G – вес экипажа, кг;
J – центробежная сила, кг∙с;
N, T – составляющие веса экипажа G;
α – угол наклона полотна пути, градусы.
Значение Vср2 определяется по зависимости
Vср2=ni∙Qi∙Vi2ni∙Qi, км2ч2 (2.2)где Qi – масса поезда данного (i-го) вида (пассажирского, грузового, скорого, пригородного), т брутто;
ni – суточное число поездов i-го вида;
Vi – средняя скорость движения поездов i-го вида на рассматриваемой кривой, определяемая по локомотивным скоростемерным лентам, км/ч.
Vср2=32∙3200∙702+14∙700∙702+6∙500∙80232∙3200+14∙700+6∙500=4939 (км/ч)2.В курсовом проекте задается эксплуатируемый участок, поэтому h определятся по формуле:
h=12,5∙K∙Vср2R+∆h,мм (2.3)где ∆h – добавочное возвышение, учитывающее отклонение центра тяжести экипажа от оси колеи при радиусах кривых 1200 м и менее.
При скоростях движения от 121 до 140 км/ч значение ∆h=20мм, при скоростях движения от 141 до 160 км/ч значение ∆h=30мм.
h=12,5∙1∙49391200+0=51,5 мм,Округляем h = 55 мм.
Расчетное возвышение должно быть проверено из условия обеспечения комфортабельности езды пассажиров для максимальной скорости пассажирских поездов Vмах.пасс по формуле:
hmin=12,5∙Vmaxпасс2R-163∙αн.п, , мм (2.4)где αн.п. = 0,7 м/с2 – допускаемая величина непогашенного центробежного ускорения.
hmin=12,5∙7021200-163∙0,7=-63,06 мм.Из полученных по формулам (2.3) и (2.4) величин возвышения принимается большее и округляется до значения кратного 5 мм в большую сторону
Значит, принимаем возвышение наружного рельса: h = 55 мм.
2.2 Расчет основных элементов для разбивки переходной кривой
Для обеспечения плавного перехода подвижного состава из прямой в круговую кривую устраиваются переходные кривые. В пределах переходных кривых выполняется отвод кривизны, возвышения и уширения колеи, если это требуется (в зависимости от радиуса).
2.2.1. Назначение переходных кривых
Длина переходной кривой определяется тремя условиями [3]:
1. Не превышая допускаемой величины уклона отвода возвышения:
Lпк = hi , м (2.5)
При скорости движения Vmax=80 км/ч принимаем значения i<1,9‰, f < 42,2 мм/с.
Lпк = 551,9=28,94 м.
2. Из условия не превышения нормативного значения скорости изменения непогашенного ускорения:
Lпк=Vmax33,63∙R∙Ψ , м (2.6)
где Ψ = 0,4 – 0,6 м/с – допустимое изменение непогашенного ускорения.
Lпк=8033,63∙1200∙0,6=15,24 м.
3. Из условия не превышения вертикальной скорости подъема колеса по головке рельса:
Lпк= h∙Vmax3,6∙f, м (2.7)
где f – вертикальная скорость подъема колеса по головке рельса.
Lпк= 55∙803,6∙42,2=28,96 м.Из полученных длин переходных кривых по трем условиям необходимо выбрать наибольшее значение переходной кривой и округлить её в большую сторону кратно 10м. Принимаем значение длины переходной кривой, равной 40м.
При этом длина переходной кривой должна быть не менее
– при R (3000–1500) l0 ≥ 30 м;
– при R (1499–1000) l0 ≥ 40 м;
– при R (999–710) l0 ≥ 50 м;
– при R (709 и менее) l0 ≥ 60 м.
2.2.2. Устройство переходных кривых
Форма переходной кривой должна обеспечивать плавное изменение кривизны, возникающих инерционных сил относительно горизонтальной и вертикальной осей и соответствующих им ускорений.

Рисунок 4 - Переходная кривая
После того как принято значение Lпк определяем угол поворота переходной кривой φ0 в радианах по формуле:
φ0=l02R, рад; (2.8)φ0=402∙1200=0,017 рад (58'26"),где l0-длина переходной кривой, м R-радиус кривой, м.
Возможность устройства переходных кривых проверяется из условия:
Rα-2φ0≥Lmin, (2.9)где Lmin = 30м – минимально допустимая длина круговой кривой,
α – угол поворота прямой, рад.;
α=22°∙π180°=0,384 рад (22°0'6");1200 0,384–2∙0,017≥ 30→420≥30.Определим абсциссу и ординату конца переходной кривой (x0; y0):
x0=l0-l0440∙C2; (2.10)y0=l036∙C; (2.11)где С – параметр переходной кривой, который равен:
C=l0∙R=40∙1200=48000,x0=40-40440∙480002=39,9; y0=4036∙48000=0,22.Расстояние от начала переходной кривой до проекции центра кривой на прямую m:
m=x0-Rsinφ0 , м (2.12)m=39,9-1200∙0,0168=19,74 м,Величина сдвижки круговой кривой относительно прямой при устройстве переходной кривой р:
p=l0224R; (2.13)p=40224∙1200=0,05.
Рисунок 5 - Разбивка переходной кривой
способом сдвижки круговой кривой внутрь
Координаты x и y промежуточных точек переходной кривой:
x=lx1-lx440C2 ; y=lx32C13-lx4168C2; (2.14)Значения абсцисс x(м):x0=0∙1-0440∙480002=0;x10=10∙1-10440∙480002=9,9;x20=20∙1-20440∙480002=19,9;x30=30∙1-30440∙480002=29,7;x40=40∙1-40440∙480002=39,9;Значение ординат y(м):y0=032∙48000∙13-04168∙480002=0;y10=1032∙48000∙13-104168∙480002=0,004;y20=2032∙48000∙13-204168∙480002 =0,03;y30=3032∙48000∙13-304168∙480002=0,09;y40=4032∙48000∙13-404168∙480002=0,22;Таблица 2.1 Координаты точек переходной кривой


