Проектирование и расчет промышленных железных дорог

 

Содержание

Введение

1. Проектирование поперечного профиля земляного полотна

1.1 Поперечные профили выемки

2. Расчет пути в кривых участках

2.1 Определение возвышения наружного рельса в кривых

2.2 Расчет переходных кривых

2.2.1 Определение длины переходных кривых

2.2.2 Определение угла поворота переходных кривых

2.2.3 Определение координат переходных кривых

2.3 Укладка укороченных рельсов в кривых

3. Расчет обыкновенного стрелочного перевода

3.1 Определение ширины желоба

3.2 Определение расстояния между рабочими гранями рамного рельса и остряка

3.3 Определение длины остряка

3.4 Определение длины заднего выступа рамного рельса

3.5 Определение длины рамного рельса

3.6 Определение основных размеров крестовины

3.7 Определение марки крестовины

3.8 Определение ширины желобов контррельса и крестовины

3.9 Определение основных геометрических размеров стрелочного перевода

3.10 Определение координат переходной кривой

3.11 Разработка эпюры стрелочного перевода

3.11.1 Порядок раскладки брусьев под переводом

3.11.2 Установление длины брусьев

4. Список литературы

Введение

Транспорт является важной отраслью промышленного производства. Его значение непрерывно возрастает с тем, что современные масштабы промышленности и товарооборота связаны с громадным объемом перемещения сырья, полуфабрикатов и готовой продукции. Это перемещение происходит как в процессе самого производства, так и после изготовления продукта, который подлежит транспортировке потребителю.

За последние годы в связи с увеличением общего объема промышленного производства и строительства новых предприятий возрастает значение всех видов промышленного транспорта, на путях которого, осуществляется большой объем перевозок. Соответственно повысились и требования к инженерно-техническому уровню персонала, работающих на транспорте.

Для этого каждому инженеры не достаточно знать свою узкую специализацию. Необходимо иметь представление обо всех хозяйствах железнодорожного транспорта, об их роли в перевозочном процессе. Данная курсовая работа позволяет отработать навык расчета железных дорог в области устройства и проектирования рельсовой колеи.

Объем решения задач по выполнению курсовой работы сводиться к:

проектированию поперечного профиля земляного полотна;

установлению надлежащих размеров возвышения наружного рельса в кривых;

выбору и расчету переходных кривых;

определению порядка укладки укороченных рельсов в кривых участках пути;

выбору типа верхнего строения пути и определению условий его эксплуатации;

расчету геометрических размеров стрелочного перевода.

1. Проектирование поперечного профиля земляного полотна

Исходные данные:

Выемка - 10 м

Число путей - 2

Земляное полотно - грунтовое сооружение, которое получается в результате обработки земной поверхности для приведения ее в состояние, допускающее укладку верхнего строения пути с требуемой крутизной уклонов и плавностью поворотов. Земляное полотно вместе с искусственными сооружениями служит непрерывной опорой для верхнего строения пути.

От земляного полотна требуется устойчивость, долговечность и достаточная экономичность.

Различают следующие типа земляного полотна: насыпь, выемка, полунасыпь (полувыемка), полунасыпь-полувыемка.

Земляное полотно включает в себя насыпь, водоотводные устройства и сооружения (кюветы, нагорные, продольные и забанкетные канавы, банкеты, перепады, быстротоки, дренажи, галереи, штольни).

Резервы включают в состав земляного полотна только в части, используемой для водоотвода. Кавальеры в состав земляного полотна не входят

Поперечным профилем земляного полотна называется поперечный разрез его вертикальной плоскостью, перпендикулярной оси земляного полотна.

Различают поперечные профили земляного полотна: типовые - нормальные (обычные) и специальные (региональные), индивидуальные и групповые.

