Вихідні дані й передумови до розрахунку

Стрілочний перевід проектується, виходячи з умови можливості реалізації по ньому заданої швидкості руху в прямому й бічному напрямках.

При цьому здійснюються:

– розрахунок параметрів стрілки з визначенням радіуса криволінійного вістряка, стрілочних кутів і довжини рамної рейки;

– вибір марки хрестовини й розрахунок її геометричних розмірів;

– розрахунок основних геометричних й осьових розмірів стрілочного переводу вцілому й окремих його частин;

– компонування епюри стрілочного переводу.

Основними вихідними даними для розрахунку стрілочного переводу є: швидкість руху по бічному напрямку стрілочного переводу ;відстань від кореня вістряка до центру його повороту , тип вістряка й розмір жолоба в корені проти центру обертання вістряка ; конструкція хрестовини; максимальний зазор між гребенем колеса й рамною рейкою при вході в стрілку .

Крім того задаються динамічні характеристики взаємодії переводу й ходових частин рухомого складу, в тому числі: величина допустимого бокового прискорення , діючого при русі екіпажу по криволінійному вістряку; показник втрати кінетичної енергії при ударі гребеня колеса, що набігає на вістряк. Деякі інші характеристики, необхідні для розрахунку, приводяться в цих методичних вказівках і приймаються студентами самостійно.

Тип переводу вибирається по типу рейок, прийнятих у першому розділі (для виготовлення стрілочних переводів застосовуються тільки нові термозміцненні рейки).

Основні параметри стрілочного переводу та окремих його елементів визначаються за умови неперевищення допустимих величин динамічних характеристик взаємодії рухомого складу й стрілочного переводу. Поряд із цим повинна бути забезпечена геометрична ув'язка всіх довжин елементів стрілочного переводу.

Розрахунки стрілочного переводу варто виконувати з дотримання такої точності: у кутах та тригонометричних функціях – до шостого знака після коми, у лінійних розмірах – до 1 мм. При всіх обчисленнях необхідно дотримуватися розмірності величин, які підставляються у формули.

Для виконання розрахунків основних геометричних характеристик звичайного стрілочного переводу на кафедрі «Колія та колійне господарство» ДІІТу розроблено спеціальне програмне забезпечення. Перед початком роботи з програмою необхідно підготувати та ввести заздалегідь підготовлені вихідні дані до розрахунку. Перелік вихідних даних наведений в таблиці ДА.1.

Приклад розрахунку, що виводиться на принтер, наведено на рис.Б.1.

Розрахунки всіх розмірів стрілочного переводу можна виконувати й без використання ПЕОМ.

3.3 Розрахунок геометричних розмірів стрілки в плані

При розрахунку стрілки приймається, що за формою в плані криволінійний вістряк робиться січного типу, одинарної кривизни. У січному вістряку робочі грані рамної рейки й вістряка в плані перетинаються під кутом , який називається початковим кутом вістряка. Стрілка характеризується також повним стрілочним кутом , що вимірюється між робочою гранню рамної рейки і дотичною, проведеною до робочої грані вістряка в корені. На всій довжини робоча грань вістряка окреслюється радіусом (рис. 3.1).

Рис. 3.1. Схема прямої рамної рейки та криволінійного вістряка

Разом із початковим кутом і повним стрілочним кутом додатково визначається стрілочний кут , що утворений робочою гранню рамної рейки і дотичною, проведеної до робочої грані вістряка в центрі його обертання. Переведення вістряка може здійснюватися або поворотом, або його згином. При кореневому кріпленні вкладишно-накладочного типу (поворотний вістряк) центр обертання знаходиться в торці (корені) вістряка й повний стрілочний кут буде дорівнювати стрілочному куту. При гнучких вістряках зі звичайним накладочним стиком у корені, центр поворотузміщений від кореня в бік початку вістряка на величину . У цьому випадку кут буде більшим за стрілочний кут на величину додаткового кута , що відповідає частині вістряка довжиною .

