Проект модернізації колії (стр. 12 из 18)
, (4.26)Для обчислення максимальної величини добавки від впливу сусідніх вісей належить розглядати всі можливі варіанти розташування навантажень відносно розрахункового перетину, розміщуючи кожного разу над ним розрахункове навантаження Ррозр, значення якого обчислюється за формулою (4.21).
Найбільші нормальні напруження в кромках підошви рейки визначається за формулою
, (4.27)де: Мдин – величина згинального моменту в розрахунковому перетині при динамічному впливі навантаження кг-см;
WП – момент опору перерізу внизу підошви рейки, см';
f – коефіцієнт урахування горизонтальних сил і крутного моменту, утвореного позацентровістю передачі вертикальних сил на рейку.
Рис. 4.2 – Розрахункова схема для визначення величини еквівалентного навантаження
Найбільші нормальні напруження в кромках головки рейки обчислюються за формулою
, (4.28)де: ZГ – відстань від горизонтальної нейтральної вісі інерції поперечного перегину рейки до найбільш віддалених волокон голівки рейки, см;
ZП – теж саме, до найбільш віддалених волокон підошви рейки, см;
– ширина головки рейки зверху, см; 
– ширина підошви рейки знизу, см;Нормальні напруження під підкладкою на поверхні гумових прокладок під рейкою визначаються за формулою
, (4.29)де: Q – величина тиску на полушпалу в підрейковому перетині;
Wn – площа підкладки, см2;
Напруження на поверхні баласту під нижньою постіллю шпал обчислюються за формулою
, (4.30)де:
– ефективна опорна площа полушпали з урахуванням її вигину.Напруження, що виникають в елементах ВБК, не повинні перевищувані встановлених допустимих значень. Для рейок вони складають 201МПа (2050 кг/см2). Напруження на гумових прокладках можна допускати до 4МПа (40 кг/см2). Граничні, рекомендовані в умовах нормальної експлуатації, напруження в баласті під шпалою знаходяться на рівні 0,5МПа (40 кг/см2).
Всі розрахунки напружень в лементах ВБК виконуються з використанням ЕОМ. За цими результатами побудовані графіки залежності σ = f(V)е. Як видно, напруження, що виникають в елементах ВБК, при експлуатації заданого типу локомотива не перевищують встановлених допустимих. Тобто така конструкція ВБК здатна забезпечувати безпеку руху поїздів з установленими швидкостями.
РЕЗУЛЬТАТИ РАСЧЕТА
| 1Скорость(км/ч)і і | Н А П Р Я Ж Е Н И Я (Кг/СМ^2) | ||||
| B кромке подошвы рєльсаі | В кромке головки рєльса | На шпале | На баласте | На пл.земполотна | |
| ЛЕТОМ ПРЯМАЯ | |||||
| 1030507090 | 871.17877.82890.01908.18932.20 | 951.82959.08972.41992.261018.50 | 11.0211.0911.2211.4211.69 | 1.781.791.811.851.89 | 0.510.510.520.530.54 |
| ЛЕТОМ КРИВАЯ | |||||
| 1030507090 | 1074.451082.641097.681120.091149.72 | 1050.481058.491073.191095.101124.07 | 11.0211.0911.2211.4211.69 | 1.781.791.811.851.89 | 0.510.510.520.530.54 |
| ЗИМОЙ ПРЯМАЯ | |||||
| 1030507090 | 764.83774.37789.85812.40841.44 | 835.69846.06862.97887.61919.34 | 12.1812.3212.5612.9013.34 | 1.971.992.032.092.16 | 0.530.540.550.560.58 |
| ЗИМОЙ КРИВАЯ | |||||
| 1030507090 | 943.36955.06974.151001.961037.78 | 922.31933.75952.42979.601014.62 | 12.1812.3212.5612.9013.34 | 1.971.992.032.092.16 | 0.530.540.550.560.58 |
РЕЗУЛЬТАТИ РАСЧЕТА
| 1Скорость(км/ч) | Н А П Р Я Ж Е Н И Я (Кг/СМ^2) | ||||
| B кромке подошвы рєльсаі | В кромке головки рєльса | На шпале | На балласте | На пл.земполотна | |
| ЛЕТОМ ПРЯМАЯ | |||||
| 205080110140 | 838.11861.01891.36928.88973.08 | 947.23973.111007.411049.811099.77 | 10.4410.7111.0711.5112.02 | 1.691.731.791.861.94 | 0.470.480.500.520.54 |
| ЛЕТОМ КРИВАЯ | |||||
| 205080110140 | 1082.871112.461151.671200.141257.25 | 1066.021095.141133.751181.461237.68 | 10.4410.7111.0711.5112.02 | 1.691.731.791.861.94 | 0.470.480.500.520.54 |
| ЗИМОЙПРЯМАЯ | |||||
| 205080110140 | 734.37759.42793.68836.58886.93 | 829.97858.28897.01945.491002.40 | 12.1212.5313.0813.7714.57 | 1.962.032.112.232.36 | 0.520.540.570.590.63 |
| ЗИМОЙ КРИВАЯ | |||||
| 205080110140 | 961.83994.631039.511095.701161.64 | 940.37972.441016.321071.251135.73 | 12.1212.5313.0813.7714.57 | 1.962.032.112.232.36 | 0.520.540.570.590.63 |
4.2.2 Визначення напружень на основній площадці земляного полотна
Напруження, що виникають на основній площадці земляного полотна, на глибині hБ > 15см від нижньої постелі шпал, визначаються за формулою
, (4.31)де:
– напруження на основній площадці земляного полотна від впливу розрахункової шпали, тобто шпала, над якою знаходиться розрахункове навантаження 
– теж саме, від тиску (впливу) сусідньої розрахункової шпали, що знаходиться поперед неїВеличина напруження
визначається за допомогою зведення формул
, (4.32)де: b – ширина шпали, см;
hб–глибина, на якій визначається величина напруження, h>15 cm;
– напруження на поверхні баласту під нижньою постіллю розрахункової шпалиВеличина напружень
визначається за таким зведенням формул 
, (4.33)де: β1 – кут між вертикаллю і прямою, що з‘єднує початок полосового навантаження (епюра напружень) з точкою А, в якій визначають напруження
β2 – кут між вертикаллю і прямою, що з‘єднує кінець полосового навантаження з точкою А;
Кути β2 і β1 обчислюється в радіанній мірі;
j – номер навантаження, величина якого дорівнює середньому значенню, тобто Pj=Pcep
Для обчислень найбільшої величини напруження на основній площадці земляного полотна треба по черзі ставити кожну вісь (навантаження) в розрахунковий перетин (над точкою А) по вісі розрахункової шпали, припускаючи при цьому, що навантаження від колеса, яке знаходиться над точкою А, буде найбільшим, тобто дорівнюватиме розрахунковому. В цьому випадку необхідно кожного разу при новому положенні розрахункового навантаження обчислювати напруження під нижньою постіллю сусідніх шпал з розрахунковою і самої розрахункової шпали.
При кожному навантаженні визначається сумарне напруження за формулою (4.31) і порівнюється з попередньо отриманим. Максимальна величина напруження на основній площадці є розрахунковим значенням. Як правило, напруження на основній площадці земляного полотна визначають тільки від тимчасового навантаження, з урахуванням типів і кількості вагонів кожного типу, що обертаються.
Напруження, що виникають на основній площадці земляного полотна,не повинні перевищувати допустимих, які встановлені на рівні 0,08 МПа (0,8 кг/см2). Всі розрахунки напружень на основній площадці за даною методикою виконані на ЕОМ. Для напружень, що виникають при походженні ЧС-4, побудовано графік залежності їх від швидкості.. Як видно з розрахунків, напруження, що виникають, не перевищують допустимих значень. Це означає, що земляне полотно здатне витримувати навантаження, що виникають при проходженні локомотивів з заданими швидкостями руху.
4.3 Розрахунки безстикової колії на стійкість
4.3.1 Метод К.Н. Міщенка
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;