2.3 Укладка укороченных рельсов
В кривых внутренняя рельсовая нить короче, чем наружная, т.к. имеет меньший радиус на величину расстояний между осями рельсовых нитей S1. Для выполнения требования ПТЭ относительно расположения стыков по внутренней нити кривой укладываются так называемые укороченные рельсы. С целью унификации типоразмеров для отечественных железных дорог принято четыре типа укорочения рельсов. Для рельсов с нормальной длиной 25,0 м стандартное укорочение (К) принято равным 80 и 160 мм, т.е. укладываются укороченные рельсы по внутренней нити длиной 24,92 м или 24,84 м. Для рельсов с нормальной длинной 12,5 м стандарт укорочения принят трёх типов: 40, 80 и 120 мм.
В кривых несовпадение стыков допускается на величину не более половины стандартного укорочения (К).
2.3.1. Расчет укорочения рельсов
Укорочение внутренней рельсовой нити ε по отношению к наружной в любом стыке кривой определяется по зависимости:
ε=S1∙φ, (2.15)гдеS1 = 1600 мм – расстояние между осями рельсов;
φ – угол поворота кривой в данной точке, в рад.
Общая величина укорочения внутренней нити в пределах всей кривой по сравнению с наружной, определяется по зависимости:
ε=S1∙α=1600∙0,384=614,4 (2.16) где α – угол поворота линии, рад. (α = 0,384);
В пределах переходной кривой угол поворота φ зависит от длины дуги переходной кривой от начала координат lx и равен:
φ=lx22C; (2.17)φ=4022∙48000=0,017 рад (58'26")Укорочение в пределах переходной кривой εпк-х в любой точке будет равно:
εпк-x=S1∙lx22C=1600∙0,017=27,2 (2.18)Полное укорочение в пределах переходной кривой εпк равно:
εпк=S1∙l022C ; (2.19)εпк=1600∙4022∙48000=26,67 мм.Полное укорочение в пределах круговой кривой εкк, имеющей длину Lкк, определяется по зависимости:

εкк=S1∙LккR=1600∙4201200=560 мм=0,56 м. (2.20)
Если переходные кривые имеют одинаковую длину l0, то полное укорочение внутренней нити кривой на всем протяжении будет равно:
ε=εкк+2εпк=560+2∙26,67=613,34 мм. (2.21)2.3.2. Расчет количества и порядка укладки укороченных рельсов
При известных значениях угла поворота кривой α и радиусе кривой R, принятых значениях длин переходных кривых l0 и соответствующим им значений углов поворота φ0 определяют длину круговой кривой Lкк по формуле:
Lкк=Rα-2φ0=900∙0,384-2∙0,017=420 м. (2.22)
Общая длина кривой L будет равна:
L=Lкк+2l0=420+2∙40=500 м. (2.23) При одинаковых длинах переходных кривых (l0) правильность вычислений можно определить по:
L=Rα+l0 (2.24)
L=1200∙0,384+40=500,8Для дальнейших расчетов большое значение имеет правильность принятия величины стандартного укорочения (К) одного рельса. В первом приближении можно определить по зависимости:
K≥Sl∙lpR=1600∙12,51200=16,67 мм, (2.25) где lp – нормальная длина рельса (25 м или 12,5 м).
Для рельсов 12,5м установлены три типа стандартных укорочений: 40, 80 и 120мм. Принимаем К = 40мм.
Общее количество укороченных рельсов N, требуемых для укладки во внутреннюю рельсовую нить, равно:

Рисунок 6 - Схема укладки укороченных рельсов
N=εK=614,4 40≈15 шт. (2.26)Таблица 2.2 Раскладка укороченных рельсов в кривой
Таблица 2.3 Расчет второй переходной кривой
№ рельса Длина кривой нарастающим итогом Расчет, мм
39 КПК2 40 26,67 - 15,62 = 11,05
40 30,62 15,62 - 5,47 = 10,15
41 18,11 5,47 - 052 = 4,95
42 НПК2 5,6 0,52 - 0 = 0,52

2.4 Определение ширины колеи в кривой
2.4.1. Определение оптимальной ширины колеи в кривой
При определении оптимальной ширины колеи за исходную принимают схему свободного вписывания. На рисунке 7 представлена схема такого вписывания для трехосной тележки с учетом разбегов η1 крайних осей.

Рисунок 7 - Схема свободного вписывания трехосной тележки в кривую
Для двухосной тележки принципиальная схема сохраняется такой же (без средней оси). Точкой О обозначен центр вращения тележки. При свободном вписывании он находится на задней оси и внутреннее колесо этой оси своим гребнем касается внутренней нити кривой, не взаимодействуя с ней.
Оптимальная ширина колеи, Sопт, мм, определяется по формуле:
Sопт=qmax+fн-η1+4=1509+8,84-1,5+4=1520,34 мм, (2.27)гдеqmax – максимальная ширина колесной пары, мм;
ƒн – стрела изгиба наружного рельса при хорде, проведенной по линии рабочих граней гребней колес, мм;
η1 – поперечный разбег осей, мм;
4 – допуск на сужение колеи.
Величина стрелы ƒн определяется по формуле:
fн=(λ+b)22R=(4600+6,69)22∙1200000=8,84 мм , (2.28)где λ – расстояние от центра О вращения тележки до геометрической оси первой колесной пары, равное в данном случае длине жесткой базы L, мм;
R – радиус кривой, мм;
b – расстояние от оси первой колесной пары до точки касания гребня колеса с рельсом, определяемое по формуле:
b=λr+t∙tgτR+S2-r+t∙tgτ=4600∙625+10∙2,751200000+16002-625+10∙2,75≈6,69 мм, (2.29)где r – радиус колеса, мм;
t – расстояние от поверхности катания до точки прижатия гребня к боковой грани головки рельса (глубина касания), принимается равным 10 мм;
τ – угол наклона рабочей поверхности гребня колеса к горизонту, равный для локомотивных бандажей – 70°;
S – расстояние между осями рельсов.
Sопт = 1520,34 > [S], где [S] = 1520 мм, следовательно определяем минимально допустимую ширину колеи.
2.4.2 Определение минимально допустимой ширины колеи
За исходную принимают схему заклиненного вписывания (рисунок 8, 9).

