Модернізація колії з укладанням рейкових плітей довжиною з блок-дільницю (стр. 4 из 13)
Додаткові сили, які властиві лише паровозам, змінюються періодично. Змінні 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 імовірності 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, які 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, діє 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 горизонтальної 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 жорсткості основи i рейки, см-1; 
, (3.4)де
- модуль пружності підрейкової 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 ізольовані нерівності на колесі, від загальноїкількості коліс,
= 5%; 
- середньоквадратичне відхилення змінної сили 
, кг; 
; (3.11), 
(кг); 
- середньоквадратичне відхилення інерційної 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 
. 
- середньоквадратичне відхилення реакцій на шпалах за нерівностіопор, кг;
; (3.14), 
; 
- середньоквадратичне відхилення інерційної сили 
, кг; 
; (3.15), 
; (3.16)де y
- додатковий прогин рейки, y = 1,47; 
- коефіціент обліку опорів мас, які коливаються, 
= 0,403;