Проектирование элементов стрелочного перевода

МИНИСТЕРСТВО ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФИЛИАЛ ИРКУТСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

г. Красноярск

Проектирование элементов стрелочного перевода

Ìåòîäические укàçàния к курсоâому проектироâàíèþ äëÿ ñòóäåíòîâ специàльности 290900, 240100

Красноярск 2004

1

ÓÄÊ 625.17

В настоящих методических указаниях изложены рекомендации о порядке проектирования и основных принципах проектирования стрелочных переводов. Приведены соответствующие расчетные схемы и формулы, последовательность решения отдельных задач. Рассмотрен пример расчета стрелочного перевода с помощью программы MathCAD.Предназначены для студентов специальности «СЖД», или «Д» при курсовом проектировании.

Методические указания рассмотрены и утверждены к печати на заседании кафедры «Общетехнических и специальных дисциплин» Красноярского Филиала СГУПС.

Составитель: преподаватель Науменко Д. А.

Рецензенты:

Заместитель начальника технического отдела Службы пути КрасЖД, инженер Баражаков С.В..

Заведующий кафедрой «Общетехнических и специальных дисциплин», к.т.н, доцент Курочкин В.А.

ã Филиал Иркутского государственного университета путей сообщения в г. Красноярск, 2004

2

1.	РАЗМЕРЫ ОСТРЯКА .......................................................................................................................	4
1.1. ÐАСЧЕТ РАДИУСОВ КРИВИЗНЫ ОСТРЯКА ........................................................................................		4
1.2. ÂЫЧИСЛЕНИЕ НАЧАЛЬНОГО УГЛА ОСТРЯКА ...................................................................................		4
1.2.1. Вычисление стрелочного угла β .................................................................................		5
1.3.	ÎПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИНЫ ОСТРЯКА.....................................................................................................	5
2.	ДЛИНА РАМНОГО РЕЛЬСА И РАСКЛАДКА БРУСЬЕВ ПОД НИМ .......................................	6
3.	РАЗМЕРЫ КРЕСТОВИНЫ ..............................................................................................................	7
3.1.	ÏЕРЕДНИЙ ВЫЛЕТ ..........................................................................................................................	7
3.1.1. Теоретическая длина усовой части цельнолитой крестовины.........................		7

3.1.2.Теоретическая длина усовой части сборной крестовины с литым

	сердечником ........................................................................................................................................		7
	3.1.3.	Практическая длина усовой части.............................................................................	8
	3.2.	ÕВОСТОВАЯ ЧАСТЬ.........................................................................................................................	9
	3.2.1.	Теоретическая длина хвостовой части ....................................................................	9
	3.2.2.	Практическая длина хвостовой части....................................................................	10
4.	ОСНОВНЫЕ РАЗМЕРЫ СТРЕЛОЧНОГО ПЕРЕВОДА ...........................................................		11
	4.1. ÐАСЧЕТ ДЛИНЫ ПРЯМОЙ ВСТАВКИ ...............................................................................................		11
	4.1.1.	Вычисление длины прямой вставки........................................................................	11
	4.1.2.	Условия определяющие минимальную длину прямой вставки .......................	11
	4.2. ÂЫЧИСЛЕНИЕ ОРДИНАТ ДЛЯ РАЗБИВКИ ПЕРЕВОДНОЙ КРИВОЙ.....................................................		12
	4.3. ÒЕОРЕТИЧЕСКАЯ И ПРАКТИЧЕСКАЯ ДЛИНА СТРЕЛОЧНОГО ПЕРЕВОДА...........................................		12
	4.4. ÁОЛЬШИЕ И МАЛЫЕ ПОЛУОСИ СТРЕЛОЧНОГО ПЕРЕВОДА .............................................................		12
5.	КОМПОНОВКА ЭПЮРЫ СТРЕЛОЧНОГО ПЕРЕВОДА.........................................................		13
	5.1. ÐАСКЛАДКА РЕЛЬСОВЫХ НИТЕЙ В СОСТАВЕ СТРЕЛОЧНОГО ПЕРЕВОДА .........................................		13
	5.2. ÐАСКЛАДКА БРУСЬЕВ В СОСТАВЕ СТРЕЛОЧНОГО ПЕРЕВОДА .........................................................		13
6.	СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ .......................................................................		14
7.	ПРИЛОЖЕНИЕ 1............................................................................................................................		15

7.1.ÐАСЧЕТ СТРЕЛОЧНОГО ПЕРЕВОДА С ЦЕЛЬНОЛИТОЙ КРЕСТОВИНОЙ В РАБОЧЕЙ ОБЛАСТИ

MATHCAD...................................................................................................................................................

