Проектирование и расчёты рельсовой колеи и одиночного обыкновенного стрелочного перевода

Рис.1.5. Расчетная схема положения  жесткой базы экипажа в кривой для определения оптимальной  ширины колеи.

Часть 2 Расчет и проектирование обыкновенного одиночного стрелочного перевода

 

Соединения и пересечения рельсовых  путей — это особые устройства верхнего строения пути, которые служат для перемещения по ним поезда или отдельных экипажей с одного рельсового пути на другие, поворота экипажей на 180°, а также для пересечения  путей в одном уровне.

По количеству и расположению в  плане соединяемых и пересекающихся путей в зависимости от назначения соединения и пересечения могут  быть представлены следующими видами:

одиночными стрелочными переводами, перекрестными стрелочными переводами, глухими пересечениями, съездами, стрелочными улицами и сплетениями путей.

Стрелочные переводы лежат на переводных брусьях, деревянных или железобетонных, аналогичных деревянным или железобетонным шпалам, но отличающихся от них по длине.

Одиночные стрелочные переводы по геометрическим формам в плане разделяются на обыкновенные стрелочные переводы (рис.2.1а), симметричные (рис.2.1б), разносторонние несимметричные (рис.2.1в) и несимметричные односторонней кривизны (рис.2.1г).

Одиночные обыкновенные стрелочные переводы являются основным видом как среди  одиночных стрелочных переводов, так  и в системе многих других видов  соединений и пересечений рельсовых путей. Они имеют господствующее на всех железных дорогах мира.

 Основными элементами современного  одиночного обыкновенного стрелочного  перевода    (рис.2.2) являются: стрелка  с переводным механизмом, крестовина  с контррельсами (крестовинная  часть), соединительные пути, переводные  брусья или другое подрельсовое  основание.

Стрелка современного стрелочного  перевода состоит из двух рамных рельсов, двух остряков, двух комплектов корневых устройств, переводного механизма  с внешними замыкателями остряков, опорных и упорных приспособлений, скреплений и других деталей.

Крестовинная часть стрелочных переводов состоит из собственно крестовины (сердечник и два усовика), двух стыковых устройств крестовины, двух контррельсов, лежащих против крестовины, опорных приспособлений, скреплений и других деталей.

Рис. 2.1Схемы  одиночных стрелочных переводов

 

Рис 2.2 Одиночный  обыкновенный стрелочный перевод

1-переводной  механизм; 2-рамный рельс; 3-острие  остряка; 4-остряк; 5-корень остряка; 6-усовик; 7-сердечник

 

2.1. Расчет основных параметров стрелки.

2.1.1 Выбор формы и конструкции  криволинейного остряка.

 

На железных дорогах  Российской Федерации применяются  стрелочные переводы преимущественно с криволинейными остряками секущего типа одинарной и двойной кривизны. Применение остряков двойного радиуса вызвано стремлением снизить уровень динамического воздействия подвижного состава на элементы стрелки при движении его на боковой путь.

По конструкции, в зависимости от типа корневого  устройства, различают остряки поворотные при корневом устройстве вкладышно-накладочного типа и гибкие при корневом устройстве в виде обычного стыка.

 

 

2.1.2.Расчёт радиусов остряка  двойной кривизны.

Радиус остряка  R" вне зоны ударного воздействия принимается равным радиусу переводной кривой. Его величина должна быть такой, чтобы при входе колеса на переводную кривую как со стороны стрелки, так и со стороны крестовины горизонтальные поперечные ускорения не превышали допустимых величин.

,[м]                                                         (2.1)

где υ_бок – допускаемая скорость движения поезда по боковому пути стрелочного перевода (υ_бок =41 км/ч)

       γ₀ – допускаемое ударно–динамическое воздействие (γ₀ = 0,51 м/с²)

рис.2.1.

Радиус остряка  в зоне возможных ударов гребней  колёс (рис.2.1) определяется из условия, что внезапно возникающие центробежные ускорения не превышают допустимой величины, т.е.

,[м]                                                              (2.2)

гдеJ₀ –допускаемая величина внезапно возникающего центробежного ускорения (0.32 м/с²)

 

2.1.3 Определение начального угла  остряка.

Для остряка бокового направления этот угол можно определить из зависимости, устанавливающей связь максимального зазора между гребнем колеса и рабочим кантом остряка, с которым колесо проходит к остряку δ_мах, углом удара β_уи радиусоиR’.

                                              (2.3)

Где  W₀-величина, пропорциональная потере кинетической энергии при ударе ко-леса в остряк (0.23 м/с).

V_бок- наибольшая скорость по боковому пути (41 км/ч)

δ_мах– максимальный зазор, при котором ограничивается W₀ (0.04 м)

β_н=0,83°

 

2.1.4 Определение длины зоны примыкания  криволинейного остряка к боковой грани рамного рельса.

Длина этой зоны λ (см. рис. 2.1) определяется выражением

                                           (2.4)

гдеb_г – ширина головки остряка на расчетном уровне (для рельсов Р65=73мм)

                                                          (2.5)

Ордината точки изменения  радиуса R' на радиус R" будет равна:

                                                         (2.6)

 

2.1.5 Определение корневой координаты  U, стрелочного угла β, полного стрелочного угла β_п

Корневая ордината U (рис.2.2) определяется по формуле

 

Рис. 2.2.

