Проектирование рельсовой колеи

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

«Белорусский Государственный Университет Транспорта»

Кафедра «Строительство и эксплуатация дорог»

Курсовой проект

по дисциплине: «Содержание и ремонт железнодорожного пути»

Выполнил:

студент группы СП-31

Синявский Д.П.

Проверил: ассистент Романенко В.В.

Гомель 2008

Исходные данные

1. Выбор типа верхнего строения пути

1.1 Определение типа верхнего строения пути

1.1.1 Определение класса пути

1.1.2 Назначение типа верхнего строения пути

2. Проектирование рельсовой колеи

2.1 Определение ширины колеи в кривой и характеристика вписывания в неё локомотива ТЭ3

2.1.1 Определение оптимальной ширины колеи

2.1.2 Определение минимальной ширины колеи

2.2 Определение возвышения наружного рельса

2.3 Определение длины переходной кривой и элементов для её разбивки

2.4 Определение числа и порядка укладки укороченных рельсов

3. Расчёт и проектирование одиночного обыкновенного стрелочного перевода

3.1 Определение длины крестовины, прямой вставки и радиуса переводной кривой

3.1.1 Определение длины крестовины

3.1.2 Определение длины прямой вставки

3.1.3 Определение радиуса переводной кривой

3.2 Определение длины остряков и рамного рельса

3.2.1 Определение длины остряков

3.2.2 Определение длины рамного рельса

3.3 Расчёт теоретической и полной длин стрелочного перевода

3.4 Расчёт ординат переводной кривой

3.5 Определение длины рельсовых нитей стрелочного перевода

3.6 Определение длины усовиков и контррельсов

3.7 Проектирование эпюры стрелочного переводы и схемы его разбивки

Железнодорожный транспорт Республики Беларусь имеет исключительное значение в жизни обеспечения отраслевой экономики и реализации транспортных услуг для населения Республики Беларусь. На долю транспорта приходится около 75% грузооборота и около 50% пассажирооборота. Железная дорога является стратегическим объектом любого государства.

Одним из важнейших технических средств железнодорожного транспорта является железнодорожный путь. Железнодорожный путь — это система, предназначенная для безопасного, бесперебойного движения поездов с заданными и перспективными скоростями и осевыми нагрузками на рельсы. Он состоит из верхнего строения пути и нижнего строения пути.

Интенсификация работы железных дорог еще более увеличит загруженность пути. Поэтому путь должен быть особенно прочным, устойчивым и надежным, чтобы беспрепятственно пропускать поезда по установленному графику с заданными скоростями, без сбоев в движении.

Конструкция пути, организация, машинизация, автоматизация и технология производства путевых работ должны наилучшим образом соответствовать нагрузкам от колесных пар подвижного состава, скоростям движения и грузонапряжённости линии с учетом климатических и инженерно-геологических условий. Кроме того, путь должен иметь достаточные резервы для дальнейшего повышения скоростей движения, нагрузок от колесных пар и грузонапряжённости.

Главными направлениями для улучшения железнодорожного пути являются:

— увеличение сроков службы и долговечности верхнего строения пути;

— создание и внедрения современной системы контроля и прогнозирования;

— совершенствование конструкции верхнего строения пути для повышения на дёжности и работоспособности в условиях повышения скоростей подвижного состава.

Конструкция пути, методы его содержания и ремонта, а также организация ведения путевого хозяйства должны развиваться и совершенствоваться темпами, опережающими темпы развития других отраслей железнодорожного транспорта.

Исходные данные

1. Локомотив ТЭ3.

2. По кривой в среднем в сутки обращаются поезда:

3. Радиус кривой и угол её поворота R0 = 920 м; в = 19°10'.

4. Расстояние от стыка рельса до начала переходной кривой в0 = 9,0 м.

5. При проектировании стрелочного перевода принять:

5.1 Крестовина сборная типа общей отливки с изнашиваемыми частями усовиков;

5.2 Марка стрелочного перевода 1/16; тип рельса Р65; начальный угол остряка вн = 0°56';

5.3 Скорости движения по стрелочному переводу: по прямому пути 110 км/ч.

1. Выбор типа верхнего строения пути

1.1 Определение типа верхнего строения пути

1.1.1 Определение класса пути

Выбор типов верхнего строения пути зависит от многих факторов:

— от грузонапряжённости;

— от нагрузки подвижного состава на рельсы;

— от максимальной скорости движения поездов;

— от метеорологических факторов и местных условий.

