Основу стенда составляет удлиненная рама грузовой платформы (рисунок 9), состоящая из двух боковых балок и двух хребтовых изготовленных из двутавра № 60 с переменным по высоте сечением.
Рисунок 9 – Грузовая платформа
Длина рамы стандартной платформы была увеличена на 10250 мм и составляет 23650 мм, для того чтобы обеспечить базу стенда Lм=19950 мм.
ПРУ взято с выправочно-подбивочной машины ВПР-02 и смонтировано с опорой на раму стенда Кинематическая схема ПРУ представлена на рисунке 5.
Как уже говорилось в аналитическом обзоре, расположение подъемно-рихтовочного устройства в пролете путевых машин зависит от типа машины и ее назначения. У щебнеочистительных и балластировочных машин ПРУ расположено в середине пролета, а у выправочно-подбивочных машин ПРУ находится ближе к задней тележке. Схема компоновки подъемно-рихтовочного устройства на раме стенда изображена на рисунке 10.
Рисунок 10 – Общая схема компоновки лабораторного стенда
Проектируемый мной в дипломном проекте лабораторный стенд будет иметь переднюю стационарную тележку и заднюю перемещаемою вдоль рамы стенда.
Задняя тележка фиксируется в одном из трех возможных положений, для этого на раме стенда дополнительно находятся еще две шкворневых балки. При максимальной базе платформы Lм = 19950 мм, ось ПРУ находится в середине пролета как у щебнеочистительных и балластировочных машин. При минимальной базе платформы Lм =14570 мм, ось ПРУ расположена на расстоянии 4595 мм, что равнозначно расположению ПРУ у машины ВПР-02.
Расчет усилий вывешивания и сдвига бесстыкового пути
Расчет усилий вывешивания
Расчетный случай №1
Исходные данные: длина защемленного рельса в пролете стенда L: 18,1м; расстояние от оси ПРУ до ближайшей точки защемления рельса колесной парой передней тележки ар : 9,05 м; расстояние от оси ПРУ до ближайшей точки защемления рельса колесной парой задней тележки bp: 9,05 м; величины вывешивания путевой решетки Hвыв , м: 0,01; 0,05; 0,1; 0,15; 0,2; 0,25.
Расчетная схема изображена на рисунке 11.
Рисунок 11 – Расчетная схема №1 к определению усилия вывешивания РШР
Суммарное усилие вывешивания Рсум , Н [10]:
, (1)
где Р - основное усилие вывешивания путевой решетки Р, Н [10]; Рдоп - дополнительное усилие вывешивания путевой решетки Рдоп , Н [10].
, (2)
где q - погонное сопротивление подъему путевой решетки q, Н/м [10]; Е – модуль упругости рельсовой стали, 
Н/м2 [10]; Ix – момент инерции поперечных сечений двух рельсов относительно главных горизонтальных осей, Iх = 
м4 [10].
, (3)
где qпр – погонный вес путевой решетки, qпр = 6500 Н/м [10]; qб – погонное сопротивление балласта подъему, qб = 9500 Н/м [10]; к – коэффициент, зависящий от типа верхнего строения пути, к = 196 Н/м [10].
Н/м.
Н.
, (4)
где кд – поправочный коэффициент, кд = 1,2 [10]; дополнительные изгибающие моменты Мда и Мдб , 
[10].
, (5)
, (6)
где Рпр - продольное усилие растяжения двух рельсовых нитей, Н [10]; 
- угол поворота рельсов, рад [10].
, (7)
.
, (8)
где М1 - реактивный изгибающий момент , [10]; R1 - реактивное усилие, Н [10].
, (9)
, (10)
.
.
.
.
Реактивное усилие R2, Н [10]:
, (11)
Н.
Расчет усилий вывешивания рельсошпальной решетки по формулам (1) – (11) при различных величинах Hвыв сведен в таблицу 1.