Початковий кут вістряка і його радіус визначаються з використанням наступних формул:

, (3.1)

, (3.2)

де – максимальний зазор між гребенем колеса й рамною рейкою перед входом на стрілку;

- величина прискорення, діючого на колію в зоні ударів гребеня колеса в вістряк.

За конструктивними міркуваннями значення кута не може бути меншим за 18′при цьому куті . Якщо буде меншим за 18′, тоді він приймається рівним чи трохи більшим за це мінімальне значення, і уточнюється значення радіуса вістряка за формулою:

. (3.3)

Для прилягання до рамної рейки вістряк має ділянку стругання бічної грані головки.

Довжина бокового стругання вістряка (зона прилягання до рамної рейки) визначається за формулою:

, (3.4)

де – ширина головки вістрякової рейки в розрахунковій площині (табл. 1.2 дод. 2);

– кут між робочою гранню рамної рейки й дотичною, проведеною до робочої грані вістряка в кінці його бокового стругання (кут стругання криволінійного вістряка).

Кут визначається з виразу:

. (3.5)

Величини і – проекції радіуса на відповідні осі:

(3.6)

Величина стрілочного кута визначається за формулою:

, (3.7)

де – відстань між робочими гранями вістряка й рамної рейки у перетині проти центра обертання вістряка (рис. 3.1):

, (3.8)

де – величина жолоба навпроти центра повороту вістряка, мм.

Повний стрілочний кут:

. (3.9)

Кут відповідає довжині (рис. 3.1) і буде дорівнювати (у градусах):

. (3.10)

При гнучких вістряках необхідно також визначити відстань між робочими гранями головок вістряка і рамної рейки в торці вістряка і ширину жолоба між ними .

, (3.11)

де – ширина головки вістрякової рейки в розрахунковій площині.

Довжина криволінійного вістряка визначається за формулою:

. (3.12)

Якщо величиникутів обчислюються в радіанах, то співмножник у формулах (3.10 й 3.12) опускається.

Довжина прямого вістряка дорівнює проекції криволінійного вістряка на рамну рейку й визначається за формулою:

. (3.13)

Прямий вістряк звичайно виходить меншим за кривий на 2...10 мм. Після визначення довжини вістряка робиться перевірка на допустимість величини одержаного мінімального жолоба між робочою гранню рамної рейки і неробочою гранню відведеного криволінійного вістряка () (рис. 3.2). Величина цьогожолоба, при якому колеса, що слідують по прямому напрямку, не будуть своєю тильною частиною гребеня надавлювати на відведений вістряк, повинна бути не менше 64 мм. У випадку, якщо фактична величина цього жолоба буде меншою за 64 мм, то треба подовжити вістряк. При розрахунку стрілки на ПЕОМ величина фактичного жолоба видається на екран дисплею. Після запиту про необхідність коригування можна методом послідовних проб підібратитаку довжину вістряка, при якій цей жолоб стане трохи більшим або дорівнюватиме мінімальному значенню. При довгих вістряках (більше 12 м) жолоб між відведеним вістряком і рамною рейкою доцільно збільшувати за рахунок застосування двох перевідних механізмів.

Рис. 3.2 Схема до визначення мінімального жолоба

При розрахунку стрілки також визначається зусилля, яке необхідне для переведення вістряків з одного положення в інше, і кількість перевідних механізмів. Якщо потрібне зусилля буде більше можливого зусилля, що реалізовується сучасними приводами, необхідно збільшити кількість перевідних механізмів. Оскільки після цього повторне користування, як правило, не потрібне, програма автоматично переходить до розрахунку наступної частини стрілочного переводу.

Для завершення розрахунку стрілки необхідно визначити довжину рамних рейок. Довжина прямої рамної рейки (рис. 3.3) залежить від довжини вістряка, прийнятого типу кореневого кріплення, а також від довжин переднього й заднього вильотів рамної рейки:

, (3.14)

де – довжина переднього вильоту рамної рейки;

– довжина заднього вильоту рамної рейки;

– проекція криволінійного вістряка на рамну рейку.