Запишем формулу для определения грузонапряженности:

Г = 365 (Qск . nск + Qпас . nпас + Qгр . nгр) . б. 10-6 , (1)

где Qск — масса скорого поезда, т;

Qпас — масса пассажирского поезда, т;

Qгр — масса грузового поезда, т;

nск — число пар скорых поездов, шт;

nпас — число пар пассажирских поездов, шт;

nгр — число пар грузовых поездов, шт;

б — поправочный коэффициент, равный 1,08.

При Qск = 720 т; Qпас = 970 т; Qгр = 2400 т; nск = 4 шт; nпас = 8 шт; nгр = 8 шт;

б = 1,08

Г= 365 (720. 4?2 + 970. 8. 2 + 2400. 2. 8) . 1,08. 10−6 = 23,5 млн.т.км брутто/км в год.

Согласно приказу № 450Н класс пути устанавливают по таблице (таблица 2).

Таблица 2. Классификация верхнего строения пути в зависимости от грузонапряженности и скорости движения подвижного состава.

Исходя из расчетной грузонапряженности и скоростей движения поездов, по таблице 2 назначаем 2-ой класс верхнего строения пути.

На основании выбранного класса пути назначим его конструкцию.

1.1.2 Назначение типа верхнего строения пути

Для второго класса пути:

1. Конструкция верхнего строения пути: бесстыковой путь на железобетонных шпалах;

2. Типы и характеристики верхнего строения пути:

1) рельсы Р65, новые;

2) скрепления новые, типа КБ, СБ — 3;

3) шпалы новые железобетонные;

4) эпюра шпал: в прямых и кривых R>1200 м — 1840 шт/км, в кривых R<1200 м — 2000 шт/км;

5) балласт щебёночный, с толщиной слоя под железобетонными шпалами 35 см.

2. Проектирование рельсовой колеи

2.1 Определение ширины рельсовой колеи в кривой и характеристика вписывания в неё локомотива ТЭ3

2.1.1 Определение оптимальной ширины колеи

Оптимальной шириной рельсовой колеи называется ширина при свободном вписывании с учетом допуска на сужение колеи для двухосных и трехосных жестких баз с поперечными разбегами, или без поперечных разбегов осей.

Для локомотива ТЭ3 принимаем следующие исходные данные:

а) диаметр колеса — 1050 мм;

б) длина жёсткой базы — 4200 мм;

в) поперечный разбег осей — ?з = 1,5 мм.

Для экипажей с трехосной жесткой базой, имеющих поперечные разбеги осей оптимальная ширина рельсовой колеи определяется по формуле

Sопт = qmax + fн + 4 мм - ?з, (2)

где qmax — максимальная ширина колесной пары, 1509 мм;

fн — наружная стрела изгиба рельсовой нити, отсчитываемая от хорды, проведенной от точки касания набегающего колеса по линии рабочих граней гребней колес, мм;

4 мм — допуск на сужение рельсовой колеи;

?з — сумма поперечных разбегов колёсных пар, мм;

Рисунок 2.1 — Схема определения наружной стрелы изгиба

Стрела изгиба наружной рельсовой нити определяется формулой

fн = (л + Вн)2/2R, (3)

где л — длина жёсткой базы, равная 4200 мм;

R — радиус заданной кривой, (R = 920 м);

Вн — расстояние от геометрической оси первой колесной пары до точки касания гребня колеса с наружным рельсом, мм.

Вн=, (4)

где r — радиус катания колеса, 525 мм;

t — расстояние от поверхности среднего круга катания головки рельса до точки прижатия гребня к рельсу, принимаемое равным 10 мм;

R — радиус кривой, м;

S — ширина рельсовой колеи, мм;

ф — угол наклона внутренней образующей гребня к горизонту, равный для локомотива 70°, tg70° = 2,747 477.

Вн = = 7 мм ;

fн = (4200 + 7)2/2.920 000 = 10 мм.

Следовательно,

Sопт = 1509 + 10 + 4 = 1523 мм> Sуниф = 1520 мм.

Так как Sопт > Sунифи свободное вписывание не обеспечивается, то необходимо определить минимальную ширину рельсовой колеи.

Схема для определения оптимальной ширины рельсовой колеи на рис. 2.2.

Рисунок 2.2 — Cхема свободного вписывания экипажа с трёхосной жесткой базой с поперечными разбегами осей

2.1.2 Определение минимальной ширины колеи

Минимальная ширина рельсовой колеи соответствует заклиненному вписыванию.

