Використавши енергетичний метод, професор К.Н. Міщенко розробив теоретичні основи розрахунку безстикової колії на стійкість. Користуючись розробленою теорією розрахунку колії, він поряд з точним методом, що потребує великої і клопіткої обчислювальної роботи, запропонував і спрощені розрахункові формули для визначення поздовжньої критичної сили Рк і довжини ділянки lк. Стійкість безстикової колії в горизонтальній площині на прямій перевіряється за формулами

, (4.34)

Як приклад, розглянемо криву ділянку колії з тепловозом 2ТЭ116. В такому випадку стійкість безстикової колії в горизонтальній площині перевіряється за формулами

, (4.35)

де: Рк – поздовжня стискаюча критична сила, що діє в рейках, при якій можлива втрата стійкості колії, кг;

F – площа перерізу однієї рейки, для Р65 F=82,56 см2;

Е – модуль пружності рейкової сталі, Е=2,1 · 10 кг/ см2;

q – погонний опір колії поперечному переміщенню, при епюрі шпал 1840 шт/км q = 8,5 кг/см;

р – теж саме, поздовжньому переміщенні, при епюрі шпал 1840 шт/км р=13 кг/см;

lк – довжина викривленої ділянки колійної решітки при викиді, см;

R – найменьший радіус кривої на ділянці укладання безстикової колії, R=63000cm;

(ірш)г – момент інерції рейко-шпальної решітки в горизонтальній площині.

При залізобетонних шпалах момент інерції рейко-шпальної решітки в горизонтальній площині обчислюється за формулою

, (4.36)

де: ІГ – момент інерції перерізу рейки в горизонтальній площині для Р65 ІГ= 569 см4;

см4

Визначення Рк виконується методом послідовних наближень при сумісному розв‘язанні рівнянь (4.35). Задаються значенням Рк і обчислюють lк = Ø(Рк). Підставляють отримані значення lк і Рк (якими задавались) в формулу для обчислення Рк = F(lк). Таким чином отримують декілька значень lк =Ø(Рк) і Рк=f(lк), за якими будують два графіки, точка перетину дає потрібну величину Рк і lк – спільні корені рівняння (4.35). Отримані значення перевіряють, підставляючи до виразу (4.35), і якщо розбіжність не перевищує 2%, то розрахунки завершують.

Розрахунки виконуються в формі таблиці 4.1.

Таблиця 4.1 Допоміжна таблиця для розрахунку безстикової колії на міцність за методом К.Н. Міщенка

На основі таблиці 4.1 побудовано графіки залежності lк =Ø(Рк) і Рк=f(lк). З цих графіків знайдено величину поздовжньої критичної сили, яка дорівнює Рк = 190000 кг, при цьому довжина викривленої ділянки колійної решітки складає lк = 2460см. Підставляємо ці значення до формули (4.35) і отримуємо, що Рк= 188561 кг.

Тоді розбіжність буде складати

Це означає, що розрахунок закінчено.

Величина допустимої поздовжньої сили приймаємо з урахуванням запасу стійкості

, (4.37)

де: Кз – коефіцієнт запасу (в даному методі рекомендується приймати Кз=1,2).

 кг = 158,333 т = 1,58 МН

4.3.2 Метод С.П. Першина

Використовуючи той же експериментальний метод, С.П. Перший вирішив задачу про стійкість колії, застосувавши більш досконалу розрахункову схему, в якій було прийнято до уваги нелінійність опору деформаціям зі сторони баластного шару і вузлів проміжних рейкових скріплень, а також врахована наявність початкових нерівностей колії. На основі енергетичних умов рівноваги він вивів формулу для визначення так званої закритичної сили Рз, яка приводить до викиду колії в горизонтальній площині. В результаті ряду спрощень і багатоваріантних числових розрахунків формула приведена до виду, зручному для практичних розрахунків

, (4.38)

де: А й α – параметри, які залежать від типу рейки і плану лінії; А-322 т, α=0,343;

і – середній уклін початкової нерівності, і=3%о;

К1 – коефіцієнт, який залежить від опору Q баласту зміщенню шпали, К,=1,2;

