电子信息工程技术专业毕业论文--无缝线路设计

电子信息工程技术专业毕业论文--无缝线路设计内容摘要：

低轨温为－ 24℃ 图 54 SS3 机车的轮重 与轴距 过程 1 计算刚比系数 K 当 D 30000 Nmma 570 mm 时 u Da 30000 570 5263 MPa k u4EI 14 〔 5263 4 21 105 2879 104 〕 14 D 70000 Nmma 570 mm 时 u Da 70000 570 12281 MPa k u4EI 14 〔 12281 4 21 105 2879 104 〕 14 00015012 00015012 2 12281 112800 1 e000150122300〔 cos00015012 2300sin 00015012 2300 〕 e000150124300〔 cos00015012 4300 sin 000150124300 〕 07137 1 4 00012146 112800 1 e000121462300〔 cos00012146 2300sin 00012146 2300 〕 e000121464300〔 cos00012146 4300 sin 000121464300 〕 24680809 Nm 5701228107137 49960 N ②当计算截面位于第二轮位处时 00015012 2 12281 112800 1 e000150122300〔 cos00015012 2300sin 00015012 2300 〕 e000150122020〔 cos00015012 2020 sin 00015012 2020 〕 07485 1 400012146 112800 1 e 000121462300〔 cos00012146 2300sin 00012146 2300 〕 e000121462020〔 cos00012146 2020 sin 000121462020 〕 26524511 Nm 5701228107485 52396 N ③当计算截面位于第三轮位处时 000150122 12281 112800 1 e000150122020〔 cos00015012 2020sin 00015012 2020 〕 e000150124300〔 cos00015012 4300 sin 00015012 4300 〕 07266 1 4 00012146 112800 1 e000121462020〔 cos00012146 2020sin 00012146 2020 〕 e000121464300〔 cos00012146 4300 sin 000121464300 〕 25287890 Nm 5701228107266 50863 N 3 轨道强度检算 ① 计算 MdYdRd V 100 kmh 时 检算钢轨 06V 100 06 100 100 0 6 检算钢轨下沉及轨下基础各部件 045V100 045 100100 045 曲线半径 R 6958 m 取其未被平衡超高的最大值为 h 75 mm 故为 0002h 000275 015 故有 Yd Y0 1 11 074851045015 11976 mm Md M0 1 11 26524511106015 46417894 Nm Rd R0 1 11 523961045015 83833 N f 16060 kgm 钢轨垂直磨耗为 6 mm 时截面模量 W1 375 cm3W2 291 cm3故 d1 Md W1 f 46417894375000160 19805 MPa d2 Md W2 f 46417894291000160 25522 MPa 制动应力取 c 10 MPa 温度应力取 t 51 MPa 钢轨允许应力 [s] 352 MPa 据此检算钢轨强度 轨底 g d1 t c 198055110 25905 MPa＜ [s]满足要 求 轨头 j d2 t c 255225110 31622 MPa＜ [s]满足要求 ③ 允许温降计算 [ts] 〔 [s] gdc〕 E 3521980510 2110511810 5 576 ℃ 53 稳定性检算 无缝线路轨道轨温升高钢轨产生温度压力当这压力达到一定值后轨道会出现横向变形这种变形的发展可分为三个阶段持稳阶段 不变形阶段 →胀轨阶段 渐变阶段 →跑道阶段 突变阶段 温度压力与变形的关系如图 53 所示持稳阶段 温度升高压力增大轨道不变形胀轨阶段 随温度压力增加轨道出现微小变形 胀轨 直至温度压力升高到一定值在外部干扰下轨道会发生突然臌曲这时的温度压力称临界压力它也是反映该轨道能够抵抗轨道臌曲的能力当温度压力超过或轨道受到外部干扰变形失度突然增加称为跑道阶段 KK 在跑道阶段轨道结构受到严重破坏对于无缝线路的稳定性计算应当使温度压力控制在胀轨跑道阶段范围内以保持轨道处于稳定的工作状态避免发生跑道 为使线路不因升降温的反复作用而扩大残余变形的积累必须对钢轨所受温度压力的允许值应予适当控制即控制在允许温度压力作用下其所产生的变形能随温度压力的减少而复原据调查和试验与此相适应的线路横向变形量约为 