Рисунок 2.3 — Схема заклиненного вписывания экипажа с трехосной жесткой базой с поперечными разбегами осей

Ширина рельсовой колеи, необходимая для обеспечения заклиненного вписывания трехосной тележки, имеющей поперечные разбеги, в кривую определяется по формуле

Sз = qmax + fн + fв + 4 мм - ?з?Smax, (5)

где ?з — сумма поперечных разбегов осей, мм; ?з = 1,5 + 14 = 15,5 мм;

fв — внутренняя стрела изгиба рельсовой нити, отсчитываемая от хорды, проведенной через точки касания колес с внутренней нитью кривой, мм.

Наружная и внутренняя стрелы изгиба рельсовой нити определяются по формулам:

fн = (л + bн)2/2R; (6)

fв = (л — bв)2/2R, (7)

гдеbв — расстояние от геометрической оси второй колесной пары до точки касания гребня колеса с внутренним рельсом, мм;

л — расстояние от центра вращения экипажа до геометрической оси первого колеса, мм; л = L0/2 = 4200/2 = 2100 мм;

Величины bн и bв определим по формулам:

bн = л. (r + t) . tg ф /[R +(S0/2) — (r + t) . tg ф]; (8)

bв = л. (r + t) . tg ф /[R — (S0/2) — (r + t) . tg ф], (9)

По выражениям (6) и (7), (8) и (9) определим:

bн=2100. (525+10). 2,747 477/[920 000+(1520/2)-(525+10). 2,747 477] = 4 мм;

bв=2100. (525+10). 2,747 477/[920 000-(1535/2)+(525+10). 2,747 477] = 4 мм;

fн = (2100+4)2/2. 920 000 = 2 мм;

fв = (2100−4)2/2. 920 000 = 2 мм.

Так как? з > fн и? з > fв, тогда все три оси касаются внешней и наружной нитей.

По выражению (5) минимально допустимая ширина рельсовой колеи

Sз =1509+2+2+4−15,5=1501 мм.

В таком случае ширина колеи принимается по ПТЭ в зависимости от радиуса кривой, т. е. 1520 мм.

путь колея перевод локомотив

2.2 Определение возвышения наружного рельса

Рисунок 2.3 — Схема возвышения наружного рельса

Возвышение наружного рельса определяется из следующих 3-х условий:

— приблизительно одинакового износа наружного и внутреннего рельса;

— обеспечения комфортабельности езды пассажиров;

— для устойчивости экипажа в кривой.

Расчет возвышения из первого условия определяется по формуле

h=12,5 . К . Vср2/R, (10)

где 12,5 — коэффициент, учитывающий различия в размерности;

Vср2 — средневзвешенная скорость движения поезда, км/ч;

R — радиус кривой, 920 м;

К — коэффициент смещения экипажа относительно оси пути, равный 1.

Средневзвешенная квадратическая скорость движения поездов рассчитывается по формуле

Vср2=, (11)

Где Vгр, Vпас, Vск — скорость движения грузовых, скорых и пассажирских соответственно, км/ч.

При Qск = 720 т; Qпас = 970 т; Qгр = 2400 т; nск = 4 шт; nпас = 8 шт; nгр = 8 шт; Vск = 150 км/ч; Vпас = 90 км/ч; Vгр = 70 км/ч.

Vср2=км/ч.

Рассчитаем возвышение наружного рельса по формуле (10)

h = 12,5.1.7431/920 = 101 мм.

Расчёт возвышения из второго условия определяется по формуле

h = 12,5.Vmax2/R-115, (12)

где Vmax2 — максимальная скорость поезда, км/ч;

115 — недостаток возвышения наружного рельса при котором возникает непогашенное ускорение равное 0,7м/с2.

h = 12,5.1502/920 — 115 = 349 мм.

На основании того, что h = 349 мм>hптэ = 150 мм, то принимаем максимальное значение h = 150 мм.

2.3 Определение длины переходной кривой и элементов для её разбивки

Переходная кривая — это кривая переменного радиуса, которая соединяет прямые участки с круговыми кривыми или круговые кривые разного радиуса.

Переходные кривые необходимы для:

1. Обеспечения плавного входа подвижного состава в кривую;

2. Отвода возвышения наружного рельса;

3. Отвода уширения рельсовой колеи.

Длинна переходной кривой назначается из следующих условий:

1 Обеспечение от схода колёс с внутренней рельсовой нити определяется по формуле

l0 = 1000 . h,(13)

гдеh — возвышение наружного рельса;

l0 = 1000. 150 = 150 000 мм = 150 м.

2 По допустимой скорости подъёма колёс по парному рельсу определяется по формуле

l0 = 10 . Vmax . h,(14)

l0 = 10. 150. 150 = 225 000 мм = 225 м.

