Курсовая работа: Проектирование обыкновенного стрелочного перевода

Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Самарская Государственная Академия путей сообщения

Кафедра Путь и строительство железных дорог

Курсовой проект

на тему: Проектирование обыкновенного стрелочного перевода

по дисциплине: Железнодорожный путь

Выполнил: студентка гр.264:

Хабрахманова Я.Р.

Проверил: преподаватель:

Шувалова О.М.

Самара 2009

Введение

В данном курсовом проекте приводятся расчеты проектирования обыкновенного одиночного стрелочного перевода.

Одиночные обыкновенные стрелочные переводы являются основным видом, как среди одиночных стрелочных переводов, так и в системе многих других видов соединений и пересечений рельсовых путей. Они имеют господствующее распространение на всех железных дорогах мира.

Основными элементами современного одиночного обыкновенного стрелочного перевода являются: стрелка с переводным механизмом, крестовина с контррельсами, соединительные пути, переводные брусья или другое подрельсовое основание.

Крестовинная часть стрелочных переводов состоит из собственно крестовины

( сердечника и два усовика), двух стыковых устройств крестовины, двух контр рельсов, лежащих против крестовины, опорных приспособлений, скреплений и других деталей.

Тангенс угла α крестовины называется маркой крестовины и стрелочного перевода и обозначается 1/N, где N- число марки. Согласно Правилам технической эксплуатации ( ПТЭ) на железных дорогах применяют переводы следующих марок:

на главных и приемоотправочных путях - не круче 1/11, а перекрестные переводы, равно как и одиночные, являющиеся продолжением перекрестных, - не круче 1/9; стрелочные переводы, по которым пассажирские поезда проходят только по прямому пути, могут быть марки 1/9;

на приемоотправочных путях грузового движения и прочих путях – не круче 1/9, а симметричные – не круче 1/6.

Перечень исходных данных и их размерности приведены в таблице 1

Таблица 1

Наименование

Максимальная скорость движения по боковому пути, км/ч

Потеря кинетической энергии при ударе в остряк, м/с

Постоянно действующее центробежное ускорение подвижного состава в пределах остряка, м/с²

Внезапно появляющееся центробежное ускорение подвижного состава при въезде на остряк, м/с²

Ширина головки остряка на расчетном уровне, м

Часть длины переднего вылета крестовины, не зависящая от ее угла, м

Часть длины переднего вылета крестовины зависящая от марки крестовины, м.

Минимальная длина прямой вставки перед крестовиной, м

Расчетное

обозначение

γ₀

ν₀

n_min

Числовое

значение

0.224

0.58

0.38

0,07

0.416

0.064

1. Определение марки крестовины

Вначале определяется параметры криволинейного остряка (рис 1.1) начальный угол остряка b, радиус R остроганной части, радиус неостроганной части остряка , угол острожки остряка по формулам 1.1

sinβ_н =

sinβ_н = 0,012083972

β_н = 0,692377446

411,184210526(м) (1.1)

269,396551724(м)

cos βн = 0,999926986

cosε =

cosε = =0,999756787

ε =1,263687894

Определяем часть длины прямого участка перед сердечником (рис. 1.2)

d₀ = n_min +D(1.2)

где n – длина прямой вставки перед крестовиной принимается произвольно в пределах 0,5 – 4м.

d₀ = 3+0,416 = 3,416(м)

Криволинейный остряк секущего типа

Расчётный контур перевода

Рис. 1.3

Вспомогательный угол φ

tgφ = ; (1. 3)

tgφ = 177,2300115 (м)

φ = 89,273344838

Сумма членов управления проекции расчетного контура стрелочного перевода, независящих от угла крестовины

C =R^’ cosβ_н – R^’ cosε + R^” cosε - 1.52 (1.4)

C = 411, 184210526∙0,999926986 – 411.184210526∙0.999756787 +269,396551724∙0,999756787-1,52=411,154188322-411,084205180+269,331030980-1.52=267,88101412

Вспомогательный угол (φ-α)

sin (φ-α) = ; (1. 5)

sin (φ-α) = =0.994530614

(φ-α) = 84,004780890

Угол крестовины

α = φ-(φ-α); (1.6)

