Расчет и проектирование железнодорожного пути на обходе

4 Расчет и проектирование обыкновенного  одиночного стрелочного перевода.

4.1 Принципиальная  схема обыкновенного стрелочного  перевода.

 

Геометрические параметры конструкций соединения путей должны обеспечивать безопасное и плавное движение поездов с наибольшими установленными скоростями движения и нагрузками на оси подвижного состава.

К основным элементам одиночного стрелочного перевода относят: стрелку, комплект крестовиной части, соединительные пути и переводные брусья или другое подрельсовое основание.

Схема одиночного стрелочного перевода показана на рисунке 3.1.

1 – рамные рельсы; 2 – остряки; 3 – переводной механизм; 4 – контррельсы; 5 – усовики; 6 – сердечник; 7 – переводные брусья.

Рисунок 4.1 – Одиночный обыкновенный стрелочный перевод.

 

4.2 Расчетная  геометрическая схема обыкновенного  стрелочного перевода.

 

Основными характеристиками обыкновенного стрелочного перевода (рисунок 4.2) являются:

α – угол между рабочими гранями крестовины;

 – марка  крестовины;

ЦП – центр стрелочного перевода, т.е. точка пересечения осей прямого и бокового путей;

МЦ – математический центр крестовины, т.е. точка пересечения рабочих граней сердечника;

βн – начальный угол криволинейного остряка;

β – полный стрелочный угол;

Lп – полная длина перевода;

Lт- теоретическая длина перевода;

а, b – большие полуоси перевода;

ао, bо – малые полуоси перевода;

Ro – радиус криволинейного остряка;

lo – длина криволинейного остряка;

q - передний вылет рамного рельса;

g - задний вылет рамного рельса;

n - передний вылет крестовины;

d - прямая вставка;

R - радиус переводной кривой;

l’0 - длина прямолинейного остряка;

l РР - длина рамного рельса;

yо - ордината в корне остряка;

m - задний вылет крестовины;

So – ширина колеи в стрелочном переводе.

 

Рисунок 4.2 – Расчетная геометрическая схема обыкновенного стрелочного перевода.

4.3 Исходные  данные.

 

Основными исходными данными при проектировании стрелочных переводов являются:

- тип верхнего строения пути  – бесстыковой путь на железобетонных  брусьях;

- скорость на ответвление – 45 км/ч;

- марка стрелочного перевода – 1/12;

- криволинейный остряк секущего  типа;

- крестовина сборная с литым сердечником;

- допустимое значение ускорения  J0=0,36 м/с2, внезапно возникающего при контакте колеса с криволинейным остряком в противошерстном движении;

- допустимое значение постоянно  действующего непогашенного ускорения  γ0=0,56 м/с2 при движении на боковое направление.

- ордината в корне остряка  y0=0,18 м.

Основные параметры стрелочного перевода (расчетные значения углов остряка, радиусы, длины элементов и их соотношения) определяются в зависимости от условий, регламентирующих допускаемые динамические эффекты взаимодействия пути и подвижного состава при движении его по элементам стрелочного перевода, а также из геометрических условий обеспечения взаимодействия пути и подвижного состава при движении его по элементам стрелочного перевода, а также из геометрических условий обеспечения взаимной увязки длин элементов стрелочного перевода и конструкций пути, устраиваемых с его участием (например, съезды). Проектируемые параметры стрелочного перевода определяются последовательно для стрелки, соединительной части, крестовины, перевода в целом, его отдельных деталей.

 

4.4 Основные  параметры стрелки.

 

Расчетная схема для определения геометрических параметров стрелки приведена на рис. 4.2.

К основным геометрическим параметрам стрелки относятся:

βн - начальный угол криволинейного остряка;

Ro – радиус остряка;

R - радиус переводной кривой;

β - полный стрелочный угол.

 

4.4.1 Начальный стрелочный угол, радиусы  остряка и переводной кривой, полный стрелочный угол.

 

Начальный угол остряка зависит от наибольшей скорости движения на боковой путь Vб, допустимого угла удара (допустимой потери кинетической энергии - wo), зазора , с которым колесо подходит к остряку, и допустимого центробежного ускорения в начале остряка - jo:

 

                                 (4.1)

 

Для расчета принимаем wo=0,225 м/с, =0,036 мм.

 

.

 

Радиус кривизны начальной части остряка, где центробежное ускорение возникает внезапно, определяется из выражения:

 

                                                         (4.2)

 

 

 

Радиус остальной части остряка и переводной кривой, определяется по формуле:

                                                          (4.3)

 

 

 

Полный стрелочный угол β определяется по формуле:

 

                                                   (4.4)

 

                                                         (4.5)

 

где, – ордината в корне остряка,

 

.

 

.

 

4.4.2 Длина криволинейного остряка  и рамных рельсов.

 

Длина криволинейного остряка определяется формулой:

 

                                                     (4.6)

 

 

 

Длина рамного рельса определяют проекцией остряка на рамный рельс и величинами переднего и заднего вылетов рамного рельса (рисунок 4.3).

 

                                                     (4.7)

 

Рисунок 4.3 – Схема к определению длины переднего вылета рамного рельса.