Рисунок 8 - Схема заклиненного вписывания в кривую трёхосной тележки без поперечного разбега осей

Рисунок 9 - Схема заклиненного вписывания в кривую трёхосной тележки с поперечными разбегами
Учитывая, что заклиненное вписывание не допускается, к полученной по этим схемам ширине S3 прибавляют величину зазора δmin2 между боковой рабочей гранью рельса и гребнем колеса (δmin = 7).
Для трёхосной тележки следует рассматривать два случая:
Тележка не имеет разбегов (рисунок 9)
В этом случае минимальная ширина колеи Smin будет равна:
(2.30)
fн=L+2b28R=4600+2∙3,2928∙1200000=2,21 мм fB=(L-2b)28R=(4600-2∙3,29)28∙1200000=2,19 мм b=L∙r2Rtgτ=4600∙6252∙1200000∙2,75=3,29 ммSmin=1509+2,21+4+72=1518,71≤ [S]=1520Тележка имеет разбеги (рисунок 10). Тогда сумма разбегов определится выражениемΣη= η1+ η2,мм, (2.31)где η1 – разбег крайних осей тележки,
η2 – разбег средней оси тележки.
Ση = 1,5+1,3=2,8 ммСравним Ση с величиной fB:
– если Ση ≥ fB, то ширина колеи Smin определяется по формуле:
Smin=qmax+fH-fB+4+δmin2≤S (2.32)– если Ση < fB, то ширина колеи Smin в этом случае будет равна:
Smin=qmax+fH+4+δmin2≤S (2.33)Ση ≥ fB →Smin=1509+2,21-2,19+4+72=1516,52≤SПолученное значение Smin= 1516,52 сравниваем c нормативным [S] =1520 (для принятого радиуса R кривой).
Если Smin ≤ [S], то принимается нормативная ширина колеи. Во всех случаях минимально допустимая ширина колеи Smin не должна превышать максимальную Smax, установленную ПТЭ и равную 1535 мм.
Если по расчётам окажется, что Smin > [S], то необходимо увеличить радиус кривой, а при R≤150 м предусмотреть установку контррельсов.
Принимаем S = 1520.

Проектирование и расчеты одиночного обыкновенного стрелочного переводаК основным частям одиночного обыкновенного стрелочного перевода (рисунок 11) относят: стрелку, соединительную часть, крестовинную часть и комплект переводных брусьев.

Рисунок 10 - Основные части одиночного обыкновенного стрелочного перевода
1 – рамные рельсы; 2 – остряки; 3 – переводной механизм; 4 – контррельсы; 5 – усовики; 6 – сердечник.
3.1 Основные параметры стрелки3.1.1 Выбор формы криволинейного остряка
Остряки могут быть одинарной кривизны с радиусом R0', равным радиусу переводной кривой R, но наибольшее применение находят остряки с двойной кривизной, у которых радиус начальной части R0' больше радиуса второй части R0'', а радиус второй части остряка R0'' обычно равен радиусу переводной кривой R.
В курсовом проекте принимаем остряки двойной кривизны.
3.1.2. Расчет радиусов остряков и стрелочных углов

Рисунок 11 – Схема геометрических параметров стрелки
Синус начального стрелочного угла определяется по формуле:
sinβн=1Vб.п.maxW02-2δmax∙γ0' , (3.1)116,660,232-2∙0,036∙0,33=0,010242 βн=0,010242(35'12")cosβн=0,999948где Vmax – наибольшая скорость движения на боковой путь (м/c);
Wo – допускаемое значение кинетической энергии при соударении реборды колеса и остряка;
γ0' – наибольшее допускаемое значение центробежного ускорения, возникающее в начале остряка при переходе к очертанию остряка с радиусом Ro;
δmax – максимальный вероятный зазор в рельсовой колее 1520мм, равный 0,036 м.
Радиус в начальной части остряка:
R0'=Vб.п.2 maxγ0'=16,6620,33=841,751 м. (3.2)Радиус во второй части остряка:
R0''=Vб.п.2 maxγ0''=16,6620,41=677,507 м, (3.3)где γ0'' – наибольшее допускаемое значение центробежного ускорения, возникающее при переходе к очертанию остряка с радиусом R0''.
Величина вертикальной проекции радиуса R0':
B=R0'∙cosβн= 841,751 ∙0,999948= 841,707 м. (3.4)Величина горизонтальной проекции радиуса R0':
A=R0'∙sinβн=841,751∙0,010242=8,621 м. (3.5)
Угол конца боковой строжки остряка ξv:
cosξV=BR0'+V0=841,707841,751 +0,0728=0,999861; (3.6) ξV=0,016669 рад (57'18"), sinξV=0,016668,где Vo – полная ширина головки остряка на уровне, определяемой вершиной прижатого к рамному рельсу остряка в его начале, для рельсов типа Р65, равная 0,0728 м.
Величина горизонтальной строжки головки остряка:
λV=R0'+V0∙sinξV-A , м (3.7) 841,751+0,0728∙0,016668-8,621= =5,410 м QUOTE λV=R0'+V0*sinξV-A=645,995+0,0728*0,0184- 6,884=5,010 м.
Угол между концом боковой строжки остряка и его корнем:
φ2=bостр.-λVR0''=9-5,410 677,507=0,005298 (18'13") (3.8)Полный стрелочный угол β равен:
β= ξV+φ2, (3.9)0,016669 +0,005298=0,021967 рад.(1°15'31") sinβ=0,021966cosβ=0,999759
1.3. Определение марки стрелочного перевода
Рисунок 12 - Схема определения марки крестовины
Основным параметром стрелочного перевода является его марка, которая связана с углом крестовины α. Угол крестовины α находится через дополнительный угол по следующим формулам:
δR=R0'∙cosβн-cosξV, (3.10) 841,751∙0,999948-0,999861= =0,073 м, где δR – ордината точки изменения радиуса R0' на R0''.
Для контроля: δR≈V0.
Sl=Sп-δR=1,520-0,073=1,447 м; (3.11)C=R0''∙cosξV-Sl , м 3.12677,507 ∙0,99981-1,447=675,965 м. Al=n+Al'=2+0,316=2,316000 м, (3.13)
где A’l и Bl – расчетные характеристики, зависящие от конструкции крестовины, (таблица 3.1), Аl = 0,316 м; Вl = 0,283 м;
n – размер прямой вставки между концом переводной кривой и стыком в переднем вылете крестовины (n = 2м).