Рис. 3.3 Схема розкладки брусів під переднім і заднім вильотом
рамної рейки

Для полегшення вписування рухомого складу при русі на бокову колію ширина колії на початку вістряків на кілька міліметрів більше ніж у передньому стику рамних рейок. Церозширення також необхідне, щоб забезпечити укриття вістря криволінійного вістряка від ударів гребенями коліс при протишерстному русі. Досягається воно за рахунок вигину рамної рейки перед вістрям вістряка. Виходячи із цього довжина переднього вильоту рамної рейки повинна бути такою, щоб забезпечити рівномірний відвід розширення з ухилом 1...2 мм на 1 метр довжини рейки (0,001...0,002). Довжина переднього вильоту рамної рейки m₁ уточнюється з умови розкладки брусів під нею. У цьому випадку довжина переднього вильоту рамної рейки показаного на (рис. 3.3), розраховується за формулою

, (3.15)

де – нормальний стиковий проліт. Для рейок Р65 приймають мм;

– нормальний стиковий зазор, приймається у розрахунку рівним 8 мм;

– відстань між осями брусів під стрілкою, приймається рівною ;

–відстань між осями шпал на перегоні. Бажано, щоб проліт був кратний 5мм. Зазвичай величина приймається в межах 500...550 мм для дерев’яних брусів, і 550…600 – для залізобетонних;

– відстань від осі першого флюгарочного брусу до вістря вістряка. У сучасних стрілочних переводів мм;

– кількість проміжних прогонів під переднім вильотом рамних рейок, звичайно приймається від 5 до 8;

– відстань між флюгарочними брусами,приймається в межах 600…700мм

Конкретну кількість прогонів під переднім вильотом необхідно приймати залежно від максимальної швидкості руху по бічному напрямку. При швидкостях 40...60 км/год. –5…6, більше 60 км/год. –7…8.

Довжина заднього вильоту рамної рейки залежить від типу кореневого кріплення й повинна забезпечувати складання стиків у цій зоні. При кореневому кріпленні вкладишно-накладочного типу накладки в стику рамної рейки не повинні заважати установці вкладиша. При накладочному кріпленні гнучких вістряківвідстань між рамною рейкою й рейкою перевідної кривої, з’єднаної з вістряком, повинна бути достатньою для установки стикового болта в болтовий отвір.

При кореневому кріпленні зі звичайними накладочними стиками при довгих гнучких вістряках (при їх довжинібільше 15...18 м) основнаконструктивна вимога, що гарантує постановку стикових болтів, забезпечується, якщо відстань безпосередньо в корені вістряка буде більше 255 мм. У цьому випадку можна сумістити стик у корені вістряка зі стиком у рамній рейці, тоді .

Довжина заднього вильоту рамної рейки (рис. 3.3) розраховується остаточно за умови розкладки брусів:

, (3.16)

де – розмір стикового зазору в корені вістряка, при вкладишо-накладочному кореневому кріпленні приймається 4…6 мм, за гнучких вістряків дорівнює 0;

n₂ – кількість проміжних прогонів під заднім вильотом рамної рейки, звичайно приймають 2...3;

с_к – відстань між осями брусів у корені вістряка, мм. У разі кореневого стику. с_к=с.

Отриману за формулою (3.14) довжину рамної рейки треба порівняти зі стандартною довжиною рейки (12,5 або 25 м). При невеликій різниці між ними (±1 м) бажано прийняти рамну рейку стандартної довжини. При цьому довжина рамної рейки міняється за рахунок зміни довжини її переднього вильоту.

Нове значення переднього вильоту визначається з виразу:

(3.17)

Потім знову роблять розкладку брусів під відрізком . При цьому підбирають нові значення і . При коригуванні можна не всі прольоти під переднім вильотом приймати однаковими.