Определение основных параметров крестовины

Стрелочные переводы должны иметь крестовины следующих марок:

1) на главных и приемо-отправочных путях – не круче 1/11, а одиночные, являющиеся продолжением перекрестных, - не круче 1/9;

2) стрелочные переводы, по которым пассажирские поезда проходят только по прямому пути перевода, могут иметь крестовины марки 1/9. Допускается отклонение пассажирских поездов на боковой путь по стрелочным переводам марки 1/9, если замена таких переводов на марку 1/11 вызывает переустройство стрелочных горловин станций, осуществить которое в данное время не представляется возможным;

3) на приемо-отправочных путях грузового движения – не круче 1/9;

4) на прочих путях – не круче 1/8.

Основными параметрами крестовины являются: угол α крестовины, передний вылет h крестовины, задний вылет p крестовины.

Расчет крестовины стрелочного перевода выполняется в следующей последовательности:

1) определение крестовинного угла по заданной марке крестовины

Согласно заданию, марка крестовины М равна 1/ N, где N – натуральное число. Если  то где 1/ N – значение марки крестовины (например, 1/11, 1/22 и т.д.).

Чтобы найти a, нужно величину tg a выразить в виде десятичной дроби с точностью до шестого знака после запятой. Затем по таблице тригонометрических функций (таблица 1.1.) найти, какому углу соответствует значение М, равное tg a. После этого из таблицы 1.1 из той же строки берутся все значения функции угла a, т.е. sin a, сos a, а также в строке, соответствующей углу a /2, находят sin a /2, cos a /2, tg a /2 .

 

Таблица 1.1 – Углы крестовин и их тригонометрические функции

Марка кресто-вины, М	Угол кресто-вины, a	Тригонометрические функции угла a			Угол a/2	Тригонометрические функции угла a/2
		sina	cosa	tga		sina/2	cosa/2	tga/2
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1/9	6°20¢25²	0,110433	0,993884	0,111111	3°10¢12,5²	0,055301	0,998470	0,055386
1/10	5°42¢40²	0,099513	0,995036	0,100009	2°51¢20²	0,049818	0,998758	0,049880
1/11	5°11¢40²	0,090536	0,995893	0,090909	2°35¢50²	0,045315	0,998973	0,045361
					Продолжение таблицы 1.1
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1/12	4°45¢50²	0,083050	0,996545	0,083338	2°22¢55²	0,041156	0,999136	0,041596
1/13	4°23¢55²	0,076695	0,997055	0,076922	2°11¢57,5²	0,038376	0,999264	0,038404
1/14	4°05¢10²	0,071256	0,997458	0,071437	2°02¢35²	0,035651	0,999364	0,035673
1/15	3°48¢50²	0,066516	0,997785	0,066663	1°54¢25²	0,033277	0,999446	0,033295
1/16	3°34¢35²	0,062379	0,998052	0,062501	1°47¢17,5²	0,031205	0,999513	0,031220
1/17	3°22¢00²	0,058726	0,998274	0,058827	1°41¢00²	0,029375	0,999568	0,029388
1/18	3°10¢45²	0,055458	0,998461	0,055544	1°35¢22,5²	0,027740	0,999616	0,027750
1/19	3°00¢45²	0,052554	0,998618	0,052627	1°30¢22,5²	0,026286	0,999655	0,026295
1/20	2°51¢45²	0,049939	0,998752	0,050001	1°25¢52,5²	0,024977	0,999688	0,024985
1/21	2°43¢35²	0,047566	0,998865	0,047620	1°21¢47,5²	0,023790	0,999717	0,023797
1/22	2°36¢10²	0,045411	0,998968	0,045458	1°18¢05²	0,022717	0,999742	0,022717
1/23	2°29¢20²	0,043426	0,999057	0,043467	1°14¢40²	0,021718	0,999764	0,021723
1/24	2°23¢10²	0,041633	0,999133	0,041670	1°11¢35²	0,020821	0,999783	0,020826
1/25	2°17¢25²	0,039962	0,999201	0,039994	1°08¢05²	0,019985	0,999801	0,019989

 

Значения углов и их тригонометрических функций для дальнейшего расчета заносятся в таблицу 1.2.

 

Таблица 1.2 – Угол заданной крестовины и его тригонометрические функции

Марка крестовины, М	Угол крестовины, a	sin a	cos a	tg a	sin a/2	cos a/2	tg a/2

 

2) определение крестовинного угла по заданной марке крестовины

Расчет производится для цельнолитой или сборной конструкции крестовины типа общей отливки сердечника с наиболее изнашиваемой частью усовиков.

Расчёт сводится к определению размеров крестовины (рисунок 1.3) по рабочим граням рельсов:

n – передней (усовиковой) части – расстояния от начала усовиков до математического центра крестовины;

m – задней (хвостовой) части – расстояния от математического центра крестовины до стыка сердечника с примыкающим рельсом (рисунок 1.3), которые вычисляют в зависимости от конструкции крестовины, указанной в задании.

 

 

Рисунок 1.3 – Расчетная схема крестовины

 

3) определение теоретического (минимального) размера n_т

При обычном накладочном стыке определение длины передней части n_min ведется из условия обеспечения возможности свободного изъятия первого по отношению к математическому центру стыкового болта.