Таблица 1 – Усилия вывешивания РШР при величине L=18,1 м
| Величина вывешивания решетки Hвыв, м | 0,05 | 0,1 | 0,15 | 0,2 | 0,25 |
| Погонное сопротивление подъему q, Н/м | 15990,2 | 15980,4 | 15970,6 | 15960,8 | 15951 |
| Основное усилие подъема решетки Р, Н | 168376,8 | 191953,7 | 215530,5 | 239107,4 | 262684,2 |
| Реактивное усилие R1 , Н | -60522,9 | -48645,8 | -36768,7 | -24891,5 | -13014,4 |
| Реактивное усилие R2 , Н | -60522,9 | -48645,8 | -36768,7 | -24891,5 | 13014,4 |
| Граничный реактивный момент M1 , Н м | -55593,2 | 1983,1 | 51627,2 | 105237,3 | 158847,5 |
| Угол поворота рельсов в, рад | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| Продольное усилие растяжения Рпр, Н | 86328 | 184428 | 282528 | 380628 | 478728 |
| Дополнительный изгибающий моментМда, Н м | 4316,4 | 18442,8 | 42379,2 | 76125,6 | 119682 |
| Дополнительный изгибающий момент Мдб, Н м | 4316,4 | 18442,8 | 42379,2 | 76125,6 | 119682 |
| Дополнительное усилие подъема Рдоп, Н | 1144,7 | 4890,9 | 11238,7 | 20188 | 31738,9 |
| Суммарное усилие вывешивания Рсум, Н | 169521,5 | 196844,6 | 226769,2 | 259295,4 | 294423,1 |
Вывод: из расчетов, приведенных в таблице 1, видно, что при базе платформы 19950 мм, подъемно-рихтовочное устройство сможет произвести вывешивание решетки на величину меньше 200 мм при максимальном усилии на штоках гидроцилиндров вывешивания – 250 кН.
Расчетный случай №2
Исходные данные: длина защемленного рельса в пролете стенда L: 15,41 м; расстояние от оси ПРУ до ближайшей точки защемления рельса колесной парой передней тележки ар: 9,05 м; расстояние от оси ПРУ до ближайшей точки защемления рельса колесной парой задней тележки bp: 6,36 м; величины вывешивания путевой решетки Hвыв , м: 0,01; 0,05; 0,1; 0,15; 0,2, 0,25.
Расчетная схема изображена на рисунке 12. Расчет усилий вывешивания рельсошпальной решетки сведен в таблицу 2. 
Расчет усилий вывешивания Рсум произведен по формулам (1) – (11) и сведен в таблицу 2.
Рисунок 12 – Расчетная схема №2 к определению усилия вывешивания РШР
Рисунок-12. Расчётная схема №3.для определения усилий вывешивания
Таблица 2 – Усилия вывешивания РШР при величине L=15,41 м
| Величина вывешивания решетки Hвыв, м | 0,01 | 0,05 | 0,1 | 0,15 | 0,2 | 0,25 |
| Погонное сопротивление подъему q, Н/м | 15998,1 | 15990,2 | 15980,4 | 15970,6 | 15960,8 | 15951 |
| Основное усилие подъема решетки Р, Н | 135554,8 | 169155,5 | 211156,4 | 253157,3 | 295158,2 | 337159 |
| Реактивное усилие R1 , Н | -49391,5 | -31019,8 | -187385,3 | 14909,7 | 37874,5 | 60839,2 |
| Реактивное усилие R2 , Н | -135580 | -170542,3 | -217081,6 | 266772,7 | 319615,5 | 375609,9 |
| Граничный реактивный момент M1 , Н м | -36238,3 | 33407,9 | -20202,2 | 207523,6 | 294581,4 | 381639,3 |
| Угол поворота рельсов в, рад | -0,019 | -0,028 | -0,673 | -0,048 | -0,059 | -0,069 |
| Продольное усилие растяжения Рпр, Н | 7848 | 86328 | 184428 | 282528 | 380628 | 478728 |
| Дополнительный изгибающий момент Мда, Н м | 1446,9 | 25838,2 | 1058199,9 | 165722,5 | 277911,2 | 418240,9 |
| Дополнительный изгибающий момент Мдб, Н м | -883,2 | -10808,3 | -712259,4 | -44301,8 | -65681,8 | -90133,9 |
| Дополнительное усилие подъема Рдоп, Н | 25,2 | 1386,8 | 5925,3 | 13615,4 | 24457,3 | 38450,9 |
| Суммарное усилие вывешивания Рсум, Н | 135580 | 170542,3 | 217081,6 | 266772,7 | 319615,5 | 375609,9 |
Вывод: из расчетов, приведенных в таблице 2, видно, что при базе платформы 17260 мм, подъемно-рихтовочное устройство сможет произвести вывешивание решетки на величину меньше 150 мм при максимальном усилии на штоках гидроцилиндров вывешивания – 250 кН.
