Рисунок 5 - Крива зміни коефіцієнта К1 залежно від опору баласту зсуву в ньому шпал
Як правило, рейкові батоги безстикового шляху укладають в шлях після стабілізації баластної призми, тому рекомендується приймати розрахункове значення К1 = 1,2-1,3 як для дерев'яних, так і для залізобетонних шпал.
K2 - коефіцієнт, залежний від епюри шпал, рівний 1,0 при епюрі шпал
1840 шт/км;
K3 - коефіцієнт, що враховує вплив опору повороту рейки по підкладках і шпалах, визначається за допомогою графіка, приведеного на малюнку 4.
Слід враховувати так званий "побутовий" рівень натягнення клемних болтів, рівний КБ 5 кГм або 50 Нм.
Рисунок 6 - Криві зміни коефіцієнта K3 залежно від затягування гайок клемних болтів
При розрахунку критичної сили по формулі С.П.
Першина значення максимальної граничної температурної сили визначаю з урахуванням коефіцієнта запасу
(3.31)де К3 - коефіцієнт запасу рівний 1,5.
На підставі експериментальних досліджень, що виконуються під керівництвом Е.М. Бромберга одержана емпірична залежність допустимої граничної температурної сили для типових конструкцій безстикової колії з урахуванням плану лінії
(3.32)де
критичне значення граничної сили, що допускається на прямій ділянці шляху; коефіцієнт, що враховує тип рейки; коефіцієнт, що враховує епюру шпал; коефіцієнт, залежний від типу рейки і епюри шпал; радіус кривизни вісі колійної решітки, м.Відповідне допустиме підвищення температури рейкових плітей у порівнянні з температурою їх закріплення по умові забезпечення стійкості проти викиду визначається по формулі
(3.33)де
температурний коефіцієнт лінійного розширення рейкової сталі,рівний
; площа поперечного перетину однієї рейки.Температурну напругу
(МПа), тобто напругу, яка виникає в рейковій пліті у зв'язку із зміною її довжини, що не відбулася, при зміні температури на величину , відносно температури, при якій рейкова пліть була закріплена, визначаю по формулі (3.34)де
температурний коефіцієнт лінійного розширення рейкової сталі,рівний 0,0000118
; модуль пружності рейкової сталі, рівний 206000МПа ; різниця між температурою рейки, при якій визначають напругу tр і температурою закріплення пліті на шпалах t3, °С.Міцність рейкових плітей визначаю з умови, що сума напруг
, що виникають від дії рухомого складу (з урахуванням коефіцієнта неврахованих чинників - коефіцієнта запасу міцності), і напруг , що з'являються в результаті зміни температури рейки, не перевищувала допустимої напруги, тобто ; (3.35) ; ; (3.36) ,де
і нормальні напруги в кромках відповідно головки і підошви рейки від вигину і кручіння його під навантаженням від коліс рухомого складу; і напруги в поперечному перетині рейки відповідно від дії стискаючих і розтягуючих температурних сил, що виникають при підвищенні і пониженні температури рейки у порівнянні з температурою при закріпленні; коефіцієнт запасу міцності, рівний 1,3;Напруги
визначаються для зимових умов експлуатації, - для літніх умов. Найбільша допустима по умові міцності зміна температури рейкових плітей у порівнянні з її температурою закріплення у бік пониження (по умові міцності підошви рейки) дорівнює (3.36)Те саме у бік підвищення (по міцності головки рейки)
(3.37)Розрахункові допустимі пониження
і підвищення температури рейкового батога визначають з урахуванням умов (3.38), (3.39)Вираз
означає те, що допустима величина зміни температури рейкової пліті при дії стискаючих сил визначається мінімальним значенням, одержаним або по умові міцності + 6°С, або по умові стійкості колії проти викиду . Тут 6°С - підвищення температури у порівнянні з розрахунковою для зняття обмеження по укладанню колії за рахунок підвищення температурних напруг в головці рейки при максимальних температурах в даному районі.Можливість укладання безстикової колії, особливості її конструкції і методи експлуатації визначаються на основі зіставлення розрахункової річної температурної амплітуди рейки ТР і фактичної амплітуди ТА, одержаної за тривалий час в даній кліматичній зоні. Фактичну амплітуду ТА визначаю по ТУ як різницю між найбільшою
і найменшою температурами рейки в заданому районі (3.40)Амплітуда ТР, що допускається, визначаю виразом
(3.41)де
інтервал температури, у межах якого можна остаточно закріплювати рейкові пліті.