Рассмотрим типовые нормальные поперечные профили:

üнасыпи высотой до 2 м из глинистых грунтов, мелких и пылеватых песков и легко выветривающихся скальных пород. При явно выраженном поперечном уклоне местности (круче 0,04) продольные канавы устраиваются только с нагорной стороны;

üнасыпи высотой до 6 м из глинистых грунтов, мелких и пылеватых песков и легко выветривающихся скальных пород с резервами при поперечном уклоне местности не круче 1: 5;

üнасыпи высотой от 6 до 12 м из глинистых грунтов, мелких и пылеватых песков и легко выветривающихся скальных пород с резервами при уклоне местности не круче 1: 5. При этом в верхней части насыпи (на указанную высоту) откосы имеют крутизну 1: 1,5, а в нижней части (на остальную высоту) 1: 1,75;

üнасыпи из глинистых грунтов, мелких и пылеватых песков на косогоре крутизной от 1: 5 до 1: 3;

üвыемки глубиной до 12 м в супесях, суглинках и тощих глинах без кавальеров при уклоне местности не круче 1: 3. При уклоне местности круче 1: 5 банкеты не устраиваются;

üвыемки глубиной до 12 м в супесях, суглинках и тощих глинах с кавальерами при уклоне местности не круче 1: 3. При уклоне местности круче 1: 5 банкеты и забанкетные канавы не устраиваются. Путевой откос кювета в песчаных грунтах должен иметь крутизну 1: 1,5. Кавальеры с низовой стороны должны иметь разрывы шириной не менее 1 м через каждые 50 м и в пониженных местах.

1.1 Поперечные профили выемки

Верхняя площадка земляного полотна, на которую укладывается верхнее строение пути, называется основной площадкой. Для однопутного участка основная площадка имеет форму трапеции.

Грунты, на которые опирается насыпь, является основанием ее. Линия сопряжения основной площадки с откосом называются бровкой, а сопряжение откосов с основанием - подошвой откоса. Крайние части основной площадки, которые не закрываются верхним строением пути (балластом), называется обочинами.

Поперечный профиль выемок характеризуется крутизной откосов, размерами канав, кюветов, кавальеров, банкетов. Крутизна откосов в наиболее распространенных песчаных и глинистых грунтах принимается полуторной (1: 1,5).

Для сбора и отвода воды, стекающей с основной площадки и откосов выемки, устраиваются кюветы глубиной 0,6 и шириной по дну 0,4м. Продольный уклон кюветов должен быть не менее 0,02. неиспользуемый для возведения насыпей грунт выемки вывозится в отвалы, называемые кавальерами. Расстояние от бровки выемки до подошвы путевого откоса кавальера, называемого обрезом, должно быть не менее 5 м, а со стороны второго будущего пути на однопутных участках не менее 9,1 м. При слабых грунтах (жирных глинистых и лессовых) расстояние от бровки до подошвы путевого откоса кавальера равно 5 м плюс глубина выемки в метрах, но не менее 10 м.

При поперечном уклоне местности круче 1/5 для предупреждения сдвига кавальера и деформации выемки кавальера отсыпаются лишь с низовой стороны. Верхняя площадка кавальера имеет уклон 0,02-0,04 в полевую сторону. Откос кавальеров сооружают с уклоном 1: 1,5 и высотой до 3 м.

Для предупреждения стока воды с нагорной части поверхности в выемку устраивают банкетный вал высотой до 0,6 м и забанкетную канаву размером 0,3х0,3. Поверхность банкетного вала имеет уклон в сторону кавальера, равный 0,02-0,04. Путевой откос банкетного вала делается с уклоном 1: 1,5.

Подошва путевого откоса банкетного вала должна быть расположена не ближе 1 м от бровки выемки. Подошва путевого откоса кавальера располагается не ближе 0,5 м от забанкетной канавы. Размеры нагорной канавы определяются гидравлическим расчетом, но минимальная глубина и ширина канавы по дну не должна быть менее 0,6м. Крутизна откосов канавы принимается 1: 1,5. Расположена нагорная канава не ближе 2-5 м от подошвы откоса кавальера со стороны поля. Нагорные канавы устраиваются с обеих сторон, если уклон местности неявно выражен.