α = 89.273344838-84,004780890 =5.268563948

Проверка

1.52 = R^’ ₀ ( cosβ_н –cosε ) + R^” ₀ (cosε – cosα) + (d₀ + )sinα (1.7)

1.52 = 411.184210526(0.999926986- 0.999756787)+ 269.396551724(0.999756787-0.995775228)+(3.416 +)0,091824256=0,069983141+1,072618265+0,377401272=1,520002678

2. Определение длины крестовины

Длина крестовины зависит от конструкции крестовины и её марки. Длина крестовины l_кр состоит из длины заднего вылета p и заднего вылета h:

l_кр = p + h; (2.1)

Схема цельнолитой крестовины

Вначале определяется минимальная (теоретическая) длина крестовины. Затем из условия раскладки брусьев под крестовиной определяется практическая длина крестовины.

Для цельнолитой крестовины(рис2.1), минимальная длина переднего вылета определяется из конструктивного условия расположения накладок (накладки не должны заходить за первый изгиб усовиков).

; (2.2)

(мм).;

где: l_н – длина стыковой накладки (800 мм.);

t₂ – ширина желоба крестовины;

λ – расстояние от точки изгиба усовика до торца накладки. Принимается равным 100мм.

Минимальная длина заднего вылета крестовины определяется из конструктивного условия примыкания двух рельсов к торцу крестовины:

; (2.3)

(мм.);

где: b – ширина подошвы рельса (150 мм.);

ν’_o – ширина головки рельса (75 мм.);

Δ – зазор между подошвами старых рельсов (5 мм.);

Схема расположения брусьев под крестовиной

При укладке брусьев необходимо учитывать, что:

1. математическое остриё крестовины должно располагаться на оси бруса;

2. брусья располагаются перпендикулярно биссектрисе угла крестовины;

3. расстояние между осями брусьев должно быть одинаковым, кратным 5 мм. и равным:

а = (0,8 ÷ 0,95)а_пер ; (2.4)

а = 0,8*а_пер = 0,8*550 = 440 мм.;

где: а_пер – расстояние между шпалами на перегоне (550 мм.);

расстояние между осями стыковых брусьев а_ст = 420 мм.;

Для определения числа пролётов под передним и задним вылетами необходимо найти проекцию минимальной длины пролётов на биссектрису угла крестовины.

; ; (2.5)

;

Затем определяется минимальное число пролётов под передним и задним вылетами между стыковыми и центральными брусьями:

(шт); (шт);(2.6)

Полученные значения n_p , n_h округляются до целого значения в большую сторону.

После этого определяют практическую длину переднего и заднего вылетов:

(2.7)

Практическая длина крестовины:

l_кр = h_пр + p_пр ;

l_кр =1531,618540 + 2853,014929 = 4384,633469(мм);

3. Расчёт стрелки

К основным параметрам стрелки относятся:

а) параметры криволинейного остряка:

- начальный угол, β_н ;

- угол острожки остряка, ε ;

- радиус остроганной части, R’_o ;

- радиус целой части, R”_o ;

- длина острожки, λ;

- длина, l_o ;

- полный стрелочный угол, β;

б) длина рамного рельса, l_pp ;

Некоторые из них определены в предыдущих разделах.

Длина острожки остряка определяется по формуле:

λ = (R’_o + ν_o ) sinε – R’_o sinβ_н ; (3.1)

λ = (411,184210526 + 0.07) 0.022053726 – 411,184210526 ∙ 0.012083972 =

= 4,100949188;

Длина остряков может быть принята такой же, как в типовых стрелочных переводах. В первом приближении её можно принять численно равной целому числу рассчитанной марки крестовины, но не более 25 м. Остряк бокового направления принимается криволинейным двойной кривизны секущего типа. Длина кривого и прямого остряка принимается одинаковой.