3 По ограничению величины непогашенного ускорения в единицу времени определяется по формуле

l0 ? Vmax3/46,66ШR, (15)

где Ш=0,8 м/с2

l0 = 1503/46,66?0,8. 920 = 98 м.

Для дальнейших расчётов принимаем длину переходной кривой равной 190 м.

Определим параметр переходной кривой С по формуле

С = l0 . R, (16)

С = 190. 920 = 174 800 м² .

Разбивка переходной кривой возможна при выполнении условия

2ц0 ? в; (17)

ц0 = l02/2С, (18)

ц0 = 1902/2. 174 800 = 0,10 рад? 6° 11'

Условие выполняется, т. е. 2. 6°11'? 19°10'.

Разбивка переходных кривых может осуществляться следующими способами:

1) сдвижка центра кривой;

2) уменьшение радиуса без изменения центра кривой;

3) смещение центра и изменение радиуса кривой.

Для осуществление разбивки кривой необходимо вычислить основные её элементы (рисунок 2.4).

Рисунок 2.4 — Схема разбивки переходных кривых способом сдвижки переходной кривой вовнутрь

Определим вид переходной кривой и координаты для её разбивки в прямоугольной форме. В качестве переходной кривой можно применить кривую, разбиваемую по закону кубической параболы в соответствии с выражением:

у = х3/(6С),(19)

Сведём все подсчёты в таблицу 3.

Таблица 3. Ординаты переходных кривых

Определим расстояние от начала переходной кривой до проекции нового центра круговой кривой по формуле

m = x0 — Rsinц0, (20)

где х0 — абсцисса, соответствующая полной длине переходной кривой, м.

Произведём расчет при существующих данных:

m = 190 — 920? sin 6°11'= 91 м.

Определим сдвижку Р по формуле

P = y0 - R(1-cos ц0),(21)

где у0 — ордината конца переходной кривой, м; у0 = 6,540 м.

Р = 6,540 — 920. (1 — cos6°11') = 1,19 м.

Расстояние m0 от начала переходной кривой (от точки А) до первоначального положения тангесного столбика Т0 находим по формуле

m0 = m + Ptgв/2,(22)

где m — расстояние от начала переходной кривой до отнесённого тангесного столбика;

m0 = 91 + 1,19? tg 19°10'/2 = 91,21 м.

Вычислим длину оставшейся части круговой кривой после устройства переходных кривых по формуле

lкк = ,(23)

lкк = ((3.14. 920)/180)(19°10' - 2? 6°11') = 19 м.

2.4 Определение числа и порядка укладки укороченнях рельсов

Укладка укороченных рельсов по внутренней нити кривой имеет целью установление рельсовых стыков на одной нити в соответствии с положением рельсовых стыков на другой нити и вызвана тем, что длина кривой по внутренней нити меньше, чем по наружной. Это означает, что стыки правой и левой нитей располагаются на одной нормали к оси пути, т. е. по наугольнику.

Ввиду большой трудности обеспечить точное совпадение по наугольнику стыков внутренней и наружной нитей допускают некоторое их несовпадение, иначе пришлось бы иметь рельсы равной длины.

Принято пять типов укорочений рельсов Кi :

К1 = 40 мм, К2 = 80 мм, К3 = 120 мм для рельсов длиной 12,5 м и К2 = 80 мм,

К4 = 160 мм для рельсов длиной 25 м. При этом несовпадение стыков допускают на величину, не превышающую половины укорочения К1.

Рисунок 2.5 — Расчётная схема для определения укорочения внутренней рельсовой нити кривой

Расчёт укороченных рельсов.

Исходные данные: рельсы типа Р65, R0 = 920 м, в=19°10', S1 = 1600 мм, l0 = 190 м, b1 = 9 м, C = 174 800 м², длина рельсов lр =12,5 м.

Угол ц0 = 0.10 рад = 6°11'.

Длина переходной кривой по наружной рельсовой нити определяется по формуле

l0 = 2. Rн . ц0; (24)

Rн = R + S½, (25)

Rн = 920 + 1,6/2 = 920,8 м.

При существующих данных рассчитаем длину переходной кривой по наружной нити

l0 = 2. 920,8. 0,10 = 184,16 м.

Длина оставшейся части круговой кривой после устройства переходных кривых равна lкк = 19 м.

Укорочение переходной кривой определяется по формуле

епк = S1l02/(2С), (26)

епк = (1600. 1902)/(2. 174 800) = 165,2 мм.

Укорочение рельсов на круговой кривой определяется по формуле:

екк = S1 . lкк/R, (27)

екк = (1600. 19)/920 = 33 мм.