проектирование железная дорога путь

2. Расчет пути в кривых участках

Железнодорожный путь в кривых участках имеет следующие особенности: при R< 350 м устраивается уширение колее и в некоторых случаях укладываются контррельсы:)возвышение наружного рельса над внутренним;

b)сопряжение прямых участков с криволинейными посредством переходных кривых;)укорочение рельсов на внутренних нитях кривых;)увеличение междупутных расстояний при наличии двух и более путей.

Исходные данные:

Радиус кривойR1 = 1070 м; R2 = 340 м; Угол поворота кривой? = 290; Средняя скорость движения Vср = 53 км/ч; Стрелочный угол ? = 1о49; Радиус переводной кривой Rс = 88 м; Тип рельса Р-65

2.1 Определение возвышения наружного рельса в кривых

Расчет возвышения наружного рельса осуществляется по формуле:

(2.1)

где - средняя скорость движения подвижного состава, км/ч, R1, R2 - радиусы кривых, 12,5 - переводной коэффициент

Максимальная скорость, км/ч

(2.2)

Проверка полученной величины возвышения на удовлетворение требований по величине непогашенного центробежного ускорения для пассажирского поезда производиться по формуле

(2.3)

Проверка:

При выполнении расчетов возвышения наружного рельса следует иметь ввиду, что ПТЭ устанавливают максимальную величину возвышения наружного рельса в размере 150 мм.

2.2 Расчет переходных кривых

2.2.1 Определение длины переходных кривых

Длину переходной кривой определяем по формуле:

, (2.4)

где i - уклон отвода возвышения наружного рельса, равный 1 мм/м.

2.2.2 Определение угла поворота переходных кривых

Угол поворота на протяжении переходной кривой определяется по формуле:

, град (2.5)

После этого проверяется возможность разбивки переходной кривой по неравенству .

0,88 ? 14,5 8,7 ? 14,5

2.2.3 Определение координат переходных кривых

Координаты для конца переходной кривой определяются по формулам:

(2.6)

(2.7)

Для определения координат x и y задаемся длинами переходной кривой, например 1, 10, 20, 30 м и т.д. до значения . Для каждого значения x находим значение y по формуле:

(2.8)

Для R = 1070 м: х=0 м, у=0 м

,

,

Для R = 340 м: х=0 м, у=0 м

2.3 Укладка укороченных рельсов в кривых

При расчете укороченных рельсов решаются следующие основные вопросы:

а) выбор типа укорочения;

б) определение числа укороченных рельсов;

в) установка порядка укладки нормальных и укороченных рельсов по внутренней нити кривой.

При правильном чередовании нормальных и укороченных рельсов несовпадение стыков наружной и внутренней нити не должно быть более половины принятого типа укорочения.

Для рельсов длиной 25 м выбираем следующие типы укорочения в зависимости от радиуса кривой.

Т.е. при R1 = 1070 м - второй тип укорочения (К-2),

R2 = 340 м - четвертый тип укорочения (К-4).

Для определения числа укороченных рельсов необходимо найти величину укорочения на протяжении круговой кривой и отдельно на переходных кривых. С этой целью необходимо подсчитать длину круговой криво, оставшейся после разбивки переходных кривых. Длину круговой кривой определяем по формуле:

(2.9)

где ? - угол поворота всей кривой, град;

?0 - угол поворота на протяжении переходной кривой, град.

Зная длину круговой кривой и переходных кривых, находим общую (полную) длину кривой по формуле:

(2.10)

Полное укорочение на всей кривой подсчитывается в виде суммы укорочения на переходных кривых и круговой кривой:

(2.11)

Величина укорочения внутренней нити на протяжении всей круговой кривой:

, (2.12)

, (2.13)

где =1524 - ширина колеи на прямом участке пути;

V - ширина головки рельса;

e - уширение колеи в кривых, e = 1мм

Величина укорочения на протяжении всей длины переходной кривой подсчитывается по формуле:

, (2.14)

Общее число укороченных рельсов при выбранных типах укорочения определяем по формуле:

, (2.15)

где К - величина укорочения рельса: =80 мм; =160 мм.

