Быстрый поиск

Дипломная работа: Модернізація колії з укладанням рейкових плітей довжиною з блок-дільницю

грн;

= 10312,39 грн. .

2.2.4 Інші витрати

Інші витрати складаються з витрат на паливо, електроенергію для освітлення, шліфовку рейок, наплавку рейкових кінців, ремонт шпал та інші потреби

С, грн.; (2.8), С грн;

С грн;

Ср1 =16032, 20+1218,95+16083,13+4817,89 = 38156,17 грн/рік

Ср2 = 13590,0+179,40+10312,39+3585,35 = 27667,14 грн/рік.

2.2 Порівняння варіантів

Порівняння варіантів виконується графічно з урахуванням витрат на поточне утримання колії і вартості ремонтів по вибраній схемі.

Рисунок 2 - Схема порівняння варіантів

Виходячи з розрахунків витрат на експлуатацію та ремонти колії роблю висновок, що другий варіант з укладанням безстикової колії є більш економічно ефективним, потребує менших витрат матеріалів та фінансів. Із схеми порівняння варіантів, приведеної на рисунку 2.2, видно, що термін окупності варіанту з безстиковою колією складає на 12-й рік експлуатації. Тому для проведення ремонту приймаю другий варіант.

3. Перевірка можливості підвищення швидкостей руху поїздів за характеристиками міцності та стійкості верхньо будови колії

3.1 Умови роботи колії під поїздами сили, які діють на колію

Колія і рухомий склад являють собою єдину механічну систему, складові

частини якої працюють взаємопов'язано та взаємозалежно.

Сили, які передаються від колеса на рейку, також діють на колесо, а через нього на інші елементи рухомого складу.

Будь який екіпаж складається з непідресорної частини і надресорно будови. Обидві ці частини при руху екіпажів утворюють коливання. Розрізняють слідуючі види коливань рухомого складу: поперечна качка, підскакування, поздовжня качка, посмикання, боковий відкос, коливання.

Під час руху електровозів, вагонів, тепловозів дія коліс на рейки складається з власної ваги екіпажу, яка приходиться на дане колесо (статичне навантаження), а також з ряду додаткових сил. Додаткові сили виникають від коливань надресорної будови та непідресорних мас, від додаткового навантаження, які з'являються при русі колеса, що має нерівності.

Коли екіпаж стоїть на рейках і не рухається, дію його коліс на рейки називають статичною. В цьому випадку всі додаткові сили дорівнюють нулю.

Статичне навантаження коліс на рейки являє собою вагу даного екіпажу, яка приходиться на це колесо.

Складні коливання надресорної будови приводять до виникнення додаткових сил, які передаються на колесо. Ці сили можуть бути направлені вниз або вверх. Заздалегідь ці додаткові сили, викликані коливанням на ресорах, підраховують, помножуючи додатковий прогин pecop Z на їх жорсткість Ж (Рр = Z • Ж). Жорсткістю ресор називають таку силу, яку потрібно прикласти до ресори, щоб забезпечити прогин на 1 мм.

Додаткові сили також виникають при перекочуванні по нерівностям. Розрізняють короткі (довжиною до 200мм) і довгі нерівності. До коротких відносять нерівності, по яким колесо перекочується, не торкаючись дна нерівності. В цьому випадку виникає ударна сила. Якщо ж колесо котиться по контуру нерівності, то таку нерівність називають довгою.

В розрахунок колії на міцність вводять безударні динамічні сили, як виникають при перекочуванні коліс по довгим нерівностям.

Якщо по гладкій рейці буде котитися колесо, яке має нерівності на поверхні катання, то це приведе до виникнення нових сил, які будуть діяти на колію. Розрізняють два типи нерівностей на колесах: ізольовані і безперервні.

Знаючи всі вертикальні сили, які діють на колію від рухомого складу, не можна просто скласти їх і таким чином знайти їх рівнодіючу. Справа в тому, що розглядані вертикальні сили мають різну природу і свої особливості. Постійна у часі лише сила статичної дії.

Додаткові сили, які властиві лише паровозам, змінюються періодично. Змінн ж сили від коливань на ресорах і від наявності нерівностей на колії і на колесах мають випадковий характер.

При цих умовах брати в розрахунок силу максимальних значень всіх сил невірно, тому що важко припустити, що в один і той же момент в одному і тому ж місці колії ці сили виникають одночасно. Якщо б навпаки приведеним міркуванням почали брати суму всіх максимальних сил для розрахунку колії на міцність, то треба було б створювати конструкцію колії з великим запасом міцності, яка нічим би не пояснювалась. У цих випадках застосовують теорію імовірності. Теорія мовірності дозволяє знайти у випадковому сполученні сил те найбільше їх значення, яке буде достатньо імовірним. Якщо до середнього значення діючих сил додати 2,5 середнього квадратичного відхилення змінних випадкових сил, то знайдене сумарне число може бути перевищено з імовірністю всього 0,6%.

3.2 Основні передумови розрахунку колії на міцність і мета розрахунку

При розрахунках колії на міцність прийняті наступні вихідні основні положення та допуски: розрахункові формули для визначення напруг в елементах колії та пружніх просадок основані на теорії вигину рейок у вертикальній площині як балка, яка лежить на суцільній пружній основі; формули для визначення напруг вигину в рейці, а також для визначення тисків на шпалу, баласт і земляне полотно, які виникають під дією зовнішнього нерухомого (статичного) навантаження, залишаються справедливими і при дії зовнішньої, яке швидко змінюється (динамічне) навантаження, т. б. вплив непружніх опор, коливань і швидкості розповсюдження деформації в рейці не враховується; облік дії горизонтальних поперечних сил, вплив позацентрового прикладання вертикальних сил і піднахилів рейок здійснюється помноженням розрахункових осьових напруг в підошві рейки, як викликані вигином вертикальних сил, на коефіцієнт f, який більше одиниці; в основу розрахунку покладена гіпотеза про лінійну залежність між тиском на одиницю площі основи шпали та величиною його пружньої просадки під цим тиском; особиста вага рейки, скріплень та шпал внаслідок цілком незначного впливу цієї ваги на напруги в елементах колії не враховується; при визначенні напруг в елементах колії від дії вертикальних навантажень в динаміці прийнято, що на розрахунковому колесі, тобто колесі, яке стоїть на розглядаємому зрізі, д найбільше реальне навантаження, а на інших, суміжних з розрахунковим колесом - навантаження середньої величини.

Мета роботи: розрахунок верхньої будови колії на міцність та стійкість.

3.3 Методика розрахунку напруг в елементах верхньої будови коліі

Найбільші нормальні напруги у кромках головки рейки визначаються по формулі

σкг = , (3.1)

де σкг - найбільші нормальні напруги у кромках підошви рейки;

σкп = , (3.2)

де Мдин - величина вигинаючого моменту в розрахунковому зрізі при динамічній дії навантаження, кг∙см; Wn - момент опору поперечного зрізу по низу підошви рейки, см3; f - коефіцієнт обліку горизонтальних сил на рейку, f = 1,32; Zr - відстань від горизонтально нейтральної осі інерції поперечного зрізу рейки до найбільш віддалених волокон головки рейки, см; Zn - теж до найбільш віддалених волокон підошви рейки, см; ВГ - ширина головки рейки по верху, см; Bn - ширина підошви рейкипо низу, см. Вигинаючий момент в розрахунковому зрізі визначається по формулі

, (3.3)

де - коефіцієнт відносної жорсткост основи i рейки, см-1;

, (3.4)

де - модуль пружності підрейково основи, кг/см2;

- модуль пружності рейкової сталі, =2,1.106 кг/см2;

- момент інерції, см4;

- одиночна сила, еквівалентна дії системи сил, кг.

;

(3.5)

де - розрахунковий імовірний максимум тиску колеса в розрахунковому зрізі, кг;

(3.6)

де - середній тиск колеса на рейку, кг;

- нормуючий множник,

S - середньоквадратичне відхилення;

(3.7)

де - статичне навантаження від колеса на рейку, кг;

- середня величина додаткового тиску;

, (3.8)

де - максимальна величина стискування ресорів, що визначається за формулою;

- жорсткість ресорного комплекту, віднесеної до колеса.

(3.9)

(кг);

(кг).

Величина середньоквадратичного відхилення (S) визначається з виразу

S = , (3.10)

де - відсоток коліс, які мають зольовані нерівності на колесі, від загальної

кількості коліс, = 5%;

- середньоквадратичне відхилення змінно сили , кг;

; (3.11),

(кг);

- середньоквадратичне відхилення інерційно сили Рн. п., кг;

; (3.12)

або ;

, (3.13)

де β - коефіціент, який враховуе тип рейки, для Р65 - β= 1; γ - коефіціент, який враховуе рід баласту. Для щебеню γ= 1,0; ℓ - відстань між осями сусіднік шпал, ℓ = 55 см; - непідресорена вага, яка приходиться на одне колесо, кг; Е - коефіціент обліку матеріалу шпали, для залізобетонних шпал Е=0,322; - коефіціент, рівний відношенню коефіціентів, які враховують відношення мас коліс, які коливаються, та колії. Для колії з залізобетонними шпалами .