Приклад розрахунків безстикової колії на міцність
4.1.2.1. Визначення розрахункового динамічного навантаження
Вихідні дані:
Умови – літо; категорія колії ІІІ.
Рухомий склад: локомотив ВЛ-23, швидкість руху V=100 км/год (27,8 м/с).
Вантажонапруженість – до 35 млн т км/км за рік.
Залізобетонні шпали, епюра шпал 1840 шп/км.
Рейки - Р65 термозміцненні, знос 9 мм.
Баласт – щебінь, товщина під шпалою 55 см.
Скріплення КБ-65.
Формула |
Одиниці виміру |
Прийняті данні для розрахунків |
Варіант розрахунку |
Результат розрахунку |
|
м |
|
|
0,021м |
|
кН |
|
|
29,820 кН |
|
кН |
|
|
22,365 кН |
|
кН |
|
|
137,365 кН |
|
кН |
|
|
2,386 кН |
|
м-1 |
|
|
1,280 м-1 |
Формула |
Одиниці виміру |
Прийняті данні для розрахунків |
Варіант розрахунку |
Результати розрахунку |
|
кН |
|
|
14,162 кН |
|
кН |
|
|
7,363 кН |
|
кН |
|
|
2,101 кН |
Формула |
Одиниці виміру |
Прийняті данні для розрахунків |
Варіант розрахунку |
Результати розрахунку |
|
кН |
|
|
14,602 кН |
|
кН |
|
|
173,870 кН |
4.1.2.2. Вибір розрахункової осі екіпажу
1) Крайня зліва (Р2) вісь розрахункова
![]() |
Формула |
Одиниці виміру |
Прийняті данні для розрахунків |
Варіант розрахунку |
Результати розрахунку |
|
— |
|
|
|
|
— |
|
|
|
|
— |
|
|
-0,07584 |
|
— |
|
|
-0,03754 |
|
кН |
|
|
-10,418 кН |
Формула |
Одиниці виміру |
Прийняті данні для розрахунків |
Варіант розрахунку |
Результати розрахунку |
|
кН |
|
|
-5,157 кН |
|
кН |
|
|
163,452 кН |
|
кН |
|
|
168,713 кН |
2) Середня (Р1) вісь розрахункова
![]() |
Формула |
Одиниці виміру |
Прийняті данні для розрахунків |
Варіант розрахунку |
Результати розрахунку |
|
— |
|
|
|
|
— |
|
|
|
|
— |
|
|
-0,15168 |
Формула |
Одиниці виміру |
Прийняті данні для розрахунків |
Варіант розрахунку |
Результати розрахунку |
|
— |
|
|
-0,06908 |
|
кН |
|
|
-20,836 кН |
|
кН |
|
|
-9,489 кН |
|
кН |
|
|
153,034 кН |
|
кН |
|
|
164,381 кН |
Порівнюємо результати:
163,452 кН >153,034 кН, тобто >
,
168,713 кН >164,381 кН, тобто >
.
Таким чином робимо висновок про те, що перша вісь є розрахунковою для розрахунків згинального моменту рейки і поперечної сили та прогину рейки.
Формула |
Одиниці виміру |
Прийняті данні для розрахунків |
Варіант розрахунку |
Результати розрахунку |
|
кН∙м |
|
|
31,924 кН∙м |
|
кН |
|
|
58,307 кН |
|
мм |
|
|
1,59 мм |
4.1.2.3. Розрахунок напружень в рейках, шпалах, баласті
Формула |
Одиниці виміру |
Прийняті данні для розрахунків |
Варіант розрахунку |
Результати розрахунку |
|
МПа |
|
|
79,020 МПа |
|
МПа |
|
|
102,981 МПа |
|
МПа |
|
|
92,453 МПа |
|
МПа |
|
|
109,838 МПа |
|
— |
|
|
1,39 |
|
МПа |
|
|
1,190 МПа |
|
МПа |
|
|
0,185 МПа |
Порівнюємо отримані розрахункові напруження в елементах верхньої будови колії із допустимими напруженнями:
, так 92,453 МПа < 320 МПа;
для рейок ланкової колії
, так 109,838 МПа < 320 МПа;
, так 1,190 МПа < 4 МПа;
, так 0,185 МПа < 0,42 МПа.
Особливістю розрахунку безстикової колії, на відміну від ланкової, є необхідність врахування температурних напружень у рейкових плітях.
Формула |
Одиниці виміру |
Варіант розрахунку |
Відповідь |
|
|
|
61,95 МПа |
|
|
|
204,739 МПа |
|
|
|
182,139 МПа |
Порівняємо отримані розрахункові напруження в рейкових плітях безстикової колії із допустимими:
, так 204,739 МПа < 395 МПа;
, так 182,139 МПа < 320 МПа;
Висновок: Таким чином отримано, що розрахункові напруження в рейках, шпалах і баласті для прийнятого типу ВБК не перевищують допустимих значень. Тобто колія за міцністю відповідає заданим експлуатаційним умовам.
4.1.2.4. Розрахунок напружень на основній площадці земляного полотна
Формула |
Одиниці виміру |
Прийняті данні для розрахунків |
Варіант розрахунку |
Результати розрахунку |
|
кН |
|
|
56,525 кН |
|
— |
|
|
|
|
— |
|
|
|
|
кН |
|
|
-10,313 кН |
|
кН |
|
|
42,445 кН |
|
— |
|
|
|
Формула |
Одиниці виміру |
Прийняті данні для розрахунків |
Варіант розрахунку |
Результати розрахунку |
|
— |
|
|
|
|
— |
|
|
|
|
кН |
|
|
122,665 кН |
|
кН |
|
|
0,151 кН |
|
кН |
|
|
42,445 кН |
|
— |
|
|
|
|
— |
|
|
|
|
— |
|
|
|
|
кН |
|
|
122,665 кН |
|
кН |
|
|
0,151 кН |
Формула |
Одиниці виміру |
Прийняті данні для розрахунків |
Варіант розрахунку |
Результати розрахунку |
|
МПа |
|
|
0,179 МПа |
|
МПа |
|
|
0,135 МПа |
|
МПа |
|
|
0,135 МПа |
|
— |
|
|
1,43 |
|
МПа |
|
|
0,039 МПа |
|
МПа |
|
|
0,008 МПа |
|
МПа |
|
|
0,008 МПа |
|
МПа |
|
|
0,055 МПа |
Порівнюємо отримані розрахункові напруження стискання ґрунту на основній площадці земляного полотна з допустимим напруженням:
, так 0,055 МПа < 0,1 МПа.
Висновок: Розрахункові напруження на основній площадці земляного полотна не перевищують допустимих значень, тобто прийнятий тип ВБК відповідає заданим експлуатаційним умовам.