,                                                 (2.7)

где   t_MIN – минимальный желоб между рабочей гранью рамного рельса и нерабочей гранью криволинейного остряка в отведенном положении (67 мм)

z- стрела прогиба криволинейного остряка (определяется из пропорции:

                                                              (2.8)

z и z_с- соответственно стрелы изгиба проектируемого и типового стрелочного перевода,

R и R_с- соответственно радиусы остряков проектируемого и типового стрелоч-ного перевода.

U =73+67+ 11,02= 151,0208384,мм

Стрелочный угол β:

                                                                        (2.9)

β = 1,97°

 

Полный стрелочный угол:

β_п = β + φ                                                               (2.10)

где

 

β_п=1,97184+0,0000342431=1,971881679°

 

2.2 Расчет основных параметров крестовины

Параметр С крестовины:

С =                                       (2.11)

гдеS₀ = 1520 мм 

С = 252807,4617

 

                                                              (2.12)

где d = D + 1000; D, G – параметры, зависящие от типа рельса и конструкции крестовины ,для рельсов Р65 и сборной с литым сердечником D =316 мм,

G =283мм  d = 316+1000 = 1316мм

Угол крестовины:

                                                       (2.13)

Определим марку крестовины :

По формуле 2.13

1/N = tgα      tg5,36644=0,093936992;  N = 10,6454335

 

принимаем N = 11, марка крестовины 1/11, уточняем угол крестовины

α=arctg(1/11)= 5,194428908

 

2.3 Расчет основных деталей стрелочного  перевода

2.3.1 Расчет длины остряков

Длина криволинейного остряка:

                                                                                 (2.14)

         

 

Длина прямолинейного остряка:

                                         

  (2.15)

     

 

2.3.2 Расчет длины рамного рельса. Раскладка брусьев под стрелкой

Рамными называются рельсы, которые служат основой стрелки  и отлича-ются от стандартных наличием крепёжных отверстий, а также  подстрожкой боковой грани головки рельса для укрытия остряка от удара подрезанных гребней колёс подвижного состава.

Длина рамного  рельса определяется по формуле:

                                                    (2.16)

где m₁ – передний вылет рамного рельса

l'₀ – проекция остряка на направление рамного рельса

m₂ – задний вылет рамного рельса

По условиям раскладки  переводных брусьев и расположения начала остря-ка со сдвижкой его относительно оси бруса на величину k (рис.2.3) передний вылет

                                                 (2.17)

 где n₁ – число пролетов величиной а (от 5 до 9)

        а  – величина пролета у стрелки  (а=500 мм)

с – стыковой пролет (420 мм)

         δ – стыковой зазор (8 мм)

к – смещение начала остряка  относительно оси переводного брусак = 41 мм

рис.2.3.

Рассчитанный передний вылет рамного рельса необходимо проверить на соответствие требованиям отвода ширины колеи от начала остряков к переднему стыку рамного рельса. Эта проверка производится при значении отвода i=0.001-0.003 по формуле

                                                           (2.18)

где S_остр- ширина колеи в начале остряка (для марки крестовины 1/10 и Р65S_остр=1524 мм)

S_рр- ширина колеи в переднем стыке рамных рельсов (1520 мм)

                                                (2.19)

Где n₂ – число пролетов под задним вылетом рамного рельса ( 2шт)

=1440 мм

Длина рамного  рельса:

L_рр=2675+1440+7987,013=12102,013 мм

Длина остряка по условиям раскладки брусьев:

                                                   (2.20)

гдеn – число пролетов под остряком

а_пм - пролет, в котором располагается электропривод ( 635 мм)

                                                   (2.21)

шт

 

Принимаем 13 пролетов по 500 мм и 2 пролет по 1пролет 506 мм.

2.4 Расчет координат переводной кривой

За начало координат  принимают точку, лежащую на рабочей  грани рамного рельса против корня  остряка. Абсциссы Х принимают последовательно, через 2 м. Конечную абсциссу определяют по формуле:

                                               (2.22)

Начальная ордината  у₀ = U =152мм;  при х = 0

Текущая координата определяется по формуле:

                                               (2.23)

где  β- стрелочный угол (угол в корне остряка)

        γ_n – угол в точке переводной кривой, соответствующий определённой абсциссе х_п и определяемый через sinγ_n

                                                  (2.24)

где х_п- абсциссы точек переводной кривой, принимаемый равными 2,4,6,8…n,м.

        Расчет  ведется в табличной форме.  Конечная ордината  при = мм проверяется по формуле:

                                                     (2.25)

 где d – прямая вставка перед крестовиной

   (2.26)

рис.2.4.

Таблица расчета  ординат переводной кривой.

хn	xn/R//	sinγn	cosγn	Yn
0	0	0,029906	0,999553	0,152
2	0,005632	0,035538	0,999368	0,221993
4	0,011264	0,04117	0,999152	0,298758
6	0,016896	0,046802	0,998904	0,386815
8	0,022528	0,052434	0,998624	0,486174
10	0,02816	0,058066	0,998313	0,596844
12	0,033792	0,063698	0,997969	0,718835
14	0,039424	0,06933	0,997594	0,852159
16	0,045056	0,074962	0,997186	0,996829
16,616	0,046791	0,076697	0,997054	1,043675