Главная Минимаркер Железнодорожный транспорт Минимаркер Железнодорожный путь и путевое хозяйство Минимаркер Расчет основных геометрических элементов стрелочных переводов и компоновка их эпюр

Расчет основных геометрических элементов стрелочных переводов и компоновка их эпюр

Страница 8 из 17

До укладки стрелочного перевода в путь необходимо обозначить на станционной площадке основные его геометрические элементы (рис. 1). Это называется разбивкой стрелочного перевода. Прежде всего, находят центр стрелочного перевода Ц – точку, в которой пересекаются оси прямого и ответвленного путей. От нее откладывают все необходимые расстояния: а – до переднего стыка рамных рельсов; b – до торца крестовины; а0 – до начала остряков; b0 – до математического центра крестовины.

Отрезки прямых: m – расстояние от переднего стыка рамного рельса до начала остряков и q1 – от математического центра крестовины до ее заднего стыка, измеренное по рабочей грани сердечника, – зависят от ранее отложенных расстояний: m = аа0; q1 = bb0, а полная (практическая) длина стрелочного перевода от начала остряков до заднего стыка крестовины равна:

Lп = а + b.

Теоретическая длина стрелочного перевода

Lт = Lпq1m .

Радиус переводной кривой R измеряют по рабочей грани наружной рельсовой нити, а радиус остряка Rостр – по его рабочей грани. В число геометрических элементов входят также начальный угол остряков βн, стрелочный угол β и марка крестовины (tg α). Все эти размеры и параметры типовых стрелочных переводов содержатся в эпюрах, которыми пользуются при разбивке мест укладки переводов.

Геометрические элементы стрелочного перевода

Рис. 1 – Геометрические элементы стрелочного перевода

В каждом конкретном случае в зависимости от условий эксплуатации стрелочных переводов (скоростей движения поездов, нагрузок на оси экипажей, грузонапряженности и так далее) основные параметры обосновывают и определяют расчетом. Существует несколько методов определения основных размеров и параметров стрелочных переводов.

Определение основных геометрических размеров обыкновенного перевода

Представив в рабочих гранях схему (рис. 2) одиночного обыкновенного стрелочного перевода с криволинейным остряком секущего типа двух радиусов Rо и R (Rо > R), составим расчетные уравнения для определения основных размеров стрелочного перевода. Примем следующие обозначения:

Lп – полная, или практическая, длина стрелочного перевода;

Lt – теоретическая длина стрелочного перевода;

q – длина переднего вылета рамного рельса;

n – длина передней части крестовины;

m – длина хвостовой части крестовины;

Rо – радиус кривизны остряка от его начала (точки А) до точки N, где сечение равно полной ширине головки остряка;

R – радиус кривизны остряка от точки N до его конца и переводной кривой;

βн – начальный угол остряка;

βв – угол наклона рабочей грани остряка к горизонтали в точке N;

α – угол крестовины;

Ок – математический центр крестовины;

К – прямая вставка перед математическим центром крестовины;

S0 – ширина колеи по прямому направлению стрелочного перевода.

Схема в рабочих гранях обыкновенного стрелочного перевода

Рис. 2 – Схема в рабочих гранях обыкновенного стрелочного перевода с криволинейным остряком секущего типа

Примем прямоугольную систему координат. Ось уу проходит через математический центр крестовины, а хх совпадает с рабочей гранью рельса прямой наружной нити. Спроецируем контур ANCOк на взаимно перпендикулярные координатные оси. Из (рис. 2) видно, что проекция контура ANCOк на ось уу выразится уравнением

150414_f1

Проекция контура ANCOK на ось хх получит выражение

150414_f2

Оба эти уравнения являются основными расчетными для определения главнейших характеристик стрелочного перевода. Дополнительным уравнением согласно (рис. 2) будет

q + Lt + m = Lп. (4)

Неизвестных в этих уравнениях значительно больше, чем самих уравнений. Обычно неизвестными, подлежащими определению по этим уравнениям, являются Lt, R или К при известных α и S0. Поэтому, прежде всего, следует найти q, m, βн, Rо и βв.