Заключительной частью расчета укороченных рельсов является определение порядки укладки нормальных и укороченных рельсов. Здесь в последовательном порядке для каждого рельса подсчитывается величина укорочения.

Потребное укорочение в пределах первой переходной кривой подсчитывается по формуле:

, (2.16)

При этом за принимается расстояние от начала переходной кривой до конца каждого рельса с учетом зазоров нарастающим итогом.

В пределах круговой кривой величина укорочения определяется по формуле:

(2.17)

В пределах второй переходной кривой величина укорочения определяется по формуле:

(2.18)

где - это расстояние от второй переходной кривой до рассматриваемого стыка.

Таблица 1 - Порядок укладки нормальных и укороченных рельсов для

Место расположения рельсаНомер рельсовДлина рельсов с учетом зазораСумма потребных укорочений, ммВеличина фактического укорочения, ммСумма фактических укорочений, ммВеличина несовпадения стыков12345671 НПК125,011400-14 2 КПК2'7,792500-25КК2''17,22508080+30325,0188080-8425,0112580160+35525,011620160-2625,0120080240+40725,012370240+3825,012750240-35925,0131280320+81025,013490320-291125,0138780400+131225,014240400-241325,0146280480+181425,014990480-191525,0153680560+241625,015740560-141725,0161180640+291825,016490640-91925,0168680720+342025,017230720-32125,0176180800+3922'15,997850800+15 2 КПК22?9,027850800+152 НПК2323,787960800+4

Таблица 2 - Порядок укладки нормальных и укороченных рельсов для

Место расположения рельсаНомер рельсовДлина рельсов с учетом зазораСумма потребных укорочений, ммВеличина фактического укорочения, ммСумма фактических укорочений, ммВеличина несовпадения стыков1234567 1НПК125,011400-14 225,015700-57325,01128160160+32425,012280160-68 1 КПК5?3,26243160320+77КК5''21,753360320-16625,01454160480+267?22,045580480-782 КПК7?2,97567160640+73825,015810640+59925,016810640-411025,01752160800+481125,017950800+52 НПК120,298100800-10

3. Расчет обыкновенного стрелочного перевода

Основными параметрами стрелки являются стрелочный угол и длина остряка

Рисунок 3.1 Основные размеры стрелки

t - минимально допустимая ширина желоба в свету между рамным рельсом и остряком

U - расстояние между рабочими гранями рамного рельса

- длина рамного рельса

- длина переднего выступа рамного рельса

- длина заднего выступа рамного рельса - это расстояние от корня остряка до стыка рамного рельса

- ширина головки остряка в корне

3.1 Определение ширины желоба

Для того чтобы ни одно колесо не нажимало ни на один из остряков необходимо чтобы выполнялось следующие неравенство:

(3.1)

где S - ширина колеи в корне остряка стрелочного перевода, S = 1524 мм;

Тmin - минимальная величина насадки колесной пары, Тmin = 1437;

hmin - минимальная толщина гребня колеса, hmin = 25 мм;

e - величина отклонения между вертикалью на расчетном уровне и вертикалью, по которой, измеряется высота насадки, e = 1 мм.

3.2 Определение расстояния между рабочими гранями рамного рельса и остряка

, (3.2)

где t - ширина желоба в свету;

- ширина головки остряка, для марки рельса Р-65, = 75 мм.

3.3 Определение длины остряка

По известному ? длина остяка определяется по формуле:

(3.3)

3.4 Определение длины заднего выступа рамного рельса

Схема для расчета m2

, (3.4)

где Ск - стыковой пролет в корне остряка, зависящий от типа корневого устройства и расположения стыка корня остяка (на весу Ск = С), при Р-65: Ск = С = 420 мм;

С - нормальный стыковой пролет;

bi - расстояние между осями брусьев, которые расположены между стыком рамного рельса и остряком пера.