Общее укорочение на внутренней нити определяется по формуле

еп = епк + екк, (28)

еп = 165,2 + 2. 33 = 231,2 мм.

Потребное укорочение одного рельса определяется по формуле

Kp = S1lр/R, (29)

Кр = (1600. 12,5)/920 = 21,7 мм. Принимаем Кр = 40 мм.

Общее число укороченных рельсов N по формуле

N = еп/Кр, (30)

N = 231,2/40 = 5,78? 6 рельсов.

Определим значения забегов b1, b2, b3, b4 при укладке по наружной кривой рельсов длиной 12,5 м (с учётом зазора 10 мм — 12,51 м). По заданию b1 = 9 м. На первой переходной кривой полностью укладывается:

n1 = (184,16 — 9)/12,51 = 14 рельсов (в остатке 0,02 м);

Пятнадцатый рельс зайдёт на круговую кривую на величину:

b2 = 12,51 — 0,02 = 12,49 м;

На круговой кривой разместится:

n2 = (19 — 12,49)/12,51 = 0,48 рельса (в остатке 6,51 м);

Шестнадцатый рельс зайдёт на вторую переходную кривую на величину:

b3 = 12,51 — 6,51 = 6 м;

На второй переходной кривой разместится:

n3 = (184,16 — 6)/12,51 = 14 рельсов (в остатке 3,02 м);

Тридцать первый рельс зайдёт на прямую на длину:

b4 = 12,51 — 3,02 = 9,49 м;

Общее количество рельсов нормальной длины на наружной нити будет:

N = n1 + n2 + n3 +2 = 14+0+14+2 = 30 рельсов;

Общая длина наружной нити кривой:

L = 2. 184,16 + 19 = 387,32 м;

При этом тридцать первый рельс заходит на прямую на величину:

b4 = 12,51. 31 + 9 — 387,32 = 9,49 м.

Этот расчёт служит контролем правильности вычислений.

Расчет укороченных рельсов сводим в таблицу 3.

Таблица 3 — Расчёт порядка укороченных рельсов

3. Расчёт и проектирование одиночного обыкновенного стрелочного перевода

Согласно заданию на курсовой проект требуется произвести расчёт стрелочного перевода типа Р65 марки 1/16 с цельнолитой крестовиной и начальным углом остряка вн = 0°56'.

3.1 Определение длины крестовины, прямой вставки и радиуса переводной кривой

3.1.1 Определение длины крестовины

Рисунок 3.1 — Размеры крестовины по рабочим граням рельсов

Размеры крестовины n и m по рабочим граням головок рельсов (рисунок 3.1) для цельнолитой крестовины вычисляем по формулам:

n = ln/2 + d½tg (б/2) — x ? ln/2 + d1N — x; (31)

m = d2/2tg(б/2) ? d2N,(32)

гдеn и m — соответственно длина передней и хвостовой частей крестовины, мм;

lн — длина накладки, (lн = 800 мм);

x — расстояние от торца накладки до оси первого болтового отверстия, мм (х = 80 мм);

N — марка крестовины;

d1 — расстояние между рабочими гранями усовиков, измеренное по оси первого болтового отверстия, обеспечивающее постановку болта изнутри усовиков, мм (d1 = 250 мм);

d2 — расстояние между рабочими гранями сердечника крестовины в её хвосте, (d2 = 230 мм).

Тогда при существующих данных: N = 16, d1 = 250 мм, d2=230 мм, х = 80 мм производим расчёты:

n = 800/2+250/2tg0,93 — 80 = 4320 мм;

m = 230/(2tg0,93) = 3680 мм.

3.1.2 Определение длины прямой вставки

Рисунок 3.2 — Геометрические размеры стрелочного перевода

Длина прямой вставки определяется по формуле

К = n + 1000 мм, (33)

К = 4320 + 1000 = 5320 мм.

3.1.3 Определение длины радиуса переводной кривой

Примем радиус переводной кривой, равным радиусу остряка:

R = R0.

Радиус переводной кривой определим из формулы

R = ,(34)

гдеК — длина прямой вставки, мм;

S0 — ширина рельсовой колеи, мм, S0 = 1520 мм;

вн — начальный угол остряка, вн = 0є56', сos вн = 0,999 867.

sinб = 0,62 379; cosб = 0,998 052.

Произведём расчёт

R=654 624,64 мм.