Минимальный передний вылет (n _т) сборной крестовины типа общей отливки сердечника с наиболее изнашиваемой частью усовиков определяют по формуле:

 ,                                 (1.1)

 

где В – ширина подошвы рельса, мм (таблица 1.3);

b _г – ширина головки рельса, мм (таблица 1.3);

2 v – расстояние между подошвами усовых рельсов, обеспечивающее постановку первого болта, мм (таблица 1.3);

l _н – длина стыковой накладки, мм (таблица 1.3);

x – расстояние от конца накладки до оси первого болтового отверстия, мм (таблица 1.3).

 

Минимальный передний вылет (n _т) цельнолитой крестовины определяют по формуле:

 ,                                         (1.2)

 

где t _г – ширина желоба в горле крестовины, мм (таблица 1.3).

 

Значения указанных величин для расчета крестовин типа Р50, Р65 и Р75 приведены в таблице 1.3.

 

Таблица 1.3 –Основные размеры для расчета крестовин

Тип крестовины	В, мм	bг, мм	2v, мм	lн, мм	x, мм	с, мм	t г, мм
Р75	150	75	181	800	80	420	64
Р65	150	75	173	800	80	420	64
Р50	132	70	185	820	50	440	62

4) определение теоретического (минимального) размера m_т

Длина заднего вылета крестовины определяется возможностью расположения за крестовиной двух рельсов без строжки их подошвы.

Минимальный задний вылет (m _т) сборной и цельнолитой крестовины одинаковый и определяется по формуле:

 

 ,                                         (1.3)

 

где 5 – расстояние между подошвами рельсов, подходящих к хвосту крестовины, которое необходимо для того, чтобы не строгать подошвы этих рельсов.

 

5) определение полной теоретической (минимальной) длины крестовины

Полная теоретическая длина крестовины определяется по формуле:

 

                                             (1.4)

 

6) определение полной практической длины крестовины

Определяется из условия рационального распределения брусьев под ней и конструктивного оформления всего узла.

Практическая длинапередней n, хвостовой m частей и крестовины в целом l_к определяется из условия раскладки брусьев, при которой, как правило, приходится удлинять переднюю или хвостовую часть крестовины.

При расположении брусьев соблюдают следующие условия:

1) передний и задний стыки располагают на весу;

2) прогрессивным решением является устройство сварного стыка в месте примыкания путевых рельсов к передней и хвостовой частям сборной крестовины, что существенно снижает динамические воздействия от подвижного состава;

3) сечение сердечника шириной 20 мм располагается в середине пролёта (наибольшие удары колес происходят при перекатывании их с усовиков на сердечник до его ширины 20 мм, т.е. на длине д = 110 мм от математического центра крестовины);

4) пролёты между осями брусьев a_i принимаются, как и под стрелкой, равными (0,85…0,95) пролёта между шпалами на перегоне. Последний же зависит от эпюры шпал, т.е. от их количества на 1 км. При рельсах Р50, Р65 и Р75 эпюра шпал на перегоне в прямых участках пути составляет 1840 шт. на 1 км, что соответствует пролёту 546 мм. Пролёты под стрелочным переводом следует проектировать кратными 100, 50, 10 или 5 мм, т.е. порядка 500-550 мм;

5) брусья перпендикулярны биссектрисе угла крестовины.

Порядок распределения брусьев под крестовиной:

1) определяем расстояние АВ между крайними стыковыми брусьями (рисунок 1.4) по прямому направлению по формуле:

 

,                                    (1.5)

 

где с – стыковой пролёт (его величина стандартная и зависит от типа рельса (таблица 1.3));

d _к – зазор в стыках крестовины, d _к = 0 мм.

 

Схема раскладки брусьев под крестовиной приведена на рисунке 1.4 и в приложении А.

 

 

 

Рисунок 1.4 – Схема раскладки брусьев под крестовиной

 

2) на отрезке АВ распределяем положение брусьев целым числом N пролётов а порядка 500 – 550 мм, кратных 5 или 10 мм.

3) если положение брусьев на отрезке АВ не распределяется без остатка, то принимаем решение увеличить длину крестовины,  при этом добавка D в АВ, необходимая для раскладки брусьев, определяется по формуле:

 

,                                            (1.6)

 

где     а – принятый при раскладке брусьев пролёт (500-550 мм);

N – натуральное число: 1, 2, 3, 4, 5, …

 

Чтобы не удлинять стрелочный перевод, крестовину удлиняют за счет переднего вылета, величина D чаще добавляется к теоретической длине передней части крестовины. Тогда практическая длина переднего и заднего вылетов определяются по формуле:

и                                               (1.7)

Если же добавка D добавляется в хвостовую часть, то в этом случае практическая длина переднего и заднего вылетов определяются по формуле:

  и                                          (1.8)

В дальнейшем в расчётах будут использоваться только практические значения m_пр и n_пр, поэтому для упрощения они будут обозначаться без индексов – m и n.

Полная практическая длина крестовины определяется по формуле:

                                                          (1.9)

Перед математическим центром крестовины О_к (рисунок 1.2) прямой участок k (прямая вставка) по боковому пути должен заходить за передний стык крестовины не менее чем на половину длины стыковой накладки.

Прямую вставку в стрелочном переводе k устраивают для того, чтобы:

1) обеспечить прямолинейное направление движения колес экипажа ещё до входа в горло крестовины;

2) удалить возможный при выходе из кривой удар колес от переднего стыка крестовины и от её усовика;

3) избежать изгиба усовика;

4) иметь одинаковые в плане контррельсы по прямому и боковому путям.

Тогда величина минимальной прямой вставки составит:

                                               (1.10)