Таблица 3.1 Расчетные характеристики для определения марки крестовины

tgφ=R0''-BlAl=677,506775 -0,283 2,316=292,410956. (3.14)φ=1,567376 рад(89°48'14")sinφ=0,999994sinφ-α=C∙sinφR0''-Bl=675,965440 ∙0,999994677,506775 -0,283=0,998136. (3.15)φ-α=1,509731α=φ-φ-α=1,567376-1,509731=0,057646. (3.16)tgα=0,057710Значение tgα в виде правильной дроби и представляет собой марку стрелочного перевода M:
M= tgα=1N=118 (3.17)N=1tgα=10,057710=17,328155≈18По принятой марке крестовины уточняем значения:
– угол крестовины:
α=0,055499 рад (3°10'47")
cosα=0,998460sinα=0,055470– длина вставки d:
d=Sl-R0''(cosξV-cosα)sinα , м (3.18)1,447-677,507 ∙0,999861-0,9984600,055470=8,982 м. Контроль правильности принятия значений α и d (при условии Sп=1520 мм):
Sп=R0'cosβн-cosξV+R0''cosξV-cosα+d∙sinα , м (3.19)841,751∙0,999948-0,999861++677,507∙0,999861-0,998460++8,982∙0,055470=1,520000 м S = [S] = 1520 мм.
3.1.4. Расчет длины рамного рельса1824327210102
Рисунок 13- Схема определения длины рамного рельса
Длина рамного рельса lpp в стрелочных переводах с двойной кривизной определяется по формуле:
lPP=m1+l0'+m2, мм (3.20) 4655+8998,113+1413,5=15076,612556 мм Передний вылет рамного рельса m1 находится из условия рациональной раскладки переводных брусьев:
m1=C-δ2+n1∙b-m0=420-82+9∙500-41=4665,00 мм (3.21)гдеС – нормальный стыковой пролёт (420 мм);
δ – нормальный стыковой зазор, принимается равным 8 мм;
b – промежуточный пролёт между осями брусьев под стрелкой, принимается равным 500 мм;
mо – расстояние от оси первого флюгарочного бруса до острия остряка (mo = 41 мм);
n1 – число промежуточных пролетов под передним вылетом рамного рельса, n1 =9.
Задний выступ рамного рельса m2 устанавливается исходя из возможности и удобства монтажа корневого крепления остряка и стыкового скрепления рамного рельса:
m2=CK-δk2+n2∙b+C-δ2=420-52+2∙500+420-82=1413,5 мм (3.22)где Ck – расстояние между осями в корне остряка, мм; принимается равным С;
δk – стыковой зазор в корне остряка, принимается равным 4 – 6 мм и при гибких остряках δk = 5;
n2 – количество промежуточных пролётов под задним вылетом рамного рельса. В курсовом проекте n2 = 2;
b – промежуточный пролёт между осями переводных брусьев. b = 500 мм.
Проекция криволинейного остряка l0' на рабочую грань рамного рельса определяется по формуле:
l0'=R0'∙sinξV-sinβН+R0''∙sinβ-sinξV (3.23)l0'=841,751∙0,016668-0,010242+677,507 ∙0,021966-0,16668=8,998 мпри этом:
l0' (8998 мм) ≤ bостр (9000 мм)Причем разница между l0' и bостр должна быть несколько миллиметров.