Расчетный случай №3
Исходные данные: длина защемленного рельса в пролете стенда L: 12,72 м; расстояние от оси ПРУ до ближайшей точки защемления рельса колесной парой передней тележки ар: 9,05 м; расстояние от оси ПРУ до ближайшей точки защемления рельса колесной парой задней тележки bp: 3,67 м; величины вывешивания путевой решетки Hвыв , м: 0,01; 0,05; 0,1; 0,15; 0,2, 0,25.
Расчетная схема изображена на рисунке 13. Расчет усилий вывешивания рельсошпальной решетки Рсум произведен по формулам (1) – (11) и сведен в таблицу 3.
Рисунок 13 – Расчетная схема №3 к определению усилия вывешивания РШР
Таблица 3 – Усилия вывешивания РШР при величине L=12,72 м
| Величина вывешивания решетки Hвыв, м | 0,01 | 0,05 | 0,1 | 0,15 | 0,2 | 0,25 |
| Погонное сопротивление подъему q, Н/м | 15998 | 15990,2 | 15980,4 | 15970,6 | 15960,8 | 15951 |
| Основное усилие подъема решетки Р, Н | 148548 | 247019,8 | 370109,5 | 493199,2 | 616288,9 | 739378,6 |
| Реактивное усилие R1 , Н | -73520,2 | -60547,1 | -44330,8 | -28114,5 | -11898,2 | 4318,1 |
| Реактивное усилие R2 , Н | 18573,1 | 104171,6 | 211169,6 | 318167,6 | 425165,7 | 532163,8 |
| Граничный реактивный момент M1 , Н м | -109026,4 | -55666,3 | 11033,8 | 77733,9 | 144433,9 | 211134,1 |
| Угол поворота рельсов в, рад | 0,003 | 0 | -0,004 | -0,008 | -0,012 | -0,016 |
| Продольное усилие растяжения Рпр, Н | 7848 | 86328 | 184428 | 282528 | 380628 | 478728 |
| Дополнительный изгибающий момент Мда, Н м | -231,8 | 4298,7 | 25168,2 | 63042,3 | 117920,7 | 189802,8 |
| Дополнительный изгибающий момент Мдб, Н м | 172,5 | 4323,6 | 15715,5 | 33999,8 | 59176,6 | 91246,3 |
| Дополнительное усилие подъема Рдоп, Н | 25,661 | 1983,7 | 8475,8 | 19476,3 | 34985,2 | 55002,5 |
| Суммарное усилие вывешивания Рсум, Н | 148573,7 | 249003,5 | 378585,3 | 512675,5 | 651274,1 | 794381,1 |
Вывод: из расчетов, приведенных в таблице 3, видно, что при базе платформы 14570 мм, подъемно-рихтовочное устройство сможет произвести вывешивание решетки на величину около 50 мм при максимальном усилии на штоках гидроцилиндров вывешивания – 250 кН.
Расчет усилий сдвига
Расчетный случай №1
Исходные данные: длина защемленного рельса в пролете стенда L: 18,1 м; расстояние от оси ПРУ до ближайшей точки защемления рельса колесной парой передней тележки ар: 9,05 м; расстояние от оси ПРУ до ближайшей точки защемления рельса колесной парой задней тележки bp: 9,05 м; величины сдвига путевой решетки Sсдв , м: 0,01; 0,03; 0,06; 0,09; 0,12; 0,15.