15

3

1.Размеры остряка

lостр′

ζ

βн

bГ

U n

β

R0

R0

R

βbГ

R

ϕ2

βн

Рисунок 1 Расчетная схема остряка в рабочих гранях рельса

1.1.Расчет радиусов кривизны остряка

Значение радиусов кривизны остряка на протяженности от его начала до полного се- чения головки, определяется по условиям комфортабельности езды пассажиров:

	R0	=	Vбок2
			i0

ãäå

Váîê- максимальная скорость движения на боковой путь;

i0- величина внезапно возникающего бокового ускорения, м/с2;

Значение радиуса кривизны остряка на остальной протяженности остряка:

R= Vбок2

γ0

ãäå γ0- величина постоянно действующего бокового ускорения, м/с2;

1.2.Вычисление начального угла остряка

Начальный угол устанавливается из условия ограничения эффекта удара в остряк при максимальном вероятном зазоре:

	sin β		=	1
		н				W 2	− 2δ	i
			Vбок		0			max 0

4

ãäå

W0-допустимое значение потери кинетической энергии при ударе в остряк, 0.2-0.27 м/с; dmax-размер зазора между ребордой набегающей кол¸сной пары и рабочей гранью остряка, который с вероятностью 97.725% составит 36 мм.

По условиям прочности строганой части остряка, начальный угол должен быть:

βн ³ 18′

1.2.1.Вычисление стрелочного угла β

Для определения стрелочного угла необходимо принять размер Uп :

Uп = bГ + tж ;

( 1 )

ãäå

bГ - полная ширина головки остряка, принимается равной ширине головки рельса выбранного типа;

tж- минимально возможный желоб между остряком и рамным рельсом в корне остряка, или месте изгиба при гибких остряках.

tж = Sп - Тmin - hmin + åε ;	( 2)
ãäå Sï =1520 мм ширина колеи по прямому пути в корне остряка, или месте изгиба при гиб-
ких остряках; Tmin =1437 мм -минимальная насадка кол¸сной пары согласно ПТЭ; åε	=

6...10 мм- учитывает изгиб осей, упругое уширение колеи, создает запас на сужениеуширение.

Таким образом, стрелочный угол:

æ			b	Г	- U	ö
β = arccosçcosβ		+				п	÷ ;	( 3)
					R
è	bГ					ø

1.3.Определение длины остряка

Согласно уравнению расчетного контура стрелочного перевода, длина остряка равна:

	lостр =	πRo	(βbГ - βн )+		πR	ϕ2 ;	( 4)
		180		180
	ãäå
		ϕ2 = β − βbГ ;					( 5)

При корневом скреплении вкладышно-накладочного типа полученную длину остряка можно оставить.

В случае, если заданием на проектирование предусмотрена конструкция с гибкими остряками необходимо увеличить длину остряка как минимум до lф =10 м, по условиям его

изгибной жесткости. Значение стрелочного угла β в этом случае пересчитывается в следующей последовательности:

1. Разность между расчетной и фактической длинной остряка составит:

l = lф − lостр ;

( 6)

5

2.	Вычисляется увеличение стрелочного угла, соответствующее его удлинению				l:
	ϕ ′′ =	180
		l		;	( 7)
			πR
3.	Определяется фактическое значение стрелочного угла, используемое в дальнейших расчетах:
	β = βbГ	+ (ϕ2 + ϕ′′);			( 8)

2.Длина рамного рельса и раскладка брусьев под ним

q1

q2

c Maб

M ′aб
					c

δ

δ

P0 lрр

Рисунок 2 Расчетная схема рамного рельса

Наиболее целесообразно располагать начало остряка полностью опирающимся на подушку, а передний стык рамного рельса удалять от начала остряка. Определим, размеры переднего вылета рамного рельса, по следующей формуле:

q1 = Maб + c −2P0 −δ

где М- число пролетов под передним вылетом рамного рельса, 2-10 пролетов; аá- пролет между осями брусьев, обычно равный расстоянию между осями шпал на перегоне; с- стыковой прол¸т, 420 мм, P0- ширина подкладки подушки под остряком в его начале, 180 мм; δ- зазор в стыке, 10 мм;

Наименьшая величина заднего вылета рамного рельса находится исходя из условия расположения стыков в корне остряка и на конце рамного рельса на минимальном расстоянии друг от друга, но в разных шпальных прол¸тах. Размеры заднего вылета рамного рельса определяются формулой:

q2 = M ′aб + 2с −δ

6

ãäå M’- число пролетов под передним вылетом рамного рельса, 1-2 пролета. Остальные зна- чения принимаются аналогичными.

Таким образом, длинна рамного рельса будет равна:

lрр = q1 + R0 (sin βbГ − sin βн )+ R(sin β − sin βbГ )+ q2

Во всех случаях длину рамного рельса не следует принимать более стандартной длины рельса.

