Таблиця 2.1
Рекомендовані та допустимі характеристики взаємодії стрілочних переводів і рухомого складу
Значення |
|
Характеристики |
|
|
Wс-о, м/с |
jо, м/с2 |
γо, м/с2 |
||
|
||||
Рекомендовані |
0,225...0,250 |
0,3...0,4 |
0,4...0,6 |
|
Найбільші, що використо- |
0,270 |
0,64 |
0,64 |
|
вуються на практиці |
||||
|
|
|
||
|
|
|
|
Одержане значення радіуса в зоні набігання гребенів коліс ( Rо′ ) не повинно бути меншим за радіус гостряка в другій частині ( Rо′′). Якщо ця умова не
виконується, радіус другої частини гостряка необхідно прирівняти до радіуса першої частини. Треба мати на увазі, що це веде до деякого збільшення величини прискорення, що діє постійно ( γо), тому одержане значення прискорен-
ня необхідно теж співставити зі значеннями, наведеними в табл. 2.1.
2.2.2. Частина гостряка в місці прилягання до рамної рейки зазнає горизонтального і вертикального стругання.
Горизонтальне стругання робиться для придавання гостряку необхідної форми в плані, а вертикальне − для зменшення навантаження від коліс на його ослаблену горизонтальним струганням частину.
Передній частині гостряка в горизонтальній площині надається вигляд клина. А поверхня кочення, від перетину гостряка 50 мм і до вістря, знижується відносно поверхні кочення рамної рейки. Числові значення такого зниження наведені в інструкції [2].
Довжина бокового стругання криволінійного гостряка (зона прилягання
до рамної рейки) визначається за формулою |
|
λb =(Ro′ +bг−о)sinβс−Rо′ sinβн, |
(2.5) |
де bг−о − ширина головки гострякової рейки у розрахунковій площині
(табл. Д2.1), мм. Розрахункова площина знаходиться на рівні 14 мм нижче поверхні кочення;
βc − кут між робочою гранню рамної рейки і дотичною, проведеною до
робочої грані гостряка в кінці його бокового стругання (кут стругання криволінійного гостряка) (див. рис. 2.1).
Кут βc визначається з виразу (2.6)
|
Rо′ cosβн |
|
|
βc =arccos |
|
. |
(2.6) |
′ |
|||
|
Ro +bг−о |
|
|
2.2.3. Значення стрілочного кута |
β (див. рис. |
2.1) − кута між робочою |
|
гранню рамної рейки і дотичною, проведеною до робочої грані гостряка в центрі його обертання, − визначається за формулою
|
tп |
|
, |
(2.7) |
|
β=arccos cosβс− |
|
||||
|
|||||
|
Ro′′+bг−о |
|
|
||
6
де tп − розмір жолоба навпроти центра повороту гостряка, мм.
2.2.4. Кут між робочою гранню рамної рейки і дотичною, проведеною до робочої грані гостряка в корені, називається повним стрілочним кутом (βп).
Повний стрілочний кут визначається за формулою |
|
βп =β+ψ. |
(2.8) |
У разі кореневого кріплення вкладишо-накладкового типу центр обертання гостряка знаходиться в його торці і кут ψ=0 . Тоді повний стрілочний кут βп дорівнює стрілочному куту β.
У гнучких гостряків (зі звичайним накладочним стиком у корені) центр обертання зміщено від кореня в напрямі вістря гостряка на величину K. Кут
ψ, що відповідає довжині K (див. рис. 2.1), буде дорівнювати |
|
||
ψ= |
K |
. |
(2.9) |
|
|||
|
Rо′′ |
|
|
2.3.Визначення довжини гостряків
2.3.1.У першому наближенні довжина криволінійного гостряка визнача-
ється за формулою (кути в радіанах) |
|
lо =Rо′(βс−βн)+Rо′′(βп−βс) . |
(2.10) |
Для прийняття остаточного рішення щодо довжини гостряка необхідно розрахувати та перевірити розмір жолоба між робочою гранню рамної рейки і неробочою гранню відведеного гостряка. Від цієї величини залежить працездатність гостряка та рівень безпеки руху поїздів по стрілочному переводу − жолоб повинен бути таким, щоб між гостряком і рамною рейкою вільно проходили гребені коліс. Його мінімальна допустима величина складає 62 мм. Розрахункова величина жолоба повинна бути більшою за мінімально допустиму.