(3.5)

, (3.6)

где L - длина нормального рельса, 25м;

n1 - число шпал, уложенных на данной длине рельсов, определяется из пропорции:

км - 1600 шпал

25м - Х

X = n1 = 40 шпал

где - расчетный зазор в корне остряка 46 мм, и принимаем = 6 мм;

n - в расчетах, принимается не менее 2 мм, для того чтобы ударно-динамические нагрузки от колеса подвижного состава при прохождении стыка рамного рельса не оказывали воздействие на корневое устройство;

- нормальный стыковой зазор 9 мм.

Определение m1

(3.7)

где - размер выступа остряка оси первого переводного бруса, на котором располагается остряк.

, (3.8)

где Р - ширина стрелочного башмака или связной полосы, принимаем Р = 180 мм; =1 мм; Остряк высокого профиля.

3.5 Определение длины рамного рельса

Длина рамного рельса

(3.9)

3.6 Определение основных размеров крестовины

Длина крестовины должна обеспечивать устойчивое положение при проходе по ней подвижного состава:

Рисунок 3.2 Определение основных параметров крестовины

Соединение концов крестовины с рельсами должно быть простым и надежным.

, (3.10)

где h - расстояние от переднего стыка крестовины до математического центра;

Р - хвостовой пролет крестовины, расстояние от математического центра крестовины до хвостового стыка крестовины;

(3.11)

(3.12)

где g - расстояние от оси стыкового зазора до выступающей части стыка (грани крайнего болта или конца выступа накладки); при двухголовых накладках равно расстоянию от стыка до наружной грани крайнего болта;

В - ширина подошвы рельса;

V - ширина головки рельса;

W - ширина выступающей части стыка за пределы рельса в плане;

Е - запас на допуски и неточности монтажа, измеряемый расстоянием от границы выступающей части до биссектрисы угла крестовины (обычно равный 10 мм);

N - показатель марки крестовины.

Е1 - расстояние между гранью подошвы рельса и биссектрисой угла крестовины; 2Е1=510 мм, чтобы не производить острожку подошвы рельсов при соединении их с сердечником.

3.7 Определение марки крестовины

Марка крестовины определяется путем введения угла .

, (3.13)

где - радиус переводной кривой ( = 88 м);

и - дополнительные параметры.

, (3.14)

где - расстояние от центра рельса до края накладки; Е - расстояние от биссектрисы угла крестовины до выступающей части стыка, Е = 510мм.

, (3.15)

где n - длина прямой вставки между переводной кривой и стыком крестовины; должна быть не менее 1-2 м для крутых марок и 4-4,5 м - для пологих. Принимаем n = 2000 мм

- половина длины накладки, = 400 мм.

Величина угла (угол крестовины) определяется по формуле:

(3.16)

где - параметр стрелочного перевода, который определяется по формуле:

, (3.17)

где k - длина закоренного участка;

S - ширина колеи, S =1524 мм.

, (3.18)

Марка крестовины 1/7;

3.8 Определение ширины желобов контррельса и крестовины

Рисунок 3.3 Определение ширины желобов контррельса и крестовины

; (3.19)

, (3.20)

где - ширина желоба контррельса;

- ширина крестовины;

F - наибольшее расстояние между рабочими гранями усовика и контррельса, равное 1435 мм;

Е - расстояние между рабочей гранью контррельса и сердечника;

- ширина колеи крестовиной части

, (3.21)

где - максимальная величина насадки рабочей пары, = 1443 мм;

- максимальная толщина гребня, = 33 мм;

e - отклонение от вертикали на расчетном уровне от вертикали, по которой измеряется величина насадки, e = 1 мм.

3.9 Определение основных геометрических размеров стрелочного перевода

Практическая длина стрелочного перевода определяется по формуле:

, (3.22)

где - длина переднего выступа рамного рельса;

- теоретическая длина стрелочного перевода; определяется путем проектирования расчетного контура на горизонтальную ось.