3.2 Определение длины остряков и рамного рельса

3.2.1 Определение длины остряков

Рисунок 3.3 — Длина кривого остряка

Длина кривого остряка определяется по формуле:

l0 = (р/180) . R . ц = 0,17 453. R . ц. (35)

При этом

ц = в - вн ;(36)

в = arcos (cosвн — y0/R); (37)

y0 = t + br + z, (38)

где y0 — ордината в корне остряка;

t — минимальный желоб между рабочей гранью рамного рельса и нерабочей гранью кривого остряка в отведенном положении (принимается 64 мм);

br — ширина головки остряка, равная 72 мм;

z — стрела изгиба кривого остряка, измеренная до его рабочей грани от горизонтали, проведенной из корня остряка в месте минимального желоба между рабочей гранью рамного рельса и нерабочей гранью остряка.

Величину z можно определить с достаточной степенью точности для практических расчётов по следующему приближенному соотношению:

z/zт ?R/Rт , (39)

где z и zт — стрелы изгиба кривого остряка соответственно проектируемого и типового стрелочных переводов;

R и Rт — радиусы переводных кривых соответственно проектируемого и типового стрелочных переводов.

Для стрелочных переводов с шириной колеи 1520 мм типа Р65 марки 1/16 при

Rт = 300 м и zт = 65 мм, R = 654,62 464 м рассчитаем z:

z = (65. 654,62 464)/300 = 141,83 мм.

Тогда

у0 = 64 + 72 + 141,83 = 278 мм;

в = arccos (0,999 867 — 278/654 624,64) = 1°54'49'';

ц = 1є54'49'' - 0°56' = 0°58'49''.

Тогда длина кривого остряка равна:

l0 = 0,17 453. 654 624,46. 0°58'49'' = 11 199,83? 11 200 мм.

Длина прямого остряка, равная проекции криволинейного остряка на рабочую грань рамного рельса, определяется по формуле

l0' = R. (sinв — sinвн), (40)

l0' = 654 624,64. (0,3 339 — 0,1 628) = 11 200,63? 11 201 мм.

3.2.2 Определение длины рамного рельса

Расчётная схема для определения длины рамного рельса представлена на рисунке 3.4

Рисунок 3.4 — Схема для определения длины рамного рельса

Длина рамного рельса определяется по формуле:

lpp = q + l0' + q1, (41)

где lpp — длина рамного рельса, мм;

q и q1 — соответственно передний и задний выступы рамного рельса, мм;

l0' - длина прямого остряка, мм;

Передний и задний выступы рамного рельса определяют из условия раскладки шпал и брусьев под стрелкой. На участке q укладывают шпалы с пролётом а, затем кладут два бруса с расстоянием между ними 600 — 675 мм длиной по 3,50 м при электрической централизации стрелок, за ними укладывают брусья с расстояниями между ними 500 — 550 мм.

Размеры переднего и заднего выступов рамного рельса определяют по формулам:

q = c1 + n . a — m0; (42)

q1 = д + c1 + n1 . a + c/2 ,(43)

гдеn и n1 — число пролётов под q и q1, n = 4 и n1 = 3 (для перевода марки 1/16);

a — расстояние между осями брусьев, равное 520 мм;

д — стыковой зазор, принимается при гибком остряке 8 мм;

c1 — консольный вылет рельса, равный 210 мм;

c — стыковой пролёт, равный 420 мм;

m0 — забег острия остряка за ось флюгарочного бруса, равный 41 мм.

Тогда

q = 210 + 4. 520 — 41 = 2249 мм,

q1 = 8 + 210 + 3. 520 + 420/2 = 1988 мм.

При l0' = 11 201 мм:

lpp = 2249 + 11 201 + 1988 = 15 438 мм.

Рисунок 3.5 — Схема расположения острия остряка на флюгарочном брусе

3.3 Расчёт теоретической и полной длин стрелочного перевода

Теоретическая длина стрелочного перевода определяется по формуле

LТ = R(sinб - sinвн ) + К . cosб, (44)

При R = 654 624,64 мм, К = 5320 мм:

Lт = 654 624,64. (0,62 379 — 0,1 628) + 5320. 0,998 052 = 35 487 мм.

Полная длина стрелочного перевода определяется по формуле

LП = q + LТ + m. (45)

При q = 2249 мм и m = 3680 мм:

LП = 2249 + 35 487 + 3680 = 41 416 мм.

Осевые размеры стрелочного перевода определяются по формулам:

bo = So/(2tg (б/2));(46)

ао = LТ — bo;(47)

а = ао + q;(48)

b = bo + m,(49)

ПриSo = 1520 мм; tgб/2 = 0,31 220:

bo = 1520/(2. 0,31 220) = 24 343 мм;

ПриLт = 35 487 мм:

ао = 35 487 — 24 343 = 11 144 мм;

Приq = 2249 мм:

а = 11 144 + 2249 = 13 393 мм;

Приm = 3680 мм:

b = 24 343 + 3680 = 28 023 мм.