Длина переднего вылета рамного рельса q обусловливает уровень напряжений в рамном рельсе и его деформаций. Эксперименты ЛИИЖТа показали, что чем плавнее отвод уширения колеи от начала остряков к переднему стыку рамного рельса, чем длиннее передний вылет q, тем меньше кромочные напряжения в рамном рельсе и упругие деформации в нем.

Поэтому, учитывая, что ширина колеи в начале остряков Sостр всегда несколько больше, чем в переднем стыке рамных рельсов Sрр, величину q целесообразно принимать из условия плавного отвода уширения колеи:

q = (Sостр - Sрр) / i, (5)

где i – уширение рельсовой колеи на 1 м длины; для указанных целей величину можно принимать i = 0,0005 ÷ 0,001.

Определив q по выражению (5), его значение следует уточнить из условия рациональной раскладки брусьев по выражению

150414_f3

где а – пролет (расстояние между осями брусьев), который рекомендуется принимать равным (0,9 ÷ 1) апер;

апер – средний шпальный пролет на перегоне для данного типа верхнего строения пути;

М – число пролетов;

С – стыковой пролет;

∆ – стыковой зазор;

р – ширина стрелочной подкладки – подушки под началом остряка.

Длину хвостовой части крестовины определяют в зависимости от угла крестовины, типа рельсов и конструкции крестовины.

Для крестовин цельнолитых и с литым сердечником теоретическую длину m находят по известному выражению

150414_f4

где В – ширина подошвы рельса данного типа;

b – ширина головки рельса данного типа;

α – угол крестовины;

5 мм – расстояние между подошвами рельсов, подходящих к хвосту крестовины, принимаемое с таким расчетом, чтобы у этих рельсов не строгались подошвы.

Однако величину m надо скорректировать по условиям раскладки брусьев под крестовиной, то есть должна быть принята практическая длина хвостовой части крестовины по выражению

150414_f5

где сʹ – стыковой пролет в хвосте крестовины (при расположении стыка на сдвоенных брусьях или на весу при наличии мостика);

Мʹ – целое число пролетов под сердечником крестовины от его сечения 20 мм до хвостового стыка;

а – пролет под крестовиной;

10 мм – половина ширины сердечника (в сечеиии 20 мм).

Величину начального угла остряка βн определяют или принимают:

  • на основании опыта применительно к величинам начальных углов βнс существующих стрелочных переводов с характеристиками стрелок, сходными с характеристиками проектируемой стрелки;
  • по ограничению потери кинетической энергии на удар по формуле

150414_f6

где υс – скорость движения поездов по боковому направлению для существующего стрелочного перевода, апробированного долголетней практикой;

υп – скорость движения поездов по боковому направлению проектируемого стрелочного перевода;

βнс – начальный угол остряка указанного существующего стрелочного перевода.

Решающим фактором, обусловливающим комфортабельность езды, является воздействие на пассажира горизонтальных и вертикальных ускорений. Поэтому логично определять величину радиуса остряка Rо с учетом ограничения допускаемых непогашенных ускорений ад.

Приняв ад равным 0,8–1,0 м/с2, а также скорость движения поездов υп на боковое направление проектируемого стрелочного перевода, можно в порядке первого приближения найти радиус остряка Rо из выражения

150414_f7

Согласно (рис. 2) угол

150414_f8

После того, как найдены или приняты q, m, βн, Rо и βв, следует определить R, К, Lt и Lп, которых, как видно, больше числа уравнений.