К2 – коефіцієнт, який залежить від епюри шпал, для епюри 1840шт/км, К2=1,0;

К3 – коефіцієнт, який залежить від величини затягування гайок клемових болтів, К3=0,93;

 т

Допустима поздовжня сила за умови стійкості дорівнює

, (4.39)

де: Ку – коефіцієнт запасу за умовами стійкості, Ку=1,5

 т = 1,65 МН

4.4 Визначення температурних умов укладання й експлуатації

У нерухомій частині рейкової пліті виникають температурні напруження стискаючі влітку і розтягуючі взимку. Поряд з цим під дією сил від коліс рухомого складу в рейках виникають напруження згину – розтягуючі по підошві і стискаючі по головці рейки. Тому міцність рейок в конструкції безстикової колії визначається із умови, що сумарні напруження в рейках від дії поїзного навантаження і температурних сил не повинні перевищувати допустимих значень, тобто

, (4.42)

де: ,  – кромкові напруження, що виникають, відповідно, в головці та підошві рейки;

,  – температурні напруження, відповідно, стискаючі влітку і розтягуючи взимку;

Кзп – коефіцієнт запасу міцності (для рейок першого терміну служби Кзп=1,3);

 – допустимі напруження в рейках.

За допустимі напруження приймається умовна межа текучості рейкової сталі, яка становить для об‘ємнозагартованих рейок  =392МПа.

Кромкові напруження в рейках від рухомого складу визначаються згідно з Правилам розрахунку верхньої будови колії на міцність, при цьому напруження в підошві визначають для зимових умов, а напруження в головці – для літніх (приймається відповідне значення модуля пружності підрейкової основи), тому  = 112,407 МПа,  =103,778 МПа. Беручи до уваги те, що  із (4.42) визначаються за умови міцності, допустимі зміни температури рейкової пліті по відношенню до температури її закріплення:

в сторону зниження (по міцності підошви)

, (4.43)

в сторону підвищення (по міцності головки)

, (4.44)

Розрахункові значення допустимого зниження (при розтягуванні) –  і допустимого підвищення (при стискуванні) –  температури рейкових плітей визначаються з урахуванням умов

, (4.45)

, (4.46)

де:  – допустиме підвищення температури рейкової пліті з урахуванням можливого перенапруження головки рейки в період максимальних температур (може мати місце при рейках Р50);

 – допустиме підвищення температури рейкової пліті за умовами стійкості проти викиду, яке визначається за формулою (4.41)

Можливість укладання безстикової колії, особливості її конструкції та методи утримання визначаються на основі порівняння розрахункової (допустимої) річної температурної амплітуди рейки Т і фактичної амплітуди ТА, отриману за тривалий час в даному кліматичному районі.

Фактична амплітуда ТА визначається за Технічними вказівками [1] як алгебраїчна різниця між найбільшою tmaxmax і найменшою tminmin температурами рейки вданому кліматичному районі

, (4.47)

Для Жмеринки

tmaxmax=54°C, tminmin =-30°C, звідки

ТА=54-(-30)=84°С

Допустима амплітуда [Т] визначається як

, (4.48)

де:  – інтервал температур, в межах якого можна остаточно закріплювати рейкові пліті. Звичайно обирають виходячи з умов виконання робіт, але не менше 10°С.

[Т]= 106+39-10= 135 °С

Оскільки виконується умова

[Т]≥ТА (4.49)

135 > 95,

то можливо улаштування і експлуатація безстикової колії температурно-напруженого типу, тобто без сезонних розрядок.

В цьому випадку, виходячи з фактичної температурної амплітуди, інтервал укладання і закріплення пліті безстикової колії за формулою

, (4.50)

Межі інтервалу закріплення, тобто сама низька температура інтервалу maxt3 і верхня межа maxt3, визначаються за формулами

, (4.51)

, (4.52)

На ділянці колії планується укладання довгих рейкових плітей. Тому за методикою розрахунку температурних умов укладання безстикової колії, що наведена в Технічних вказівках [1], нижня межа інтервалу закріплення має бути збільшена не менше ніж на 8°С від нижньої межі, встановленої для коротких рейкових плітей. Згідно з цим, нижня межа становитиме

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17