Переведення гостряка з одного положення в інше здійснюється за допомогою перевідних механізмів (в сучасних вітчизняних стрілочних переводах для переводу гостряків застосовується один перевідний механізм). У залежності від довжини гостряків перевідне зусилля прикладається до однієї точки або двох. У цьому випадку перевідне зусилля за допомогою важелів передається на дві перевідні тяги, розташовані на початку і в кінці стругання гостряка.
2.3.2.Схема до визначення мінімального жолоба між жорстким гостряком
ірамною рейкою наведена на рис. 2.2.
Ш










tmin








xo
ϕο
Q
Рис. 2.2. Схема до визначення мінімального жолоба між жорстким гостряком і рамною рейкою
7
Для визначення мінімального жолоба між жорстким гостряком і рамною рейкою знаходимо спочатку кут повороту гостряка під час його переводу за формулою (2.11)
ϕ = |
|
Ш |
, |
(2.11) |
|
l |
−x |
||||
о |
|
|
|||
|
о |
о |
|
|
де Ш − крок гостряка, м;
xо − відстань від вістря гостряка до точки прикладення перевідного зу-
силля, м. У сучасних переводах вона дорівнює 0,34 м.
Далі визначаємо величину мінімального жолоба, застосовуючи наведені нижче нерівності
ϕо≤βс tmin =ϕоRо′′(sinβп−sinβс)cos(βп−βс); |
(2.12) |
|
|
tmin =ϕоRо′′(sinβп −sin ϕо)cos(βп−βс)+ |
|
ϕ >β |
|
|
о |
с +(Rо′′+bг−о)(cosβс−cosϕо). |
|
2.3.3. Розрахункова схема для визначення мінімального жолоба між гнучким гостряком та рамною рейкою наведена на рис. 2.3.
Ш xo
Q
ti
xi
K
Рис. 2.3. Розрахункова схема гнучкого гостряка з однією перевідною тягою
Вивести аналітичну формулу для визначення величини мінімального жолоба між гнучким гостряком і рамною рейкою важко. Тому краще визначати мінімальний жолоб за допомогою ПЕОМ, склавши невелику програму на знаходження числовим способом мінімуму функції t(x) (2.13) по всій дов-
жині гостряка. Розмір жолоба між гнучким гостряком і рамною рейкою на відстані xi від центру повороту гостряка можна визначити за таким виразом:
ti =(Rо′′+bг−o )(cosβс−cosϕi )+ |
|
|
Шxi2 |
|
3− |
|
xi |
|
, |
(2.13) |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
(l |
−x |
−K )2 |
lо |
|
||||||||
|
2 |
|
|
−xо −K |
|
|
|||||||
|
|
|
о |
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
де ϕi − допоміжний кут, що розраховується за формулою |
|
|
|
|
|||||||||
ϕi =β− |
|
|
xi |
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
(2.14) |
Rо′′ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
+bг−o |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
2.3.4. Якщо розрахунковий жолоб менший за мінімально допустиме значення, то його збільшення можна домогтися подовженням гостряка або збільшенням кількості точок прикладення тягового зусилля.
8
Якщо довжину гостряка довелось збільшувати, то необхідно визначити нові значення стрілочного та повного стрілочного кутів за формулами (2.15) і (2.16) та знову виконати розрахунок мінімального жолоба:
|
l |
−R′ |
(β |
с |
−β |
н |
) |
|
|
βп = |
о |
о |
|
|
|
+βс; |
(2.15) |
||
|
|
Rо′′ |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
β=βп −ψ. |
|
|
(2.16) |
||||
Ці операції потрібно повторювати доки величина жолоба не стане більшою за мінімально допустиму або довжина гостряка не перевищить 12 м.
За довжини гостряка 12 м та більше потрібно передбачати переведення його за дві точки. Цей прийом дозволяє задавати необхідний мінімальний жолоб як вихідну умову під час конструювання системи передачі зусилля на другу точку.
2.3.5. Із метою перевірки можливості складання кореневого стику гнучкого гостряка і для одержання ординати на початку перевідної кривої необхідно також визначити відстань між робочими гранями головок гостряка і рамної рейки в торці гостряка (Uп′ ) за залежністю
Uп′ =Rо′(cosβн −cosβс)+Rо′′(cosβс−cosβп) . |
(2.17) |
2.3.6.Довжина прямого гостряка приймається такою ж, як і криволінійного.
2.4.Визначення зусилля переведення гостряків
Розрахункова схема поворотного гостряка з вкладишо-накладковим кріпленням являє собою балку з шарніром у центрі повороту (див. рис. 2.2). Тому повороту такої балки перешкоджає тільки сила тертя гостряка по подушках. У цьому випадку зусилля, необхідне для переводу двох гостряків, визначають за формулою
Q=2 fPоlоg , |
(2.18) |
де f − коефіцієнт тертя гостряка по подушках, звичайно приймається 0,15; Pо − погонна маса гострякової рейки, кг/м (табл. Д2.1);
lо − довжина гостряка, м;
g − прискорення вільного падіння, 9,81 м/с2.
Для гнучкого гостряка зі звичайним накладочним кореневим кріпленням розрахункова схема являє собою балку, затиснену в корені і завантажену силами в місцях приєднання перевідних тяг і рівномірно розподіленим навантаженням, що дорівнює силам тертя гостряка по подушках. На рис. 2.3 наведена розрахункова схема гнучкого гостряка з однією перевідною тягою. Припустивши, що переріз гостряка на всій довжині незмінний і у разі переводу гостряків один з них згинається, а інший розгинається, одержимо вираз для визначення зусилля, необхідного для переводу пари гостряків:
Q= |
3,3EIогШ |
+ |
3 fPоg(lо −xo −K) |
, |
(2.19) |
|
(lо −xо −K)3 |
4 |
|||||
|
|
|
|
де E − модуль пружності рейкової сталі 2,1 1011 Па;
9
Iог − момент інерції гострякової рейки в горизонтальній площині, м4
(табл. Д2.1).
Отримане з розрахунку зусилля необхідно зіставити з зусиллями, що можуть реалізовуватись сучасними стрілочними електроприводами (табл. Д2.4.). Якщо розрахункове зусилля буде менше зусилля, що може бути реалізованим одним приводом, то отримані розрахункові параметри гостряків вважаються задовільними і можуть використовуватися для подальшого розрахунку переводу. При цьому необхідно зазначити, який привод рекомендується використовувати в переводі. Якщо ж необхідне зусилля буде більше можливого, то необхідно у коригуванні розрахунку стрілки як виняток прийняти подвоєну кількість перевідних механізмів.
2.5. Визначення довжини та кутів стругання прямого гостряка
Розрахункова схема визначення довжини стругання прямого гостряка в зоні прилягання до криволінійної рамної рейки наведена на рис. 2.4. Для ви-
значення довжини стругання використовуються допоміжні величини: |
||||||||||||||||
N =(R′ |
−R′′)sinβ |
с |
; |
M =(R′ |
−R′′)cosβ |
c |
; |
H =R′ |
cosβ |
н |
−M −S |
п |
−b |
, (2.20) |
||
о |
о |
|
о |
о |
|
|
|
о |
|
|
г−о |
|
||||
де Sп − ширина колії по прямому напрямку, мм. |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Кут стругання прямого гостряка визначається через його косинус |
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
cosβс,пр = |
|
|
H |
|
, |
|
|
|
|
|
(2.21) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
Rо′′−Sк |
|
|
|
|
|
|
||||
де Sк − ширина колії по боковому напрямку в зоні від кінця стругання до кореня гостряка, мм, приймається за даними табл. 2.2.
Таблиця 2.2
Ширина колії в зоні від кінця стругання до кореня гостряка і в перевідній кривій
Радіус, м |
199...250 |
251...450 |
451 і більше |
Ширина колії |
1535...1530 мм |
1530...1525 мм |
1520 мм |
Довжина стругання прямого гостряка визначається за формулою
Eстр =N +H tgβс.пр −Rо′ sinβн. |
(2.22) |
Значення кутів ϕ1 і ϕ2 , під якими зістругують вістря прямого гостряка,
визначають за формулами через тангенси: |
|
|
|||||
tg ϕ = |
Sо −Sп |
; |
tg ϕ |
2 |
=bг−о −(Sо −Sп) |
, |
(2.23) |
|
|||||||
1 |
Eстр |
|
Eстр |
|
|
||
|
|
|
|
|
|||
де Sо − ширина колії в зоні вістря гостряка, приймається 1524 мм (для швидкісних переводів − 1521 мм).
10