3.1.5. Проектирование раскладки переводных брусьев под стрелкойДля распределения переводных брусьев считается только часть рамного рельса lс, в остальных геометрических элементах стрелки (m1 и m2) количество пролётов и их величина принята согласно расчетам. Длина lс определяется по формуле:
lC=lPP-m1-m2-m0-2Cф-C-δK2,мм. (3.24)lC=15076,613 -4665-1413,5 -41-1350-420-52=7399,613 мм.где Cф – расстояние между осями флюгарочных брусьев (Cф = 675 мм).
Принимаем 13 пролетов по 530 мм и один пролет 509,612556 мм, который необходимо расположить рядом со стыковым пролетом.
3.2 Расчет крестовины и контррельсов3.2.1.Минимальная длина сборной крестовины с литым сердечником
Рисунок 14 - Схема определения минимальной длины сборной крестовины с литым сердечником
Длина крестовины слагается из минимальных длин ее передней hmin и хвостовой pmin частей. Математическим центром крестовины (С) называется точка пересечения продолжения рабочих кантов сердечника крестовины.
Значения hmin и ρmin находят из условия, чтобы выступающие за головку рельса детали стыка на одной рельсовой нити не мешали расположению деталей стыка на другой нити и чтобы были возможности установки, смены и содержания в исправности этих деталей и стыка в целом. При этом не допускается строжка путевых рельсов, примыкающих к крестовине.
hmin=B-b+2V∙N+lH2-x1-δh2 (3.25) 150-73+173∙18+8002-80-0=4820 мм. При определении хвостовой части крестовины pmin следует учесть минимальный зазор между подошвами примыкающих рельсов 2Е:
pmin=B+b+2E∙N=150+73+5∙18=4104 мм, (3.26)где B – ширина подошвы рельса, 150 мм;
b – ширина головки рельса, 73 мм;
2V – размер подошвы усовиковых рельсов, обеспечивающих нормальную постановку или снятие первого болта, 173 мм;
lH – длина двухголовой накладки, 800 мм;
х1 – расстояние от торца накладки до оси первого стыкового отверстия, 80 мм;
2Е – конструктивное расстояние между подошвами рельсов в хвосте крестовины, 5 мм;
N – показатель марки крестовины, 18.
При расчетах h и с величину стыковых зазоров δ(h) и δ(p) принимают равными нулю для уменьшения ударного эффекта при проходе колёс по крестовине.
Полная теоретическая (минимальная) длина крестовины будет равна:
lтеор=hmin+pmin=4820+4104=8924 мм. (3.27)
3.2.2. Практическая длина крестовиныПолученные значения hmin и ρmin должны быть откорректированы исходя из равномерного распределения переводных брусьев и рационального размещения крепёжных деталей. При этом практическая длина крестовины lпр должна быть не меньше теоретической длины, но не более чем на величину одного пролёта или одного расстояния между осями брусьев bi и должны выполняться условия:
lтеор≤lпр≤lтеор+bi ; (3.28)8924 ≤ 8927,437 ≤ 8924+510;hmin≤h; 4820 ≤4821,856; pmin≤p; 4104 ≤4105,581 (3.29)При определении практической длины крестовины должны быть выполнены следующие условия:
– брусья в пределах крестовины располагаются по нормали к биссектрисе угла крестовины α;
– расстояния между осями брусьев bi принимают равным в пределах 500–545 мм (кратно 5мм);
– брусья под крестовиной должны располагаться так, чтобы сечение сердечника в 20 мм располагалось по оси переводного бруса;
– расстояние между осями стыковых брусьев С принимают равным 440 мм при рельсах Р50 и 420 мм при рельсах Р65 и Р75.
146358921258
Рисунок 15 - Расчетная схема раскладки переводных брусьев в пределах крестовины
h=C-δ(h)2+l1k-ecosα2=420-02+4970-3600,99915=4821,856 мм (3.30)p=C-δ(р)2+l2k+ecosα2=420-02+3534+3600,99915=4105,581 мм (3.31)l1k=hmin+e-c2=4820+360-4202=4970 мм (3.32)l2k=pmin-e-c2=4104 -360-4202=3534 мм (3.33)e=20∙N=20∙18=360 мм (3.34)
lпр=h+p, мм (3.35) 4821,856+4105,581 =8927,437 мм Определяем количество брусьев под крестовиной. Количество брусьев n может быть только целым, поэтому к значениям l1k и l2k добавляются поправочные значения x1 и x2 при условии что (x1+x2)≤bi.
Таким образом, количество брусьев под крестовиной с учетом поправки равно:
n1=l1kbi=4970мм500мм=9,94 , n2=l2kbi=3534мм500мм=7,068 ; (3.36)
n1=l1k+x1bi=10, n2=l2k+x2bi=7; (3.37)x1=0,06, x2=0,932 3.2.3. Размеры усовиковГеометрические размеры усовиков устанавливают исходя из взаимосвязи с размерами крестовины и возможности стыкования типовыми элементами (накладками), особенно в хвосте крестовины.

Рисунок 16 - Размеры усовиков
Проекция отрезка усовика в пределах «вредного» пространства xу0 равна:
xу0=tг∙N=62∙18=1116 мм (3.38)где tг – расстояние между рабочими гранями усовиков в месте их первого изгиба (горло крестовины). Для стрелочных переводов с шириной колеи 1520 мм желоб tг = 62 мм.
Обозначим через γ угол удара колеса в усовик крестовины при движении экипажа по прямому пути в противошерстном движении. Величина этого угла может быть определена по зависимости:
tgγ=tг-tу1xу0=62-451116=0,015233; (3.39)γ=0,015232 рад (52'22")где tу1– ширина жёлоба в крестовине.
Ширина жёлоба в крестовине устанавливается из условия обеспечения безопасности прохождения колёсных пар подвижного состава. Критерием безопасности служит предотвращение заклинивания колёсных пар между рабочими гранями контррельса и усовика, т.е. tу1 – величина нормируемая. В расчётах принимаем tу1 = 45 мм.
Длина участка хy1 устанавливается из условия, что ширина жёлоба, равная 45 мм, сохраняется от математического центра крестовины до точки сердечника, где его ширина bс равна 50 мм.
xy1=50∙18=900 мм (3.40)На участке xy2 производится отвод усовиков под углом удара γу. На основании опыта эксплуатации принимают: γу = 0,8∙γ=0,8∙0,015232= 0,012185. При принятом значении γу длина участка xy2 определяется по формуле:
xу2=tу2-tу1sinγу=64-450,012185=1559,277 мм (3.41)где ty2 – ширина жёлоба в конце участка направляющей части, нормируется в пределах 64 – 68 мм; в расчётах принимаем ty2 = 64 мм.
Длина улавливающей (раструбной) части усовика ху3 равна 150 ÷ 200 мм, а ширина жёлоба ty3 = 86 ÷ 90 мм. В расчётах принимаем xу3 = 150 мм; ty3 = 86 мм.
Возможность установки типовых накладок в хвосте крестовины определяется условием К ≥ 0,5lн. Величину К можно установить из соотношения:
K=p-xy1-xy2-xy3 , мм (3.42)4105,581-900-1559,277-150=1496,304 K≥0,5lH≥400 мм.3.2.4. Размеры контррельсаКонтррельсы направляют колёса подвижного состава в соответствующий жёлоб и предохраняют сердечник у острия от горизонтальных давлений и ударов. Размеры контррельсов также связаны с размерами отдельных частей крестовины.