При определении полного стрелочного угла необходимо вычислить длину дуги остроганной части остряка l_0-1 .

l_0-1 = R’_o (ε – β_н ); (3.2)

где: ε и β_н – в радианах.

l_0-1 = 411,184210526∙(0,022044333 – 0,012078139) = 4,097941611;

Определим марку крестовины:

(3.3)

Марку крестовины принимаем 1/11;

Угол, стягивающий длину дуги неостроганной части остряка:

(3.4)

Полный стрелочный угол равен:

β = ε + φ; (3.5)

β = 1,263687894 + 1,435447678 = 2,699135572

β = 2,699135572º;

Для определения длины рамного рельса необходимо вычертить схему расположения брусьев под стрелкой и определить порядок раскладки брусьев. Вначале на схеме показывается положение стыковых и флюгарных брусьев, обозначается передний вылет рамного рельса m₁ , длина проекции остряка на рамный рельс, задний вылет рамного рельса m₂ . Флюгарочные брусья располагаются так, что остриё остряка находится на флюгарочном брусе на 40 мм ближе оси бруса к переднему стыку. Расстояние между осями этих брусьев равно 635 мм.

Длина переднего вылета рамного рельса принимается такой, чтобы под ним умещалось от одного до восьми целых пролетов а = (0,8 ÷ 0,9а_пер ), в зависимости от марки перевода.

Схема определения полного стрелочного перевода

Схема определения длины рамного рельса и раскладки брусьев под стрелкой

Передний и задний стыки рамного рельса должны находиться соответственно от остряка и от корня остряка на расстоянии, достаточном для гашения влияния повышенного динамического воздействия на путь в стыках от колёс подвижного состава.

Таким образом:

(3.6)

;

где: 10 – величина стыкового зазора.

Далее принимается длина рамного рельса. Она должна быть больше суммы m₁ + l’₀ на величину (а + 420) мм и более и быть кратной 6,25 м.

( 3.7)

где: l’_o – проекция остряка на рамный рельс, определяется по выражению:

;(3.8)

Так как рамный рельс должен быть кратным 6,25 м. или 6250 мм, то нам необходимо принять длину рамного рельса 18750 мм. или 18,75 м.

Количество пролётов под остряком определяется по выражению:

(3.9)

Количество пролётов под задним вылетом рамного рельса:

(3.10)

Дробная часть числа пролётов n_o и n_з распределяется так между шпальными пролётами, чтобы соблюдалось условие:

а = (0,8 ÷ 0,9а_пер );

Схема рельсовых нитей соединительной части перевода

4. Основные размеры для разбивки стрелочного перевода

Теоретическая длина перевода:

(4.1)

Практическая длина перевода:

(4.2)

Малые полуоси перевода: расстояние от математического острия крестовины до центра перевода b_o и расстояние от острия до центра перевода а_о , соответственно, равны:

Основные разбивочные параметры стрелочного перевода

Большие полуоси перевода:

Ординаты переводной кривой определяются для разбивки её при укладке перевода.

За начало ординат принимается точка на рабочей грани рамного рельса против корня остряка.

Абсциссы определяются вдоль рамного рельса в точках, распределённых через два метра друг от друга. Конечная абсцисса определяется по формуле:

X_к = R”_o (sinα – sinβ); (4.3)

X_к = 269,396551724(0,09182425-0,04709138)=12.0508809

Начальная ордината в корне остряка:

(4.4)

Текущие ординаты определяются по формуле:

(4.5)

где: R – радиус переводной кривой (принимается R = R”_o );

γ_i – угол, соответствующий данной абсциссе х_i ;

(4.6)

Схема переводной кривой

X_i , М.
X_o =0	0	0,047091	0,998890	0,303334
X₁ =2	0,007424	0,054515	0,998512	0,405323
X₂ =4	0,014848	0,061939	0,998079	0,524239
X₃ =6	0,022272	0,069363	0,997591	0,653438
X₄ =8	0,029696	0,076787	0,997047	0,799990
Х₅ =10	0,037120	0,084211	0,996447	0,961628
X₆ =12	0,044544	0,091635	0,995792	1,148082
Х=12.0588	0,044762	0,091853	0,995672	1,153470

Конечную ординату у_к в этой таблице необходимо проверить по выражению:

у_к = 1,52 – dsinα; (4.7)

у_к = 1,52 – 3.064∙0.0918272566 = 1,153470 ;

5. Определение длины рельсов соединительной части

Рельсовые нити соединительной части l₁ ; l₂ ; l₃ ; l₄ определяются по формулам:

(5.1)

(5.2)

(5.3)

Эти длины являются исходными для раскроя рельсовых нитей на отдельные рельсы. При раскрое необходимо учитывать следующие требования:

1.Возможность разборки его на три отдельных блока: стрелочная часть, соединительная, крестовинная часть.

2.В переводе должны максимально использоваться рельсы стандартной длины 12,5; 25 м.

3.В соединительной части перевода при необходимости должны быть устроены изолирующие стыки. Изолирующие стыки на внешних рельсовых нитях перевода должны находиться в одном пролёте между брусьями и смещены до 1,5 м.относительно изолирующих стыков на внутренних нитях, которые также устраивают «на весу» в одном пролёте.

4.Стыковые зазоры принимают равным 6 – 10 мм., кроме зазоров в корне остряков, которые принимают равными 0 – 5 мм.

5.Длина рельсовых рубок меньше 4,5 м. не допускается.

6. Указания к проектированию эпюры

Эпюра, т.е. масштабный чертеж стрелочного перевода состоит из двух видов перевода ''сверху". Они располагаются один под другим. На одном показывается раскладка брусьев под переводом и основные разбивочные параметры перевода, на другом - раскрой рельсовых нитей с указанием длины каждого рельса.

На чертеже приводится также спецификация материалов, необходимых для сборки переводов: число и тип брусьев, шпал, рельсов и др. Приводятся необходимые технические указания к сборке перевода.

Чертеж выполняется в масштабе 1:50 с соблюдением правил черчения и с указанием всех размеров.

Чертеж начинается с показа осевой линии и рельсовых нитей пути прямого направления стрелочного перевода. Затем от начала рамных рельсов откладываются разбивочные размеры перевода, определяется положение центра перевода, математического центра крестовины и т.д.

Брусья и шпалы на чертеже показывают их осями. При изображении раскладки брусьев под стрелкой и крестовиной необходимо использовать результаты расчетов, выполненных при проектировании этих элементов перевода. Передний вылет рамного рельса располагают на шпалах, остальная часть перевода укладывается на брусья. От начала рамных рельсов до центра перевода шпалы и брусья располагают перпендикулярно от прямого направления. На последующих 10-20 пролетах брусья разворачивают перпендикулярно биссектрисе угла крестовины.

По наружной нити прямого пути шпалы и брусья укладывают торцами по одной линии (по шнуру) с расстоянием от торца до рабочей грани головки рельса таким же, как в пути -0,59 м (вылет брусьев).

Наружная рельсовая нить пути бокового направления на протяжении перевода постоянно удаляется от наружной нити прямого направления. Поэтому для сохранения необходимого вылета брусьев в местах, где он оказывается меньше 0,525 м, переходят на следующую градацию длины брусьев. Брусья имеют градации длин от 3 м до 5,5 м с увеличением через каждые 25 см.

Список литературы

1. Положение о системе ведения путевого хозяйства на железных дорогах Российской Федерации. Утв. приказом МПС РФ №12-Ц от 16.08.94г.

2. Проектирование железнодорожного пути. Под ред. Г.М.Шахунянца. - М.: "Транспорт", 1972 г.- 320 с.

3. Технические условия на работы по ремонту и планово-предупредительной выправке пути. Утв. МПС РФ 28.06.97г- М.:"Транспорт",1998.-188с.

4. Правила технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации/ МПС России. - М.: Транспорт, 1994. -160с.

5. Амелин С.В. Соединения и пересечения рельсовых путей. М., "Транспорт ", 1968г.

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

7. Петере И. Шестизначные таблицы тригонометрических функций. М., "Недра", 1975 г

8.Расчет обыкновенного одиночного стрелочного перевода. Программа для ЭВМ. СамИИТ, 1980г.

9.Методические указания к курсовому проектированию “Проектирование рельсовой колеи и обыкновенного одиночного стрелочного перевода”.