 

Передний вылет рамного рельса определяется выражением:

 

                                                 (4.8)

 

где, с – расстояние между осями стыковых брусьев, 420 мм;

z1 – число пролетов между осями переводных брусьев в зоне переднего вылета рамного рельса, 5 шт;

k – смещение начала остряка  относительно оси переводного бруса, 41 мм;

а – пролет между осями брусьев зависит от эпюры шпал, принимаем а=500 мм.

 

 

 

Задний вылет рамного рельса определяется типом корневого крепления и конструкцией стыка, определяется из выражения:

 

                                                      (4.9)

 

где, – число пролетов в пределах заднего вылета рамного рельса, 2 шт.

 

 

Проекция криволинейного остряка на прямое направления рамного рельса определяется по формуле:

 

                                    (4.10)

 

 

 

Для данных параметров получаем длину рамного рельса из формулы (4.7):

 

 

 

4.5 Геометрические  характеристики крестовины.

4.5.1 Основные параметры  крестовины.

 

К основным параметрам крестовины относятся:

α - угол крестовины:

1/N = tg α – марка крестовины;

n - передний вылет крестовины;

m - задний вылет крестовины.

Марка крестовины 1/N задана и равняется 1/12.

 

4.5.2 Угол крестовины и  длина прямой вставки перед  ее математическим центром.

 

Угол крестовины определяется по знаменателю ее марки – N.

 

                                                  (4.11)

Из формулы 4.12 получаем:

                                                   (4.12)

 

.

 

Величина прямой вставки d перед математическим центром крестовины 
определяется по формуле:

 

                                           (4.13)

 

где, yo – ордината в корне остряка, 0,18 м.

 

 

 

Таблица 4.1 – Расчетные значения углов и их функций

Угол	Значение угла		Значение функций
	Радиан	градус	sin	cos	tg
βн	0,01257459	0°43’15”	0,01257426	0,99992094	0,01257525
β	0,03155012	1°48’27”	0,03154489	0,99950234	0,03156059
α	0,08314123	4°45’57”	0,08304548	0,99654576	0,08333333

 

4.5.3 Минимальная длина сборной  крестовины с литым сердечником.

 

Крестовина состоит из передней (усовой) n и хвостовой m частей, схема крестовины показана на рисунке 4.4.

Длина крестовины определяется из выражения (4.14).

 

                                                         (4.14)

 

При расчете длины передней части крестовины определяющим является условие постановки первого болта в переднем стыке крестовины при двухголовых накладках.

Рисунок 4.4 – Схема к определению длины сборной крестовины.

 

Допуская, что 2tg(α/2) ≈ 1/N, будем иметь:

 

                        (4.15)

 

где, B – ширина подошвы рельса, мм;

b – ширина головки рельса, мм;

2V – расстояние между подошвами усовиков крестовины в месте установки первого болта в переднем стыке крестовины, мм;

-длина накладки, мм;

х1 – расстояние от торца накладки до оси первого болтового отверстия, мм;

δ-величина стыкового зазора.

Для рельсов типа Р65 B =150 мм: b = 75 мм; 2V = 175 мм; = 800 мм;

х1 = 80 мм. Тогда формула (4.15) приобретает вид:

 

                                             (4.16)

 

 

 

Длину хвостовой части крестовины m, определяют из условия примыкания 
двух рельсов к торцу сердечника крестовины:

                                               (4.17)

 

где, δ – зазор между подошвами рельсов, примыкающих к сердечнику.

При δ=5 мм и ранее указанных значениях В и b формула (4.17) примет вид:

 

                                                      (4.18)

 

 

 

Полученные данные подставляем в формулу 4.14:

 

 

 

4.6 Определение  основных параметров стрелочного  перевода.

 

К основным параметрам эпюры стрелочного перевода относятся:

– теоретическая и практическая длины стрелочного перевода;

– большие и малые полуоси.

 

4.6.1 Теоретическая и практическая  длина стрелочного перевода.

 

Теоретической длиной стрелочного перевода называют расстояние от начала остряка до математического центра крестовины, которую можно определить по формуле:

 

                                  (4.19)

 

где R - радиус переводной кривой;

βн - начальный угол криволинейного остряка;

β - полный стрелочный угол;

α - угол крестовины;

d - длина прямой вставки.

 

Для данного расчета за теоретическую длину стрелочного перевода принимается:

 

 

 

Практической длиной стрелочного перевода называют расстояние от оси зазора в переднем стыке рамного рельса до оси зазора в заднем стыке крестовины.

Практическая длина стрелочного перевода показана на рисунке 4.5 и определяется по формуле:

 

                                   (4.20)

 

где q – передний вылет рамного рельса:

m – длина заднего вылета крестовины:

, – величина стыкового зазора, соответственно в переднем стыке рамного рельса и в заднем стыке крестовины (, =0).

 

 

 

4.6.2 Малые  и большие полуоси стрелочного  перевода.

 

Определив значения Ro, d, Lm, и Ln находят осевые размеры (ао, bо, a и b)стрелочного перевода, необходимые для его разбивки на месте укладки.

Расстояние от центра стрелочного перевода до математического центра крестовины bо (рис. 4.5) определяют:

 

                                               (4.21)