Содержание

ВВЕДЕНИЕ

   Промышленные  железные дороги являются важным звеном производственных процессов предприятий  ведущих отраслей, составной частью единой транспортной системы станы.

   Промышленный  транспорт представлен комплексом технических средств, обеспечивающих транспортирование грузов промышленных предприятий, производство погрузочно-разгрузочных работ и непосредственную связь с другими предприятиями и транспортом общего пользования.

   Технические особенности промышленных железных дорог заключаются в возможности использования различных видов энергии, небольшом сопротивлении движению, освоению больших грузооборотов, возможности применения в различных климатических условиях, высокой надежности, значительных сроках службы технических средств, низкой себестоимости перевозок и др. Важным обстоятельством является и то, что при выходе промышленных грузопотоков на магистральную сеть железных дорог не происходит перегрузка.

Глава 1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПОПЕРЕЧНОГО ПРОФИЛЯ  ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА

   Земляное  полотно включает в себя насыпи к  выемки, 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.

   Для сооружения земляного полотна из наиболее часто встречающихся грунтов  удовлетворительного качества в обычных геологических и гидрогеологических условиях применяют типовые поперечные профили, проверенные многолетним опытом, не требующие специальных расчетов. Типовые профили, имеющие применение лишь в определенных условиях (вечная мерзлота, лёссовые грунты, подвижные пески, скалистые грунты, болота), называются специальными, а профили, имеющие повсеместное применение, называются нормальными.

   Поперечные  профили, разработанные по специальным  проектам, для условий, в которых типовые профили неприменимы, называются индивидуальными (при применении гидромеханизации, разработке выемки взрывами, при высоте насыпи более 12 м).

1.1. Поперечный профиль  насыпи

   Верхняя площадка земляного полотна, на которую  укладывается верхнее строение пути, называется основной площадкой. На однопутных участках основная площадка имеет форму трапеции, на двухпутных – форму треугольника.

   Грунты  на которые опирается насыпь, являются ее основанием. Линия сопряжения основной площадки с откосом называется бровкой, а сопряжение откосов с основанием – подошвой откоса. Крайние части основной площадки, которые не закрываются верхним строением пути (балластом), называются обочинами. Полоса земли между подошвой насыпи и водоотводной канавой называется бермой.

   Резервом  называется не глубокая, но широкая  траншея с наклонными боковыми стенками. Грунт из траншеи идет на отсыпку земляного полотна.

   Горизонтальная  проекция линии откоса называется заложением откоса. Отношение высоты насыпи или глубины выемки к заложению откоса (т.е. вертикальной проекции откоса к горизонтальной его поверхности) носит название крутизны откоса.

   Очертание поперечного профиля насыпи зависит  от ее высоты. Крутизна и форма откосов насыпей зависит также от их высоты и характеристики грунтов насыпей.

   Резерв  одновременно является водоотводным сооружением, закладываемый с нагорной стороны. При небольшом поперечном уклоне местности (положе 1/10) резервы закладываются с обеих сторон насыпи.

   Продольный  уклон резерва должен быть не менее 0,003. Дно резервов планируется односкатным  в полевую сторону при ширине по низу не более 10 м и двускатным в середину при ширине но низу более 10 м. Поперечный уклон дна резерва принимается равным 0,02 – 0,04. Между подошвой насыпи и резервом оставляют полосу невыбранной земли, называемую бермой. Ширину бермы делают не менее 3 м, а на однопутных участках со стороны укладки будущего второго пути – 7,1 м.

   Поперечный  уклон делается в сторону резерва 0,02 – 0,04. Для насыпей высотой до 2 м резервы заменяют продольной водоотводной канавой. Глубина и ширина водоотводных канав принимается по расчету, но не менее 0,6 м; крутизна откосов 1:1,5. Продольный уклон не менее 0,003.

   Исходные данные насыпи:

   а) высота насыпи – 8  м;

   б) количество путей – 1;

Глава 2. РАСЧЕТ ПУТИ В КРИВЫХ УЧАСТКАХ

   Исходные данные для расчета кривых:

   1) Радиус круговой кривой R₁ =  1070 м, R₂ = 385 м.;

   2) Центральный угол кривой a = 29˚;

   3) Скорость движения  поезда V_cp = 55 км/ч.

2.1. Определение возвышения  наружного рельса  в кривых

   Расчет  возвышения наружного рельса в кривых заданного радиуса производится по формуле , мм (2.1)

   где V_cp – средняя скорость движения подвижного состава;

   R – радиус кривой

    35 мм,  98 мм.