Рисунок 17 - Размеры контррельса
Расчетная схема для определения размеров контррельса составлена исходя из соблюдения следующих условий:
– прямолинейная часть контррельса должна перекрывать расстояние от горла крестовины tг до сечения сердечника, имеющего ширину bс = 40 мм запасом в каждую сторону 150–300 мм;
– направляющая часть контррельса должна иметь угол удара;
– возможность стыкования контррельса с путевым рельсом типовыми скреплениями.
Ширина желоба tк1 на прямолинейном участке xк1 устанавливается из условия ненабегания гребня колеса на рабочую часть сердечника крестовины, является величиной нормированной и равняется 44 мм.
Длина прямолинейного участка согласно расчётной схеме определяется по формуле:
xk1=tг+bctgα+2∙150÷300, мм (3.43)Принимая tг = 62 мм, bc = 40 мм, tgα=0,055556, получим:
xk1=62+400,055556+2∙150=2136 мм. Длина отводов контррельса на участке xк2 будет равна:
xk2=tk2-tk1tgγk=64-440,016466=1214,641745 мм (3.44)где tk2 – ширина жёлоба в конце участка направляющей контррельса, принимается такой же, как и в усовиках, 64 ÷ 68 мм.
Величина γк для типовых конструкций стрелочных переводов принята на основе экспериментальных исследований в зависимости от скорости движения и рекомендуется:
– при скорости движения по прямому пути до 140 км/ч значение γк = 0о56’36’’;
– при скорости движения по прямому пути до 160 км/ч значение γк = 0о34’13’’;
Размеры улавливающей части контррельса принимаются:
хк3 = 150 мм; tк3 = 86 мм.
Принятые разбивочные размеры необходимо проверить на соответствие конструктивным соображениям, а именно: чтобы длина контррельса от раструбной части до стыка К была бы не меньше половины типовой двухголовой накладки, т.е. К ≥ 0,5∙lн. Величину К можно определить по формуле:
p+∆=40∙N+300+xk2+xk3+K (3.45)K=p+∆-40∙N-300-Xk2-Xk3=4105,581+43,2-40∙18-300 - 1214,642-150=1764,139 мм
K≥0,5lH≥400где p – длина хвостовой части крестовины, p = 4105,580590  мм;
∆ – забег стыка по рельсовой нити прямого пути по сравнению со стыком хвоста крестовины из-за того, что переводные брусья размещаются по нормали к биссектрисе угла крестовины α.
∆=Sn+V02∙tgα2=1520+732∙0,027756=43,2 мм (3.46)где Sn – 1520 мм – ширина колеи по прямому пути;
Vo – 73 мм – ширина головки рельса Р65;
tg (α2) = 0,027756.3.2.5. Координаты переводной кривойПри расчетах за начало координат принимается точка, лежащая на рабочей грани рамного рельса прямого пути против корня остряка. Ординаты устанавливаются через каждые 2000 мм от начала до конца переводной кривой. Концом переводной кривой является начало прямой вставки.

Рисунок 18 - Координаты переводной кривой
Ордината в начале:
y0=R0'∙cosβH-cosξV+R0''∙cosξV-cosβ (3.47)y0=841,751∙0,999948-0,999861+677,507∙0,999861—0,999759=0,142 м.
Конечную абсциссу xк определяем по формуле:
Xk=R0''∙sinα-sinβ, м (3.48)677,507∙0,055470-0,021966=22,699 м.Конечную ординату ук по формуле:
yk= y0+R0''∙cosβ-cosα,м (3.49)0,142+677,507∙0,999759-0,998460=1,022 м.При известной величине прямой вставки d значение ук проверяют по формуле, где d = 8,982 м:
yk=Sn-d∙sinα, м (3.50) 1,520-8,982 ∙0,55470=1,022 м. Согласно принятой расчетной схеме промежуточное значение ординат определится по формулам:
sinψi=sinβ+xiR0'' ; (3.51) ψi=arcsinψi ; (3.52) yi=y0+R0''∙cosβ-cosψi; (3.53)Расчеты ординат переводной кривой необходимо выполнить в табличной форме (см. табл. 3.2).

Таблица 3.2 Определение координат переводной кривой

Правильность расчетов: ψк=α.Геометрические размеры стрелочного перевода
Рисунок 19 - Геометрические размеры стрелочного перевода
Теоретическая длина стрелочного перевода:
LТ=R0'sinξV-sinβH+R0''sinα-sinξV+d∙cosα (3.54)
LТ=841751∙0,16668-0,010242+677507∙0,55470-0,016668++ 8,982∙0,998460=40665 мм.
Практическая длина стрелочного перевода (расстояние от переднего вылета рамного рельса до хвостового стыка крестовины):
LП=m1+LТ+p=4665+40665+4105,581= 49435,581 мм (3.55)Определение положения начала остряков и математического центра крестовины (МЦ) относительно центра стрелочного перевода (ЦП):
b0=Sn2tgα2=15202∙0,027756=27381мм (3.56) a0 =LТ-b0=40665-27381= 13284 мм (3.57)Соответственно расстояния от центра стрелочного перевода до переднего вылета рамного рельса а и до стыка хвоста b будут равны:
a=a0+m1=13284 +4665=17949 мм (3.58) b=b0+p=27381 +4105=31486 мм (3.59)На рисунке 20 через ПС обозначен предельный столбик, который располагается на биссектрисе угла крестовины там, где расстояние между осями смежных путей равно 4100 мм. Следовательно, расстояние от оси прямого пути до предельного столбика g = 2050мм.
Расстояние, определяющее положение предельного столбика:
λ0=g-Sn2tgα2=2050-152020,027756=46475 мм (3.60) λ=λ0+b0=46475+27381=73856 мм (3.61)
3.4. Расчёт эпюры стрелочного перевода3.4.1. Расчёт длины соединительных рельсов.