3.Размеры крестовины

3.1. Передний вылет

3.1.1.Теоретическая длина усовой части цельнолитой крестовины

lн

δ

α

min tГ

n

Рисунок 3 Расчетная схема усовой части цельнолитой крестовины

Переднюю часть цельнолитой крестовины стремятся принять наименьшей длины, но такой, чтобы накладки в стыке с внешних сторон усовиков не заходили за горло крестовины в том месте, где оно имеет ширину:

mintГ = S0 + 2 − (Tmin + hmin )

ãäå S0- нормальная ширина колеи напротив крестовины, 1520 мм; Tmin-наиболее узкая насадка колес экипажа, 1437 мм; hmin-величина предельно изношенных гребней колес экипажа, 25 мм; 2- запас на уширение колеи против крестовины, мм; Следовательно, передний вылет крестовины этого типа составит:

n = mintГ			+ lн
	2tg	α		2
		2

3.1.2.Теоретическая длина усовой части сборной крестовины с литым сердечником

Теоретическая длина переднего вылета такой крестовины определяется возможностью установки первых двух стыковых болтов со стороны рабочих граней усовиков в переднем е¸ стыке.

n =	BП − bГ + 2V	+	lн	− x
	α
		2		1
	2tg 2

7

ãäå Bï- ширина подошвы рельсов; bÃ- ширина головки рельса; a- угол крестовины заданной марки; lí- длина стыковой накладки; x1- расстояние от торца накладки до центра первого болтового отверстия; V- размер между подошвами усовых рельсов 92.5 мм для рельс Р50 и 87.5

ììдля рельс типа Р65 и более тяжелых;

3.1.3.Практическая длина усовой части

c

		aб
c
						aб
2
				y

aб

2

n

Рисунок 4 Расчетная схема практической длины усовой части

Проекция переднего вылета крестовины на биссектрису крестовинного угла определяется зависимостью:

n¢ = n cos α2

Определим практическую длину крестовины, из условия исходя из условия рационального расположения брусьев под ней. Передний и задний стыки имеют конструкцию «стык на

весу». Первые брусья от переднего и заднего стыка крестовины находятся на расстоянии c2 .

Наибольший удар в крестовину приходится при переходе кол¸с с усовика на сердечник, на некотором расстоянии, составляющем около 110 мм. Расположим это сечение в середине про- л¸та. Тогда протяженность раскладки брусьев под усовой частью крестовины:

l1 = n¢ - 2c + y - a2б

При принятом расстоянии между осями брусьев аб, число их на этом участке будет:

M = l1 aб

причем результат округляется до большей целой величины.

После раскладки целого числа брусьев рассчитаем фактическую проекцию переднего вылета крестовины:

n¢факт = M × aб + 2c - y + а2б

8

Следовательно, практическая длина усовой части крестовины будет равна:

n′

n = факт

пр cos α2

Во всех случаях должно соблюдаться условие:

nпр ³ n

3.2. Хвостовая часть

3.2.1. Теоретическая длина хвостовой части

m

δ

bГ BП

α

y

Рисунок 5 Расчетная схема теоретической длины хвостовой части

Теоретическая длина заднего вылета любой крестовины определяется возможностью размещения подошвы рельсов в е¸ хвостовом стыке, с запасом в 5 мм, при заданной величине стыкового зазора.

m = BП + bГ + y

2tg α2

ãäå

y - запас на размещение рельс в хвостовом стыке;

9

3.2.2. Практическая длина хвостовой части

aб	aб	c

y

aб

2

c

2

m

Рисунок 6 Расчетная схема практической длины хвостовой части

Проекция переднего вылета крестовины на биссектрису крестовинного угла определяется зависимостью:

m¢ = m cos α2

Определим практическую длину крестовины, из условия исходя из условия рационального расположения брусьев под ней. Передний и задний стыки имеют конструкцию «на весу».

Первые брусья от переднего и заднего стыка крестовины находятся на расстоянии в c2 мм. Тогда протяженность раскладки брусьев под хвостовой частью крестовины:

l2

= m¢ - y -

aб

-

с

2

2

При принятом расстоянии между осями брусьев аб, число их на этом участке будет:

M ¢

=

l2

aб

причем результат округляется до целой величины.

После раскладки целого числа брусьев рассчитаем фактическую проекцию переднего

вылета крестовины:

аб

с

¢

= y +

+ M

¢

×aб +

mфакт

2

2

Практическая длина хвостовой части, таким образом, равна:

′

mпр =

mфакт

cos α

2

Причем во всех случаях должно соблюдаться условие:

mпр

³ m

10