2.2. Расчет переходных кривых

2.2.1. Определение длины  переходных кривых

   По  подсчитанному выше возвышения определяют длину переходной кривой по формуле:

    , (2.2),

   где – уклон отвода возвышения наружного рельса принимаем равным 1 мм/м.

    35 м, 98 м.

2.2.2. Определение угла  поворота переходных кривых.

   Угол  поворота на протяжении переходной кривой определяется по формуле

    , (2.3)

   После этого проверяется возможность  разбивки переходной кривой по неравенству

    0,95 , 7,31 .

   В обоих вариантах  условие  выполняется.

2.2.3. Определение координат  переходной кривой

   Определяем  параметр переходной кривой по формуле: , (2.4)

    1070 м ∙ 35 м = 37450 м²,

    385 м ∙ 98 м = 37730 м² .

   Координаты  задаются значением абсциссы x и для каждого значения х определяют ординату по формуле: , (2.5). 

2.3. Укладка укороченных  рельсов в кривых

   В путевом хозяйстве имеются следующие  типы укорочений: первый К₁ = 40 мм; второй – К₂ = 80 мм; третий – К₃ = 120 мм; четвертый – К₄ = 160 мм.

Таблица 2.1

Значение  типа укорочения от радиуса кривой

   При R₁ = 1070 м из таблицы выбираем второй тип укорочения равный 80 мм. При R₂ = 385 м выбираем четвертый тип укорочения равный 160 мм.

   Для определения числа укороченных  рельсов необходимо найти величину укорочения на протяжении круговой кривой и отдельно на переходных кривых. Для этого необходимо подсчитать длину круговой кривой, оставшейся после разбивки переходных кривых, по формуле:

    , (2.6),

   где – угол поворота всей кривой;

     – угол поворота на протяжении  переходной кривой.

     29 ° – 2∙0,95° ) = 506 м,

    (29 ° – 2∙7,31°) = 97 м.

   Зная  длину круговой кривой и длины  переходных кривых, находят полную длину кривой по формуле: , (2.7).

    506 м + 2∙ 35 м = 577 м,

     97 м + 2∙ 98 м = 293 м∙.

   Полное  укорочение на всей кривой подсчитывается в виде суммы укорочений на переходных кривых и на круговой кривой: , (2.8),

   где , (2.9)

    , (2.10).

    757 мм = 0,76 м,

    402 мм = 0,40 м.

    , (2,11).

    26 мм,

    204 мм.

   По  формуле 2.8:

    757  мм + 2∙26 мм = 810 мм,

    402  мм + 2∙204 мм = 810 мм.

   Общее число укороченных рельсов при данном типе укорочения определяем по формуле:

    , (2.12).

    10,12 ≈ 10,   5,06 ≈ 5.

   Порядок укладки нормальных и укороченных  рельсов. 

   В первой графе следует указать  место расположения звеньев. Во вторую графу этой таблицы вписываются в последовательном порядке номера звеньев, причем первым является то звено, которое лежит ни кривой хотя бы частично.

   В третьей графе указываете» в  последовательном порядке длина  нормальных рельсов (с учетом зазора), лежащих на наружной нити кривой.

   Для учета зазоров длина каждого  рельса считается на 1 см длиннее (например, 25,01 вместо 25,0).

   В четвертой графе указывается  потребное укорочение внутренней нити в конце каждого звена нарастающим шагом по формуле: , (2.13).

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

   В пределах круговой кривой величина укорочения подсчитывается как сумма укорочения на первой переходной кривой плюс укорочение на части круговой кривой от ее начала до конца одного рельса, потом следующего и т.д. по формуле:

    , (2.14)

   В пределах второй переходной кривой величина укорочения подсчитывается как разность между полным укорочением по всей кривой и укорочением на протяжении l_x от начала второй переходной кривой в точке ее примыкания к прямому участку до рассматриваемого стыка по формуле:

    , (2.15)

Порядок укладки нормальных и укороченных  рельсов. (R= 385) 

Глава3. РАСЧЕТ ОБЫКНОВЕННОГО СТРЕЛОЧНОГО  ПЕРЕВОДА

   Исходные  данные:

   Стрелочный  угол b=1°05';

   Радиус  переводной кривой R_c = 230 м;

1. Тип рельса P-50.

   Основными параметрами стрелки являются стрелочный угол β и длина остряка .

