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曲線尖軌、直線轍叉單開道岔的計算.doc

'曲線尖軌、直線轍叉單開道岔的計算.doc'
?第四節 單開道岔的總布置圖一、概述道岔的設計一般分為兩種情況?! ∫环N是給出鋼軌類型、側向容許通過速度、機車類型等條件進行道岔設計。這時必須按規定的容許離心加速度、加速度時變率及撞擊動能損失的容許值來確定所需要的道岔號數、導曲線半徑、各部分軌距,并進行整個道岔的設計?! ×硪环N是在生產實際中大量遇到的情況,已知鋼軌的類型和道岔號數、導曲線半徑、轉轍器類型、轍叉類型及長度,來計算道岔布置總圖。本節將對這一情況進行介紹?! 伍_道岔總圖計算,包括以下幾項主要內容:道岔主要尺寸計算、配軌計算、導曲線支距的計算、各部分軌距的計算、岔枕布置、繪制道岔布置總圖、提出材料數量表。二、曲線尖軌、直線轍叉單開道岔的計算 ?。ㄒ唬┺D轍器計算圖4-23 半切線型尖軌  曲線尖軌大多采用圓曲線型。半切線型尖軌如圖4-23所示?! “肭芯€型尖軌曲線的理論起點與基本軌相切,在尖軌頂寬為b1處開始,將曲線改為切線為避免尖軌尖端過于薄弱,在頂寬3~5mm處再作一斜邊。這種形式的曲線尖軌的側向行車條件較直線尖軌好,且尖軌比較牢固,加工也比較簡單,是我國目前大號碼道岔的標準尖軌型式?! ∏€尖軌轉轍器中的主要尺寸包括:曲線尖軌長度、直向尖軌長度、基本軌前端長、基本軌后端長、尖軌曲線半徑、尖軌尖端角、尖軌轉轍角和尖軌轍跟支距?! 〖廛壡€半徑通常與導曲線半徑相同,以保持轉轍器與導曲線的容許通過速度一致,并使道岔全長較短。設側股軌道中心線的半徑為。則尖軌工作邊的曲率半徑為?! 〖廛壖舛私菫閷€實際起點的半徑與垂直線的角,又叫始轉轍角。由圖4-23可得          ?。?—16)  AB線為B點的切線,理論切點O與A、B點所形成的三角形中,有OA=AB。由于始轉轍角極小,可近似認為尖軌實際尖端至理論起點的距離與尖軌實際尖端至尖軌頂寬處的距離相等。則A可采用下式計算                      ?。?—17)  基本軌前端長是道岔與連接線路或另一組道岔之間的過渡段。為使兩組道岔對接時,道岔側線的理論頂點能設置在道岔前端接頭處,尖軌尖端前部基本軌的長度q應不小于A0-δ/2,同時q還應滿足軌距遞變的限值,S0為尖軌尖端處的軌距值,S為正常軌距值,i為容許的軌距遞變率,i不應大于千分之六,q值的長短還應考慮到岔枕的布置。我國在9號和12號標準道岔上,在滿足岔枕合理布置的前提下,統一采用q=2646mm?! ∪缓笥嬎闱€尖軌的長度。尖軌跟部所對的圓心角為,稱轉轍角?!                   。?—18)  由圖4-23可知,曲線尖軌的長度為                   ?。?—19)  曲線尖軌扳開后,與基本軌之間所形成的最小輪緣槽的痊置在尖軌中部的某個位置上,這個寬度應滿足最小輪緣槽的要求,因此,所算得的尖軌長度還應根據該尖軌扳開時所形志的輪緣槽的寬度來進行調整。這時可變更尖軌跟端支距,重新計算,并校核輪緣槽寬度,直至符合要求,最小輪緣槽的計算公式見式(4—3)?! ≡O尖軌跟端支距為類軌轉轍桿安裝在離尖軌尖端處尖軌的動程為尖軌扳開后尖軌突出處距尖軌理論起點的距離為,這時該處類軌工作邊與基本軌工作邊之間的距離為T,利用曲邊三角形的關系,有公式:                   ?。?—20)令dT/dx=0,則可得到尖軌最突出處距尖軌理論起點的距離xt為                       ?。?