Проверим полученные значения, а и b:

а + b = 13 393 + 28 023 = 41 416 мм,

41 416 мм = 41 416 мм.

Рисунок 3.6 — Схема для определения осевых размеров стрелочного перевода

3.4 Расчёт ординат переводной кривой

Ординаты переводной кривой определяются в следующей последовательности. Начало координат располагается на рабочей грани рамного рельса против корневого стыка остряка. Из него откладываются абсциссы хi, через каждые 2000 мм и вычисляют соответствующие им ординаты уi.

Расчётная схема определения ординат переводной кривой представлена на рисунке 3.7.

Рисунок 3.7 — Схема расчёта ординат переводной кривой

Конечная абсцисса находится по формуле

Xк = R(sinб - sinв),(50)

При R = 654 624,64 мм; sinб = 0,62 379 и sinв = 0,3 339:

Xк = 654 624,64 (0,62 379 — 0,3 339) = 18 977 мм.

Ординаты переводной кривой определяются по формуле, предложенной В.И. Полторацким

yn = yo + xn . sinв + xn2/(2R )+ Д,(51)

где yn — ординаты переводной кривой, соответствующие своим абсциссам, мм;

yo — ордината в корне остряка, мм;

xn — абсциссы переводной кривой, кратные 2000 мм;

в — стрелочный угол, доли град;

Д — поправка для соответствующей ординаты.

Д = (Rsinв + xn)4/8R3,(52)

Конечная ордината проверяется по формуле

yк = S0 — К . sinб,(53)

При S0 = 1520 мм; К = 5320 мм и sinб = 0,62 379:

yк = 1520 — 5320. 0,62 379 = 1188,14 мм.

Расчёты по определению промежуточных ординат уn переводной кривой сводим в таблицу 6.

Таблица 6 — Расчёт ординат переводной кривой стрелочного перевода

3.5 Определение длины рельсовых нитей стрелочного перевода

Расчётная схема для определения длины рельсовых нитей представлена на рисунке 3.8

Рисунок 3.8 Схема для определения длины рельсовых нитей

Длину рельсовых нитей и длину рубок стрелочного перевода определяем по формулам

l1 = LП — lpp — д;(54)

l2 = (р/180) . (R + br/2) . (б — вн) + К — n — l0 — 2д;(55)

l3 = LТ — l0'— n — 2д;(56)

l4 = q — Sостр . sinвн + (р/180) . (R — Sпр — br/2) . (б — вн) + К + m - lpp ;(57)

ln'' = ln — ln' — д;(58)

гдеSостр и Sпр — соответственно ширина колеи в начале остряков и в переходной кривой, для стрелочного перевода типа Р65 марки 1/16 с шириной колеи 1520 мм, Sостр = 1521 мм;

д — стыковой зазор, при гибких остряках принимается равным 8 мм;

ln' - длина рельсов за корнем остряков, принимаемая равной 12 500 или 25 000 мм;

l1 = 41 416 -15 438 — 8 = 25 970 мм,

l1'' = 25 970 — 12 500 — 8 = 13 462 мм.

l2 = (3,14/180). (654 624,64 + 72/2). (3,576 889 — 0,933 333) + 5320 — 4320 — 11 200 — 2. 8 = 19 974 мм,

l2'' = 19 974 — 12 500 — 8 = 7466 мм.

l3 = 35 487 — 11 201 — 5320 — 2. 8 = 18 950 мм,

l3'' = 18 950 — 12 500 — 8 = 6442 мм.

l4 = 2249 — 1521. 0,1 628 + (3,14/180). (654 624,64 — 1520 — 72/2). (3,576 889 -0,933 333) + 5320 + 3680 — 15 438 = 25 973 мм,

l4'' = 25 973 — 12 500 — 8 = 13 465 мм.

3.6 Определение длины усовиков и контррельсов

Развёрнутые длины контррельсов и усовиков соответственно составляют

lk = lp + 2(l + l1 + l2);(59)

ly = ly' + lp + ly'' + ly''',(60)

гдеlp — длина рабочей части контррельса, мм;

l — участки рабочей части контррельса, принимаем 200 мм;

l1 — длина первой отогнутой части конррельса, мм;

l2 — длина второй отогнутой части конррельса, принимаем 150 мм;

ly' - длина первой отогнутой части усовика, мм;

ly'' - длина второй отогнутой части усовика, мм;

ly''' - длина третьей отогнутой части усовика, принимаем 150 мм.