, (3.23)

d - величина прямой вставки;

Проверка:

, (3.24)

где а0 - расстояние от центра перевода да пера остряка;

b0 - расстояние от центра перевода до математического центра крестовины.

3.10 Определение координат переходной кривой

Координаты, необходимые для разбивки кривой определяются от точки А.

Рисунок 3.4 Определение координат переводной кривой

1. Задаемся значением абсциссы X, кратным 2

= 0; = 2 м; = 4 м; = 6 м и т.д.

. Для каждого значения X, определяем ординату

Вначале при =0 = U =135

Ордината для любой последующей точки определяется по формуле:

; (3.25)

; (3.26)

, (3.27)

- угол наклона стрелочной кривой к горизонту в данной точке. Значение угла определяют из уравнения, полученного путем проектирования отрезка стрелочной кривой на горизонтальную ось.

, (3.28)

,

,

,

,

x0 = 0 м, у0 = 0,135 м; х1 = 2 м

х2 = 4 м

х3 = 6 м

х4 = 8 м

хк = 10,3 м

ук = 1,015 м;

3.11 Разработка эпюры стрелочного перевода

При разработке эпюры стрелочного перевода необходимо:)определить порядок раскладки брусьев под переводом;

b)установить длину брусьев;)выполнить чертежные работы.

3.11.1 Порядок раскладки брусьев под переводом

Расстояние между переводными брусьями не следует назначать больше расстояния между шпалами на пути. Под остряком и крестовиной укладывают брусья с пролетами (примерно 5-15%) меньше аналогичных междушпальных пролетов.

Первоначально брусья раскладывают у всех стыков, у острия и корня остряка, у переводной тяги и на крестовине. Между началом рамного рельса и острием (пером) остряка обычно укладывают шпалы.

Раскладку переводных брусьев по длине перевода следует делать возможно равномернее, чтобы расстояние между ними было не меньше расстояний между шпалами на пути. Пролет между флюгарочными брусьями для постановки первой переводной тяги необходимо делать для размещения электропривода не менее 650 мм. Обычно этот пролет дается 670-700мм.

Для облегчения расчета раскладки брусьев (определения числа пролетов, числа брусьев определенной длины и т.д.) рекомендуется вычерчивать рабочую масштабную схему стрелочного перевода в нитях, на которых необходимо прежде всего наметить все стыковые пролеты. Укладка брусьев за хвостом крестовины продолжается до того места, где шпалы по обоим путям могут быть уложены без захода их под рельс соседнего пути.

3.11.2 Установление длины брусьев

Под стрелочным переводом укладываются брусья длиной от 2,75 до 5,5м с наращиванием длины через 25 см. Флюгарочные брусья укладываются длиной 4,5 м. Концы переводных брусьев со стороны прямого пути укладываются по шнуру параллельному прямому пути, причем величина выступа за рабочую грань рельсовой нити нормально равна (2700-1524) /2=588 мм. С другого конца переводные брусья должны иметь выступ такой же величины.

В целях экономии древесины допускается уменьшение указанного выступа до 575 мм. С другого конца переводные брусья должны иметь выступ такого же размера за рабочую грань внутренней нити бокового пути, но эта нить постепенно отходит от прямого пути, и поэтому для сохранения величины указанного выступа необходимо соответственно изменить длину брусьев.

4. Список литературы

1. Методические указания по теме "Проектирование и расчет промышленных железных дорог".

. Общий курс железных дорог. / Под ред. проф. Ю.И. Ефименко. - М.: Академия, 2005.

3. Расчеты и проектирование железнодорожного пути. Учебное пособие. /Под ред.В. В. Виноградова. - М.: Маршрут, 2003. - 485 с.

. Шахунянц Г.М. Железнодорожный путь. - М.: Транспорт, 1987. - 479с.

Содержание Введение 1. Проектирование поперечного профиля земляного полотна 1.1 Поперечные профили выемки 2. Расчет пути в кривых участках 2.

Больше работ по теме: