Определение оптимальной ширины колеи.

Определение оптимальной ширины колеи.

За расчетную схему определения оптимальной ширины колеи принимают схему свободного вписывания, при которой железнодорожный экипаж своим наружным колесом передней оси жесткой базы прижимается к наружному рельсу кривой, а задняя ось жесткой базы занимает радиальное положение. При этом центр вращения экипажа находится на пересечении радиуса с продольной геометрической осью экипажа.

Рис.2.1 Схема для определения оптимальной ширины колеи при свободном вписывании трехосной жесткой базы с поперечными разбегами осей

Из приведенных схем видно, что искомая ширина колеи

S_опт = q_max + f_н - ζ + 4, (2.1)

где q_max - максимальный размер колесной колеи (в нашем случае равен 1511 мм)

f_н - стрела изгиба наружной рельсовой нити, измеренная от хорды АВ; определяется по формуле

, (2.2)

где μ - расстояние от геометрической оси первой колесной пары до центра вращения экипажа;

R - радиус кривой по оси пути;

b - расстояние в плане от геометрической оси колесной пары до точки касания гребнем колеса головки рельса,

, (2.3)

где r - радиус колеса по кругу катания;

τ - угол наклона гребня колеса к горизонту; для локомотивов τ = 70°;

ζ - геометрическая величина (рис.2.1), которая возникает при вписывании как двухосных, так и трехосных экипажей с поперечными разбегами осей и которая в зависимости от величины ∑η и соотношения между ∑η и f_в может принимать различные значения.

∑η - сумма поперечных разбегов осей экипажа, влияющих на вписывание (∑η=2)

f_в - стрела изгиба внутренней рельсовой нити, измеренная от хорды A₁B₁;определяется по формуле

. (2.4)

Величина ζ может принимать следующие значения:

а) если ∑η = 0, то ζ = 0, т. е. вписывание происходит при отсутствии поперечных разбегов (рис. 2.1);

б) если ∑η <f_в, то ζ = ∑η,т.е. в формулу (2.1) вместо ζ подставляется численное значение суммы поперечных разбегов; при этом внутренний гребень колеса передней оси еще не касается внутреннего рельса. В этом случае выражение (2.1) примет вид

S_опт = q_max + f_н - ∑η +4;

в) если ∑η>f_в, то ζ = f_в, т. е. значению стрелы изгиба внутреннего рельса, приэтом внутренний гребень колеса пе­редней оси будет касаться внутреннего рельса кривой:

S_опт = q_max + f_н - f_в +4;

Цифра 4 в формуле (2.1) представляет собой допуск на сужение колеи в миллиметрах.

При определении оптимальной ширины колеи возможны следующие случаи:

1) если S_опт ≤ S_ПТЭ, то вписывание в условиях оптималь­ной ширины колеи обеспечено;

2) если S_опт> S_ПТЭ, то свободное вписывание в этих условиях не обеспечено; следует перейти к определению ми­нимально допустимой ширины колеи.

Укороченные рельсы.

В кривых участках пути внутренняя рельсовая нить короче наружной, поэтому при расположении стыков по наугольнику возникает необходимость укладки укороченных рельсов. Для каждой кривой выбираются тип укорочения, количество и порядок укладки укороченных рельсов.

Выбор типа укороченных рельсов для данной кривой производится по формуле:

(1) где S₁ - ширина колеи по оси головки рельсов в пределах круговой кривой; S₁ = S_ПТЭ + b, мм

где b - ширина головки рельса;

S_ПТЭ - нормативная ширина колеи в кривых

в зависимости от радиуса;

1_нр - длина нормального рельса;

R - радиус круговой кривой.

В РФ приняты 4 типа стандартных укорочений К_i :

при длине рельса 12,5 м К₁=40 мм, К₂=80 мм, К₃=120 мм;

при длине рельса 25 м К₂=80 мм, К₄=160 мм.

Вычислив величину укорочения по формуле (1), принимаем ближайшее большее стандартное укорочение.

Ввиду невозможности обеспечить точное расположение стыков «по наугольнику» по внутренней и наружной нитям допускается забег их на величину не более половины принятого стандартного укорочения К_i. Таким образом, укороченные рельсы укладываются в тех местах кривой, где накапливающийся забег стыков достигает половины принятого стандартного укорочения.

50) Расчет числа и порядок размещения укороченных рельсов на внутренних нитях.

Порядок расчета укороченных рельсов в кривой:

устанавливается положение первого стыка относительно начала переходной кривой;

определяется полное укорочение на всей кривой:

Е = 2Е_пк + Е_кк, = мм (2)

где Е_пк - укорочение в пределах переходной кривой; определяется по формуле

где S_ср - средняя ширина колеи между осями головок рельсов в пределах переходной кривой, мм;

где S₀ - ширина колеи между рабочими гранями головок рельсов в прямых участках пути, мм.

Укорочение в пределах круговой кривой Е_кк определится как

где l_кк - длина оставшейся части круговой кривой после разбивки переходных кривых;

; =65.71мм

где β - полный угол поворота кривой с учетом переходных кривых;

φ₀ - угол поворота в пределах переходной кривой.

Определяют количество укороченных рельсов принятого размера, шт.:

Где Е - полное укорочение на всей кривой;

K - принятое стандартное укорочение;

Укороченные рельсы укладываются в тех местах кривой, где накапливающийся забег стыков достигает половины при­нятого стандартного укорочения. Порядок укладки укорочен­ных рельсов определяется в табличной форме

Определение оптимальной ширины колеи.

За расчетную схему определения оптимальной ширины колеи принимают схему свободного вписывания, при которой железнодорожный экипаж своим наружным колесом передней оси жесткой базы прижимается к наружному рельсу кривой, а задняя ось жесткой базы занимает радиальное положение. При этом центр вращения экипажа находится на пересечении радиуса с продольной геометрической осью экипажа.

Рис.2.1 Схема для определения оптимальной ширины колеи при свободном вписывании трехосной жесткой базы с поперечными разбегами осей

Из приведенных схем видно, что искомая ширина колеи

S_опт = q_max + f_н - ζ + 4, (2.1)

где q_max - максимальный размер колесной колеи (в нашем случае равен 1511 мм)

f_н - стрела изгиба наружной рельсовой нити, измеренная от хорды АВ; определяется по формуле

, (2.2)

где μ - расстояние от геометрической оси первой колесной пары до центра вращения экипажа;

R - радиус кривой по оси пути;

b - расстояние в плане от геометрической оси колесной пары до точки касания гребнем колеса головки рельса,

, (2.3)

где r - радиус колеса по кругу катания;

τ - угол наклона гребня колеса к горизонту; для локомотивов τ = 70°;

ζ - геометрическая величина (рис.2.1), которая возникает при вписывании как двухосных, так и трехосных экипажей с поперечными разбегами осей и которая в зависимости от величины ∑η и соотношения между ∑η и f_в может принимать различные значения.

∑η - сумма поперечных разбегов осей экипажа, влияющих на вписывание (∑η=2)

f_в - стрела изгиба внутренней рельсовой нити, измеренная от хорды A₁B₁;определяется по формуле

. (2.4)

Величина ζ может принимать следующие значения:

а) если ∑η = 0, то ζ = 0, т. е. вписывание происходит при отсутствии поперечных разбегов (рис. 2.1);

б) если ∑η <f_в, то ζ = ∑η,т.е. в формулу (2.1) вместо ζ подставляется численное значение суммы поперечных разбегов; при этом внутренний гребень колеса передней оси еще не касается внутреннего рельса. В этом случае выражение (2.1) примет вид

S_опт = q_max + f_н - ∑η +4;

в) если ∑η>f_в, то ζ = f_в, т. е. значению стрелы изгиба внутреннего рельса, приэтом внутренний гребень колеса пе­редней оси будет касаться внутреннего рельса кривой:

S_опт = q_max + f_н - f_в +4;

Цифра 4 в формуле (2.1) представляет собой допуск на сужение колеи в миллиметрах.

При определении оптимальной ширины колеи возможны следующие случаи:

1) если S_опт ≤ S_ПТЭ, то вписывание в условиях оптималь­ной ширины колеи обеспечено;

2) если S_опт> S_ПТЭ, то свободное вписывание в этих условиях не обеспечено; следует перейти к определению ми­нимально допустимой ширины колеи.