Расчетная схема изображена на рисунке 14.
 |
Рисунок 14 – Расчетная схема №1 к определению усилия сдвига РШР
Суммарное расчетное усилие сдвига путевой решетки Qсум , Н [10]:
, (12)
где Q - расчетное усилие на сдвиг путевой решетки, Н [10]; Qдоп - дополнительное усилие сдвига путевой решетки в плане 
, Н [10].
, (13)
где 
- опытный коэффициент учитывающий повышение поперечной жесткости путевой решетки, обусловленное скреплениями рельсов со шпалами, для железобетонных шпал и рельсов Р65, 
[10]; Е - модуль упругости рельсовой стали, 
[10]; 
- момент инерции поперечного сечения двух рельсов относительно вертикальной оси,
м4 [10].
, (14)
где кд - поправочный коэффициент, 
[10]; 
, - дополнительные изгибающие моменты, 
.
, (15)
, (16)
где 
- дополнительное продольное усилие растяжения, Н [10]; 
- угол поворота поперечного сечения рельса в горизонтальной плоскости, рад [10].
, (17)
где F - площадь поперечного сечения одного рельса Р65, 
м2 [10].
.
, (18)
где 
- граничный реактивный момент, [10]; 
- граничное реактивное усилие, Н [10].
, (19)
, (20)
.
.
.
.
.
.
Н.
Расчет усилий сдвига путевой решетки по формулам (12) – (20) при других величинах Sсдв сведен в таблицу 4.
Таблица 4 – Усилия сдвига РШР при величине L=18,1 м
| Величина сдвига решетки Sсдв , м | 0,03 | 0,06 | 0,09 | 0,12 | 0,15 |
| Расчетное усилие сдвига Q, H | 8880,9 | 17761,9 | 26642,9 | 35523,9 | 44404,9 |
| Продольное усилие растяжения Рпр, Н | 20567,7 | 82270,7 | 185109 | 329082,8 | 514191,9 |
| Граничное реактивное усилие R1 , Н | 4440,5 | 8880,9 | 13321,5 | 17761,9 | 22202,5 |
| Граничный реактивный момент M1 , Н м | 20093,2 | 40186,4 | 6027964,568 | 80372,8 | 100466,1 |
| Угол поворота рельсов г , рад | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| Дополнительный изгибающий момент Мда, Н м | 617 | 4936,2 | 16659,8 | 39489,9 | 77128,8 |
| Дополнительный изгибающий момент Мдб, Н м | 617 | 4936,2 | 16659,8 | 39489,9 | 77128,8 |
| Дополнительное усилие сдвига Qдоп, Н | 163,6 | 1309,1 | 4418,1 | 10472,5 | 20454,1 |
| Суммарное усилие сдвига Qсум, Н | 9044,6 | 19071 | 31061 | 45996,4 | 64858,9 |
Вывод: из расчетов, приведенных в таблице 4, видно, что при базе платформы 19950 мм, подъемно-рихтовочное устройство сможет произвести сдвиг решетки на величину 150 мм при максимальном усилии на штоках гидроцилиндров вывешивания – 170 кН.
Расчетный случай №2
Исходные данные: длина защемленного рельса в пролете стенда L: 15,41 м; расстояние от оси ПРУ до ближайшей точки защемления рельса колесной парой передней тележки ПРУ ар: 9,05 м; расстояние от оси ПРУ до ближайшей точки защемления рельса колесной парой задней тележки bp: 6,36 м; величины сдвига путевой решетки Sсдв , м: 0,01; 0,03; 0,06; 0,09; 0,12; 0,15.
 |
Рисунок 15 – Расчетная схема №2 к определению усилия сдвига РШР
Расчетная схема изображена на рисунке 15. Расчет усилий сдвига рельсошпальной решетки по формулам (11) – (19) при других величинах Sсдв и сведен в таблицу 5.
Таблица 5 – Усилия сдвига РШР при величине L=15,41 м
| Величина сдвига решетки Sсдв , м | 0,01 | 0,03 | 0,06 | 0,09 | 0,12 | 0,15 |
| Расчетное усилие сдвига Q, H | 5263,6 | 15790,9 | 31581,8 | 47372,8 | 63163,7 | 78954,6 |
| Продольное усилие растяжения Рпр, Н | 3152,7 | 28375,1 | 113500,3 | 255375,8 | 454001,4 | 709377,1 |
| Граничное реактивное усилие R1 , Н | 1949,7 | 5849,1 | 9008,4 | 17547,3 | 1949,7 | 1949,7 |
| Граничный реактивный момент M1 , Н м | 8114,2 | 24342,5 | 40570,8 | 73027,5 | 32672,5 | 39370,3 |
| Угол поворота рельсов г , рад | -0,003 | -0,008 | -0,001 | -0,025 | 0,092 | 0,118 |
| Дополнительный изгибающиймомент Мда, Н м | 109,5 | 2957,5 | 4167,1 | 79846,8 | -323285,4 | -648927,5 |
| Дополнительный изгибающий момент Мдб, Н м | -23,29 | -628,9 | 6274,4 | -16977,3 | 319959,6 | 637227 |
| Дополнительное усилие сдвига Qдоп, Н | 10,1 | 273,5 | 1736,4 | 7384,1 | 17503,2 | 34185,9 |
| Суммарное усилие сдвига Qсум, Н | 5273,8 | 16064,4 | 33318,2 | 54756,9 | 80666,9 | 113140,5 |
Вывод: из расчетов, приведенных в таблице 3, видно, что при базе платформы 17260 мм, подъемно-рихтовочное устройство сможет произвести вывешивание решетки на величину 150 мм при максимальном усилии на штоках гидроцилиндров вывешивания – 170 кН.
Расчетный случай №3
Исходные данные: длина защемленного рельса в пролете стенда L: 12,72 м; расстояние от оси ПРУ до ближайшей точки защемления рельса колесной парой передней тележки ПРУ ар: 9,05 м; расстояние от оси ПРУ до ближайшей точки защемления рельса колесной парой задней тележки bp: 3,67 м; величины сдвига путевой решетки Sсдв , м: 0,01; 0,03; 0,06; 0,09; 0,12; 0,15.
Рисунок 16 – Расчетная схема №4 к определению усилия сдвига РШР
Расчет усилий сдвига путевой решетки по формулам (11) – (19) при других величинах Sсдв сведен в таблицу 6.
Таблица 6 – Усилия сдвига РШР при величине L=12,72 м
| Величина сдвига решетки Sсдв , м | 0,01 | 0,03 | 0,06 | 0,09 | 0,12 | 0,15 |
| Расчетное усилие сдвига Q, H | 15406,8 | 46220,4 | 92440,9 | 138661,3 | 184881,7 | 231102,1 |
| Продольное усилие растяжения Рпр, Н | 4627,3 | 41645,5 | 166582,1 | 374809,6 | 666328,2 | 1041137,9 |
| Граничное реактивное усилие R1 , Н | 3107,5 | 9322,6 | 18645,2 | 27967,8 | 37290,4 | 46613 |
| Граничный реактивный момент M1 , Н м | 11606,9 | 34820,9 | 69641,8 | 104462,8 | 139283,8 | 174104,7 |
| Угол поворота рельсов г , рад | -0,009 | -0,028 | -0,057 | -0,085 | -0,114 | -0,142 |
| Дополнительный изгибающиймомент Мда, Н м | 443,1 | 11962,2 | 95662,7 | 322666,9 | 764194,3 | 1490946 |
| Дополнительный изгибающий момент Мдб, Н м | -114,6 | -3094,9 | -24745,5 | -83437,1 | -197514,8 | -385113,9 |
| Дополнительное усилие сдвига Qдоп, Н | 21,3 | 574,2 | 4593,4 | 15502,7 | 36747,1 | 71771,7 |
| Суммарное усилие сдвига Qсум, Н | 15428,1 | 46794,6 | 97034,3 | 154163,9 | 221628,8 | 302873,9 |
Вывод: из расчетов, приведенных в таблице 6, видно, что при базе платформы 14570 мм, подъемно-рихтовочное устройство сможет произвести сдвиг решетки на величину между 90 и 120 мм при максимальном усилии на штоках гидроцилиндров вывешивания – 170 кН.
Дата: 2019-05-28, просмотров: 258.