Неизвестные величины определим по формулам

lp = 114N;(61)

l1 = 20/sinву;(62)

ly' = n - 64N;(63)

ly'' = 18/ sinву;(64)

sinву = (Vтпр / Vпр). sinвут , (65)

где Vтпр = 160 км/ч; Vпр = 140 км/ч; sinвут = 0,99 648.

Тогда sinву = (160/140). 0,99 648 = 0,113 769; lp = 114. 16 = 1824 мм;

l1 = 20/0,113 769 = 1758 мм;

ly' = 4320 — 64. 16 = 3296 мм;

ly'' = 18/0,113 769 = 1582 мм.

Определяем длины контррельсов и усовиков по формулам (59) и (60)

lk = 1824 + 2(200 + 1758 + 150) = 6040 мм;

ly = 3296 + 1824 + 1582 + 150 = 6852 мм.

3.7 Проектирование эпюры стрелочного перевода и схемы его разбивки

На основе величин, полученных расчетом, проектируем эпюру стрелочного перевода в масштабе 1:100 в продольном направлении и 1:50 в поперечном. Эпюра состоит из схемы укладки брусьев и схемы разбивки перевода. Вначале на чертеж наносим ось прямого пути перевода и отмечаем на ней центр перевода, от него в принятом масштабе откладываем осевые размеры а, b, а0 и b0. Определяем

положение математического центра крестовины, характеризуемое величинами b0

и S0/2, отложенными в масштабе.

Из математического центра крестовины описываем дугу радиусом, равным S0/2 и, проведя к ней касательную из центра перевода, находим направление оси бокового пути. Затем вычерчиваем в рабочих гранях рельсов стрелочный перевод и отмечаем на нем стыки. Наружная нить переводной кривой наносится на чертеже по вычисленным значениям ординат, внутренняя — на основе заданной ширины колеи.

На схеме разбивки стрелочного перевода указываем основные геометрические размеры стрелочного перевода (Приложение А). Под схемой перевода размещаем спецификацию длин рельсов.

Имея положение рельсовых стыков, проектируем раскладку брусьев под стрелочным переводом (Приложение Б). В стыках брусья размещаем на расстоянии стыкового пролета, а на остальной части перевода — согласно выбранным величинам пролетов под стрелкой и крестовиной.

На участке перевода перед остряками укладываем шпалы. Затем кладём два бруса длиной в 3,50 м с расстоянием между осями 600 мм. За ними размещаем группами переводные брусья длиной от 3,00 до 5,50 м через 250 мм.

Брусья под стрелкой и до центра перевода располагаем перпендикулярно оси прямого пути так, чтобы их концы лежали на шнуровой линии, параллельной оси прямого пути перевода. Выступ бруса за рабочую грань головки рельса прямого пути принимаем равным 613 мм. Брусья под крестовиной размещаем перпендикулярно биссектрисе ее угла. На участке от центра перевода до переднего стыка крестовины осуществляется постепенный поворот брусьев до положения, перпендикулярного биссектрисе угла крестовины.

За крестовиной брусья укладываются до тех пор, пока появится возможность разместить шпалы. На протяжении 5 — 6 пролетов перед шпалами производится поворот брусьев до положения, перпендикулярного оси прямого пути перевода.

Длина брусьев определяется графически. Когда выступ бруса за рабочую грань рельса бокового пути становится меньше 513 мм, то переходим к новой группе брусьев. Брусья вычерчиваются в осях.

Под схемой укладки брусьев размещаем спецификацию брусьев и указываем раскладку переводных брусьев.

1. Шахунянц Г. М. Железнодорожный путь. М.: «Транспорт», 1967.

2. Амелин С. В. Соединения и пересечения рельсовых путей. М.; «Транспорт», 1968.

3. Шахунянц Г. М. и др. Проектирование железнодорожного пути. М., «Транспорт», 1972. — 320 с.

4. Амелин С. В., Елсаков Н. Н. Соединения и пересечения путей. Л., 1977.

5. Симон А. Я., Путря Н. Н., Елсаков Н. Н. Современные стрелочные переводы. М., «Транспорт», 1977.

6. Смыков Е. К. Расчеты стрелочных переводов. Гомель, БелИИЖТ, 1986. — 69 с.

7. СниП II-39−76 .Часть П. Нормы проектирования. Глава 39. Железные дороги колеи 1520 мм. М.; «Стройиздат», 1977.

8. Памятка по оформлению дипломных и курсовых проектов. Гомель, 1975.

9. Бубликов Н. В., Ковтун П. В. Методические указания к проектированию и расчёту рельсовой колеи. Гомель, 1996. — 53 с.