Рисунок 20 - Расчет длины соединительных рельсов
Расчет начинается с определения длины соединительных рельсовых нитей между элементами стрелки и примыкающими путевыми рельсами или элементами крестовины.
Обозначим через:
l1 – расстояние от стыка рамного рельса по прямому пути до стыка примыкания путевого рельса;
l2 – расстояние от корня криволинейного остряка до стыка переднего вылета крестовины по боковому пути;
l3 – расстояние от прямого остряка до стыка переднего вылета крестовины по прямому пути;
l4 – расстояние от стыка рамного рельса по боковому пути до стыка примыкания путевого рельса.
С учетом расчетных параметров стрелочного перевода, его разбивочных размеров и стыковых зазоров, длины рельсовых соединительных нитей будут равны:
l1=LП+Δ-lpp-δ1, мм (3.62)49435 +43,2-15076-8=34394,2 мм. l2=R0''+V02∙α-β+d-h-δ2-δh, [мм] (3.63)l2=677506+732∙0,055499-0,021967+8981-4821--5-0= 26873 ммl3=LТ-l0'-h-δ3-δh, мм (3.64)l3=40665-8998-4821-5-0=26840 ммl4=m1+R0'-SR-V02∙sinξV-βH+R0''-SR-V02∙sinα-ξV+ +d+p+Δ-lpp-δ4 (3.65) l4=4665+841751-1520-732∙sin0,016669-0,010242+677507-1520-732∙sin0,055499-0,016669+8982+4105+ 43,2-15076-8=34350,2 мм l1≈l4;l2≈l3;δ1=δ4=8 мм.
δ2=δ3=5 мм – стыковые зазоры в корне остряка;
δh=0 мм – стыковой зазор в переднем вылете крестовины.
3.4.2. Расчет длины рельсовПри определении длин рельсов в пределах стрелочного перевода необходимо руководствоваться следующими общими требованиями:
следует стремиться к возможно большему числу рельсов нормальной длины (12,5 или 25,0 м);
длина рельсовых рубок должна быть не менее 4,5 м;
стыковые зазоры по рельсовым нитям внешнего и внутреннего контуров должны располагаться «по наугольнику» (в одном сечении) в середине шпального ящика;
на стрелочных переводах, включаемых в централизованное управление, забег стыков посередине переводной кривой по наружному и внутреннему контуру не должен превышать 1,5 м. Это связано с постановкой изолирующих стыков в пределах соединительных путей;
стыковые зазоры в пределах соединительных путей устанавливаются в пределах 6–8 мм;
Длина и количество рельсов зависит от геометрических размеров стрелочного перевода. В курсовом проекте можно также руководствоваться следующими рекомендациями:
длина рамного рельса бокового направления принимается равной длине рамного рельса прямого направления;
в централизованное управление включаются стрелочные переводы марки 1/9 и положе;
путевые рельсы и контррельсы (приконтррельсового рельса) как по прямому, так и по боковому пути lк принимаются кратными 6,25 из условия, что:
lK>XK1+2∙XK2+2∙XK3+K+lH2 (3.66)xK1=2136 ммxK2=1215 ммxK3=150 ммK=1764ммlH=800 ммlK=12500 ммlK>2136+2∙1215+2∙150+1764+8002=7030
Расчет укладки бесстыкового пути
Требуется проверить возможность укладки бесстыкового пути из новых термоупрочненных рельсов типа Р65 с железобетонными шпалами, скреплением КБ и щебеночным балластом на станции Кунгур Свердловской железной дороги, где имеются кривые радиусом 2000 м,1200 м,1000 м, 800 м, 600 м,500м, 400м, 350 м, 300 м и 250 м.По табл. П.2.1 и П.2.2 определяем допускаемое повышение ∆ty и понижение ∆tp температуры рельсов и их амплитуды для каждого из элементов плана:

Если по расчету получается ТА>[T], то значение [T] можно повысить при использовании следующих резервов:
а) за счет снижения скоростей движения поездов в период действия особо низких температур, повторяемость которых ничтожно мала, можно увеличить значение [∆tр].
Для этого определяется минимально необходимое значение допускаемого изменения температуры рельсов по условию прочности [∆tр’]:
[∆tр] = TA - [∆tу] + [∆tз]
и по полученному значению [∆tр] по таблице П.2.3 определяется наибольшая допускаемая скорость движения локомотива в период действия низких температур.
Целесообразность временного понижения скорости движения поездов устанавливается региональным отделением дороги;
б) за счет увеличения [∆tу] путем омоноличивания плеча и откоса балластной призмы, укладки шпал с повышенным сопротивлением сдвигу поперек оси пути, а при отсутствии последних - увеличения эпюры типовых шпал до 2100 шт./км.
Произведем расчет укладки бесстыкового пути.
Исходные данные:
Железнодорожная станция: Кунгур,
Температура рельсов: летняя tmax max=+57°C,
зимняя tmin min=-45°C,
Расчетная температурная амплитуда: TA=102°C,
Дирекция инфраструктуры: Свердловская,
Оптимальная температура закрепления плетей: tопт=35±5°C.
R=2000м, эпюра шпал 1840, V=110 км/ч.
[∆tу]=50°C,
[∆tр]=91°C,
min tз=57-50=7°C,
max tз=-45+91=46°C.
[T]=50+91-10=131°C.
Для данного элемента плана [T] > TA, т.е. укладка конструкции бесстыкового пути возможна.