   Основные  размеры стрелки:

   t – минимально допустимая ширина  желоба в свету между рамным  рельсом и отведенным остряком;

   U – расстояние между рабочими  гранями рамного рельса .и остряка;

   l_pp – длина рамного рельса;

   m₁ – длина заднего выступа рамного рельса – это расстояние от корня остряка до стыка рамного рельса;

   m₂ – длина переднего выступа рамного рельса;

   v₀ – 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 соблюдалось следующее неравенство:

    , (3.1),

   где S – ширина колеи в корне остряка =1524 мм;

   T_min – минимальная величина насадки колесной пары, Т_min=1437 мм;

   H_min – минимальная толщина гребня или реборды колеса =25мм;

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

    .

3.2. Определение расстояния  между рабочими  гранями рамного  рельса и остряка

    , (3.2),

   где t – ширина желоба в свету;

   V₀ – ширина головки остряка Р–43, Р–50 = 70 мм; Р–65, Р–75 = 75 мм.

    130 мм.

3.3.Определение  длины остряка

   По  известному β длина остряка определяется по формуле:

    6878 мм , (3.3).

3.4 Определение длины  заднего выступа  рамного рельса

    , (3.4).

   где C_к – стыковой пролет в корне остряка, зависящий от типа корневого устройства и расположения стыка корня остряка;

   C – нормальный стыковой пролет,

   b_i – расстояние между осями брусьев, которые расположены между стыком рамного рельса и остряком пера.

    , (3.5)

    , (3.6).

   где L – длина нормального рельса 25м,

   k₁ = 36 – число шпал, уложенных на данной длине рельса.

    630 мм,

    0,9 ∙ 630 мм = 567 мм.

   d_k = 6мм – расчетный зазор в корне.

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

   d  = 9мм – нормальный стыковой зазор.

    2687 мм.

   определение :

    , (3.7)

   m₀ – размер выступа остряка в передней оси первого переводного бруса, на котором располагается остряк:

    , (3.8)

   P – ширина стрелочного башмака или связной полосы 100 мм,

    51 мм,

    567 - 51 = 2423 мм.

3.5 Определение длины рамного рельса.

   Длина рамного рельса определяется по формуле:

    2423 + 6878 ∙ + 2687 =  11986 мм, (3.9)

3.6 Определение основных  размеров крестовины.

   Длина крестовины должна обеспечивать устойчивое обложение при проходе по ней подвижного состава: , (3.10)

   h – расстояние от переднего  стыка крестовины до математического  центра;

   Р – хвостовой вылет крестовины, расстояние от математического центра крестовины до хвостового стыка крестовины.

    , (3.11),

    , (3.12),

   где g – расстояние от оси стыкового зазора до выступающей части;

   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, измеряемые расстоянием от выступающей части до биссектрисы угла крестовины;

   N – показатель марки крестовины.

Таблица 3.1

Расчетные значения параметров крестовины

   Из  таблицы выбираем параметры для P-50:

   h = 373 + [(132 - 70) + 70] ∙ 9 = 1561 мм,

   p = (132 + 70 + 20) ∙ 9 = 1998 мм,

    1561 + 1998 = 3559 мм.

3.7. Определение марки  крестовины.

   Марка крестовины определяется путем введения угла :

    , (3.13)

   где R_c – радиус переводной кривой;

   B₁ и A₁ – дополнительные параметры.

    2∙ (53 + 10) – 70 = 56 мм, (3.14)

   где b_h – расстояние от центра рельса до края накладки.

    1000 + 410 = 1410 мм, (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 для пологих.

   g₁ – половина длины накладки

    163,08

    89,65°.

   Величина  угла a (угол крестовины) определяется из формулы:

    , (3.16)

   где C₁ – параметр стрелочного перевода:

    230000∙ +(11345+2687)∙ –1524=228611, (3.17)

   k – ширина закоренного участка.

    =2687 /  = 2687.

    0,9942,

    83,82 °

    89,65° – 83,82° = 5,83°.

    9,791 ≈ 9. (3.18).

3.8 Определение ширины  желобов контррельса  и крестовины (Рис  3.2).

   t₀ – ширина желоба контррельса;

   t_y – ширина желоба крестовины;

    , (3.19)

    , (3.20)

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

   E – расстояние между рабочей гранью контррельса и сердечника.

    , (3.20)

   где T_max – максимальная величина насадки рабочей пары, равная 1443 мм;

   h_max – максимальная толщина гребня, равная 33 мм;