Может быть ряд случаев:

  • задана практическая длина стрелочного перевода Lп, например, по требованию взаимозаменяемости стрелочных переводов. При этом R и К, неизвестны. В этом случае находят в первую очередь Lt из уравнения (4). Это значение Lt подставляют в уравнение (3), а затем два уравнения (2) и (3) с двумя неизвестными решают совместно относительно R или К;
  • задана величина прямой вставки К, при этом R и L, неизвестны. В этом случае, пользуясь уравнением (2), определяют R, затем по уравнениям (3) и (4) находят Lt и Lп;
  • задан радиус переводной кривой R и неизвестными являются К, Lt и Lп. Тогда, пользуясь уравнением (2), определяют К, а затем по уравнениям (3) и (4) находят Lt и Lп.

Прямая вставка К необходима для того, чтобы обеспечить прямолинейное движение железнодорожного экипажа еще до входа в горло крестовины. Во всех случаях рекомендуется для переводов магистральных железных дорог величину К принимать не менее Кmin, равной

150414_f9

где n – практическая длина передней части крестовины;

lн – длина накладки.

Некоторые авторы рекомендуют принимать К > n на 1,5–2 м. В типовых обыкновенных стрелочных переводах прямая вставка К = 1124 ÷ 3585 мм.

Осевые размеры стрелочного перевода а и b (рис. 2), необходимые для разбивки, определяются следующим образом.

Расстояние от центра перевода до хвостового стыка крестовины, измеренное по оси любого пути,

150414_f10

Расстояние от центра перевода до переднего стыка рамного рельса, измеренное по оси прямого пути,

а = Lп - b. (14)

Если расчетная схема обыкновенного перевода принята такой, когда в стрелке радиус кривизны остряка по всей его длине один и тот же, то есть Rо = R, то расчетные уравнения будут иметь следующий вид:

150414_f11

Решение этих уравнений аналогично решениям уравнений (2), (3) и (4), что для случая при RоR.

Определение координат для разбивки переводной кривой обыкновенного стрелочного перевода

На практике иногда приходится укладывать несколько отличающихся от типовых стрелочных переводов – неэпюрных. В этом случае необходимо определить координаты для разбивки переводной кривой, так как для неэпюрной укладки пересчитываются основные размеры a, Lп, R по формулам (2) и (3).

Определение координат для разбивки переводной кривой одиночного обыкновенного стрелочного перевода с криволинейным остряком секущего типа

Рассмотрим способ определения координат для разбивки переводной кривой одиночного обыкновенного стрелочного перевода с криволинейным остряком двух радиусов Rо и R (Rо > R), при котором абсциссы х прямоугольной системы координат также принимаются заранее равными 2, 4, 6, 8 и т. д. метрам, а за начало координат принимается точка А (рис. 3), находящаяся на рабочей грани рамного рельса против корня остряка или места изгиба (при гибких остряках).

Расчетная схема для определения координат переводной кривой

Рис. 3 – Расчетная схема для определения координат переводной кривой

Известными данными должны быть: Lп, Lт, Rо, R, βн, βв, К, α и S0, которые определены или приняты ранее.

Абсцисса хк конца переводной кривой согласно (рис. 3) будет хк = R·(sin α – sin β) или

150414_f12

начальная ордината при х = 0

150414_f13

текущие ординаты:

150414_f14

где углы γ1, γ2, γ3 …, γn – находятся через sin γn по выражению

150414_f15

По определенным таким образом sin γn из таблиц тригонометрических функций находят величины углов и соответствующие значения cos γn, которые и подставляют в формулу (20). Конечную ординату γn можно проверить по выражению

yк = S0K sin α. (23)

Для вычисления ординат обычно составляют таблицу (табл. 2), в которую сводят окончательные результаты расчета.

Таблица 2

150414_t1

Определение основных геометрических размеров симметричного стрелочного перевода

Особенностями одиночного разностороннего симметричного стрелочного перевода являются:

  • симметричность расположения всех его элементов относительно оси прямого пути или биссектрисы угла крестовины;
  • оба соединительных пути перевода боковые;
  • при одинаковой длине остряков (прямых) углы, составляемые рабочими гранями остряков с направлениями прямого пути, примерно в 2 раза меньше, чем в стрелках обыкновенных переводов;
  • при одинаковых радиусах переводных кривых симметричные переводы получаются короче;
  • при одинаковых прямых вставках перед математическим центром крестовины радиус в симметричном переводе почти в 2 раза больше, чем в обыкновенном;
  • при сохранении длины кривой и радиуса можно применить крестовины с большим углом, чем в обыкновенном переводе.

Эти особенности определили сферу применения одиночных разносторонних симметричных стрелочных переводов. В США их используют на главных путях, а у нас такие переводы получили распространение при стесненных условиях – на станциях, особенно на подгорочных путях. Распространены они и на промышленно-заводских железных дорогах.

Схема в рабочих гранях симметричного стрелочного перевода

Рис. 4 – Схема в рабочих гранях симметричного стрелочного перевода

Представив схематично в рабочих гранях разносторонний симметричный переводе прямыми остряками (рис. 4) и приняв обозначения геометрических размеров, как и для обыкновенных переводов, составим расчетные уравнения.

Спроецировав контур АВСОк на горизонтальную ось, получим:

150414_f16

где βʹ – угол, образованный рабочей гранью остряка и продолжением прямолинейного направления рабочей грани рамного рельса, который может быть равным, а чаще больше половины стрелочного угла.

Проекция контура АВСОк (рис. 4) на вертикальную ось будет

150414_f17

где Sостр – ширина колеи в начале остряков.

Выражения (24) и (25) являются расчетными уравнениями для определения основных геометрических размеров одиночного симметричного стрелочного перевода. Соответственно схеме (рис. 4) напишем третье дополнительное уравнение

150414_f18

Уравнения (24), (25) и (26) решают так же, как и уравнения при определении основных геометрических размеров одиночных обыкновенных переводов.

Осевые размеры симметричного перевода согласно (рис. 4) будут:

150414_f19

Компоновка эпюры одиночного обыкновенного стрелочного перевода

После расчета стрелки, крестовины, основных геометрических размеров перевода, длин рельсов и координат для разбивки переводной кривой переходят к составлению его эпюры. Эпюра стрелочного перевода – схема его в плане в масштабе 1:50 или 1:100, на которой указаны взаимное расположение его частей, длина всех рельсов, размеры и размещение переводных брусьев. При этом прежде всего распределяют брусья у стыков, а затем под соединительными путями и определяют длины всех брусьев.

Брусья под стрелкой и соединительными путями раскладывают перпендикулярно оси прямого пути, исключая участок в 5–10 пролетов за центром перевода, где переходят от перпендикулярности брусьев к оси прямого пути к перпендикулярности к биссектрисе угла крестовины. Пролеты под соединительными путями принимают равными (0,95÷1)·апер, где апер – средний шпальный пролет на перегоне, и по возможности одинаковыми. На эпюре (рис. 5) указывают характерные величины, принятые и полученные расчетом.

Эпюра укладки и схема разбивки стрелочного перевода

Рис. 5 – Эпюра укладки (а) и схема разбивки (б) стрелочного перевода типа Р65 марки 1/11 колеи 1520 мм: 1 – центр перевода; 2 – стык рамного рельса; 3 – математический центр крестовины; 4 – стык хвоста крестовины

Кроме эпюры, на этом же листе дается спецификация по всему переводу, содержащая данные по числу элементов и массе: стрелки, крестовины, переводного механизма, рельсов (включая их длины), брусьев, шпал, нормальных скреплений, потребных для одного перевода, которые не входят в комплекты стрелки, переводного механизма и крестовины.


© 2013 - 2017 Учебно-образовательный портал "Все лекции"
Материалы, представленные на страницах нашего сайта, созданы авторами сайта, присланы пользователями, взяты из открытых источников и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Все авторские права на материалы принадлежат их законным авторам.
Разработка сайта - Скобелев Алексей





Яндекс.Метрика