1～2mm 我国铁道部颁布的统一无缝线路稳定性计算公式计算采用的横向变形量的允许值建议定为 2mm 以 PN 表示具有一定初始弯曲的轨道产生 2mm 横向变形时的钢轨温度压力除以安全系数 kj 即为允许温度压力值〔 P〕如图 55 所示 由上述分析可知诱发轨道失稳的因素一是钢轨温度压力它是使结构失稳的主要因素二是轨道初始不平顺 变形 它是降低轨道抵抗胀轨跑道的能力 保持轨道稳定的因素一是道床横向阻力二是轨道框架水平刚度 图 55 温度压力与变形的关系示意图 式 当前世界各国的无缝线路稳定性计算随着计算的假设前提条件及计算方法不同有各种各样的计算公式我国于 1977 年提出用能量法计算的无缝线路稳定性计算统一公式 以下简称统一公式 现在普遍应用 1 基本假设 ①假设道床为均匀介质轨道框架为铺于均匀介质中的梁梁的水平面内刚度代表轨道框架的水平面内刚度 为一股钢轨的水平刚度是一常量 ②假定在温度压力作用下梁的变形曲线为正弦曲线其方程为 515 式中 变形曲线失度 mm 变形曲线弦长 mm 轨道横向变形量 mm ③轨道的初始不平顺是由弹性初弯和塑性初弯组成假定弹性初弯的线性为正弦曲线塑性初弯为圆曲线并认为在变形过程中变形曲线的两端点无位移弹性初弯方程及曲率为 516 式中 弹性初弯矢度 mm 原始弹性初弯半波长 mm 弹性初弯曲 率 mm1 塑性初弯的线形为圆曲线其近似公式为 517 式中 塑性初弯半波长度 mm 塑性初弯矢度 mm 塑性初弯的曲率半径 mm ④处在半径为 R 的圆曲线上时圆曲线的线型用下式表示 518 塑性初弯合成曲率为 519 ⑤道床横向阻力表达式为 520 初始弯曲的线形只有给定才能确定 是通过现场调查得到根据调查当弦长用 400cm 去量矢度 50kgm60kgm 钢轨的线路轨道原始弯曲矢度如表 51 所示 和均对应一定的而假定等于变形曲线弦长它是一个无法事先知道的变量为解决这一问题可根据现场测得的有关参数用试算法求值线路初始弯曲的中心 曲率正弦曲线的弹性初弯为塑性初弯为同 时从现场的调查资料中可以求得和的统计值因此若假定初弯中点曲率为常量即有的关系从而可求任意 时的值 表 51 轨道原始弯曲失度 轨枕 类型 50kgm 钢轨碎石道床 60kgm 钢轨碎石道床 原始弹性弯曲 原始塑性弯曲 原始弹性弯曲 原始塑性弯曲 mm mm mm mm mm mm mm 1 mm 木枕 25 156X10 25 125 10 20 125 10 20 10 10 砼枕 30 1875 10 30 15 10 20 125 10 20 10 10 注 60kgm 钢轨的为暂定值 2 公式推导 按基本假设无缝线路的轨道结构可以看作是在钢轨温度压力作用下处于平衡状态的弹性体系由虚位移原理得知这一处于平衡状态下的受力体系所有的外力和内力对任意微小的虚位移所做的功等于零为写出轨道结构形变能的表达式必须借助假设的变形曲线近似地表示轨道地实际变形曲线来实现即用形状函数来表示轨道结构的变形形状函数的线形越接近真实轨道的变形曲线的函数公式的计算结果愈精确形状函数即轨道变形曲线的函数统一公式选用了半波正弦曲线函数它是取等矢多波变形曲线两相邻反弯点间一段 做为分析对象如图 56 所示AB 两点的曲率为零相当于梁在 AB 两点为铰支承取 AB 段为分离体进行分析如图57 所示 图 56 变形曲线示意图 图 57 等波长法计算示意图 根据图 57 可以写出 521 当钢轨温度增加△ t 时 AB 段轨道的总形变能增加到 AA 由钢轨压缩变形能 A1 轨道框架弯曲变形能 A2 和道床变形能 A3 组成 A1A2 和 A3 是抵抗轨道变形的因素因此 A2 和 A3 与 A1 符号相反所以 当给出处于平衡状态的轨道一微量虚位移时轨道处于平衡状态的充分必要条件是即 522 式中 A1 温度压力使轨内储存的变形能称为钢轨压缩形变能 A2 轨道框架弯曲变形能 由于轨道变形而储存在道床中的变形功简称道床变形能 变形能为变形曲线长度和变形矢度的函数故有 虚位移必须满足边界条件在 AB 点的虚位移为零因而保持不变所以 0 而≠ 0 于是式 310 改写为 即 由可以解出 P和 l的关系式因不同 初弯长度 l值对应不同的 P值其中必存在一个使 P为最小的值为此令使 P为最小值的 l综上所述我们得到推导公式的方程如下 523 1 钢轨压缩变形能 钢轨在温度压力 P作用下产生弯曲变形设 l为轨道变形后产生的长度变化则钢轨压缩变形能 A1 为 为变形后的弧弦差减去变形前的弧线 00 是承受温度力 P 之前的原始弯曲造成的钢轨弧线差 0 同理变形后的弧线差为 A1 P 1 P 0 P〔〕 P〔〕 524 2 轨道框架弯曲形变能 A 轨道框架弯曲形变能由两部分组成其一是轨道弹性初弯内力矩对轨道框架弯曲变形转角所做的功另一是轨道在温度压力作用下轨道弯曲变形内力矩对轨道弯曲变形转角所做的功即当做功时原有的也继续做功所以轨道框架抵抗弯 曲变形功 A 为 A＝ 式中 对应之转角。