R=1200м, эпюра шпал 2000, V=110 км/ч.
[∆tу]=51°C,
[∆tр]=91°C,
min tз=57-51=6°C,
max tз=-45+91=46°C.
[T]=51+91-10=132°C.
Для данного элемента плана [T] > TA, т.е. укладка конструкции бесстыкового пути возможна.

R=1000м, эпюра шпал 2000, V=110 км/ч.
[∆tу]=49°C,
[∆tр]=89°C,
min tз=57-49=8°C,
max tз=-45+89=44°C.
[T]=49+89-10=128°C.
Для данного элемента плана [T] > TA, т.е. укладка конструкции бесстыкового пути возможна.

R=800м, эпюра шпал 2000, V=110 км/ч.
[∆tу]=47°C,
[∆tр]=86°C,
min tз=57-47=10°C,
max tз=-45+86=41°C.
[T]=47+86-10=123°C.
Для данного элемента плана [T] > TA, т.е. укладка конструкции бесстыкового пути возможна.

R=650м, эпюра шпал 2000, V=110 км/ч.
В инструкции нет значений для [tу] и [tр] для радиуса 650м.
Проведем интерполяцию
При радиусе 800м [tу]=47 оС;
При радиусе 600м [tу] =43оС
[tу]R=650м=43+650-600800-600∙47-431=44оСПри радиусе 800м [tр]=86оС;
При радиусе 600м [tр] =82оС
[tр]R=650м=82+650-600800-600∙86-821=83оСmin tз =57-44=13оС,
max tз=-45+83=38 оС.
[T]=44+83-10=113°C.
Для данного элемента плана [T] > TA, т.е. укладка конструкции бесстыкового пути возможна.

R=600м, эпюра шпал 2000, V=110 км/ч.
[∆tу]=43°C,
[∆tр]=82°C,
min tз=57-43=14°C,
max tз=-45+82=37°C.
[T]=43+82-10=115°C.
Для данного элемента плана [T] > TA, т.е. укладка конструкции бесстыкового пути возможна.

R=500м, эпюра шпал 2000, V=100 км/ч.
[∆tу]=41°C,
[∆tр]=82°C,
min tз=57-41=16°C,
max tз=-45+82=37°C.
[T]=41+82-10=113°C.
Для данного элемента плана [T] > TA, т.е. укладка конструкции бесстыкового пути возможна.

R=400м, эпюра шпал 2000, V=80 км/ч.
[∆tу]=38°C,
[∆tр]=86°C,
min tз=57-38=19°C,
max tз=-45+86=41°C.
[T]=38+86-10=114°C.
Для данного элемента плана [T] > TA, т.е. укладка конструкции бесстыкового пути возможна.

R=350м, эпюра шпал 2000, V=80км/ч.
[∆tу]=34°C,
[∆tр]=82°C,
min tз=57-34=23°C,
max tз=-45+82=37°C.
[T]=34+82-10=106°C.
Для данного элемента плана [T] > TA, т.е. укладка конструкции бесстыкового пути возможна.

R=300м, эпюра шпал 2000, V=80 км/ч.
[∆tу]=29°C,
[∆tр]=78°C,
min tз=57-29=28°C,
max tз=-45+78=33°C.
[T]=29+78-10=97°C.
Для данного элемента плана [T] > TA, не выполняется, следовательно, нужно понизить скорость.
R=300м, эпюра шпал 2000, V=60 км/ч.
[∆tу]=29°C,
[∆tр]=87°C,
min tз=57-29=28°C,
max tз=-45+87=42°C.
[T]=29+87-10=106°C.
Для данного элемента плана [T] > TA, т.е. укладка конструкции бесстыкового пути возможна.

R=250м, эпюра шпал 2000, V=60 км/ч.
[∆tу]=28°C,
[∆tр]=81°C,
min tз=57-28=29°C,
max tз=-45+81=36°C.
[T]=28+81-10=99°C.
Для данного элемента плана [T] > TA не выполняется. Выполняем омоноличивание плеча и откоса балластной призмы и применяем шпалы с повышенным сопротивлением сдвигу.
По данным расчетам можно сделать вывод, что укладка бесстыкового пути на участках радиусом 2000м, 1200м, 1000м, 800м, 650м, 600м, 500м, 400м, 350м, 300м возможна. Плети должны быть закреплены в интервале 35±5°C (интервал оптимальной температуры закрепления плети для рассматриваемых условий).

Список литературы1. ГОСТ Р 51685-2013. Рельсы железнодорожные. Общие технические условия. Введен 01.07.2014 г.
2. Технические условия на работы по реконструкции (модернизации) и ремонту железнодорожного пути. Утверждено распоряжением ОАО "РЖД" от 18 января 2013 г. N 75р.
3. Положение по оценке фактических параметров устройства кривых участков пути вагонами-путеизмерителями, расчету рациональных параметров устройства кривых для их паспортизации. ЦПТ – 46/2. Утверждено ОАО «РЖД» 19 марта 2009г.
4. Инструкция по устройству, укладке, содержанию и ремонту бесстыкового пути. Утверждена распоряжением ОАО «РЖД» от 29 декабря 2012 г. № 2788р.
5. О.В. Голубев, А.К. Гавриленко. Железнодорожный путь. Расчет и проектирование основных параметров рельсовой колеи. Екатеринбург: УрГУПС, 2006.
6. О.В. Голубев, А.К. Гавриленко. Железнодорожный путь. Расчет и проектирование обыкновенного одиночного стрелочного перевода. Екатеринбург: УрГУПС, 2006.
7. Шахунянц.Г.М. Железнодорожный путь: Учебник для вузов ж.-д. трансп. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Транспорт, 1987. – 479с.

Приложенные файлы

  • docx 5304554
    Размер файла: 1 MB Загрузок: 0

Добавить комментарий