—21)因此尖軌非工作邊與基本軌工作邊之間的輪緣槽寬為                    ?。?—22)  尖軌的長度還與跟部的構造有關,如尖軌跟部為間隔鐵式,則按公式(4-19)計算。如果是彈性可彎式跟部結構,則按公式(求得的尖軌長度還需要增加1.0~2.0m,作為當軌跟部的固定部分?! ∞D轍器的另一根尖軌為直尖軌。直尖軌以曲線尖軌實際尖端與跟端在水平方向的投影長作用其長度,這樣可保持兩尖軌的尖端及跟端對齊,直尖軌長為:                    ?。?—23)  基本軌后端長q'主要決定于尖軌跟端聯結結構、岔枕布置及配軌要求?! ⌒略O計60kg/m的鋼軌12號提速單開道岔轉轍器中采用的是切線型尖軌,僅在尖軌尖端軌頭寬處作補充刨切,使尖端藏于基本軌軌線以內。其主要尺寸的計算原理與半切線尖軌是一致的,基本參數如下:R=350717.5mm,q=29169mm,b2=2mm,yg=311mm,l0=13880mm,l0'=13800mm,尖軌尖端的軌距加寬為2mm,導曲線理論起點離尖軌實際尖端為886mm,導曲線實際起點離尖軌實際尖端為298mm?! 。ǘ╀J角轍叉主要幾何尺寸  銳角叉的主要尺寸包括趾距、跟距及轍叉全長。趾距影響道岔連接部分及配軌的長度,跟距決定道岔后端接頭的位置,直接影響著道岔的全長?! ≈本€銳角轍叉的長度,應根據給定的鋼軌類型、轍叉角或轍叉號數進行計算機。首先,根據轍叉的構造要求,即根據我國夾板的孔型布置,能使各個夾板螺栓順利空入為控制條件,計算轍叉的容許最小長度,再按岔枕布置及護軌長度等條件進行調整,最后確定其采用值。我國鐵道標準9、12及18號道岔直線轍叉的長度已列入表4-2中。新設計的60kg/m鋼軌12號提速道岔中錳鋼固定式轍叉的長度是n=2038mm,m=3954mm?!  ?(三)道岔主要尺寸圖4-25 單開道岔總圖 半切線型尖軌、直線轍叉單開道岔中主要尺寸如圖4-25所示,圖中各項符號的意義如下:  道岔號數N或轍叉角,軌距,軌縫,轉轍角,尖軌長,尖軌跟端支距,基本軌前端長;轍叉趾距,轍叉跟距;導曲線外軌半徑、導曲線后插直線長K?! 點為道貧直股中心線與側線轍叉部分中心線的交點,又稱道岔中心?! ⌒枰嬎愕某叽缛缦拢骸 〉啦砬伴La(道岔前軌縫中心到道岔中心的距離),道岔后長b(道岔中心到道岔后軌縫中心的距離);   道岔理論全長(尖軌理論尖端至轍叉理論尖端的距離);  道岔實際全長(道岔前后軌縫中心之間的距離);  導曲線后插直線長(當R為已知時)或導曲線外外軌半徑R(當K已知時)?! €后插直線段是為了減少車輛對轍叉的沖擊作用,避免車輪與轍叉前接頭相撞,而使轍叉兩側的護軌完全鋪設在直線上,一般要法語K有2~4m的長度,最短不得小于轍叉趾距n加上夾板長度的半數,即?! 榍蟮玫啦淼挠嘘P數據,把導曲線外股作用邊ACDEF投影至直股中線上,得                 ?。?—24)再把它投影到直股中線的垂直線上,得               ?。?—25)由得道岔各主要尺寸的計算公式為                 ?。?—26)或者                                        ?。?—27)                    ?。?—28)                   ?。?—29)                     ?。?—30) ?。ㄋ模┡滠売嬎恪 ∫患墕伍_道岔,除轉轍器、轍叉及護軌外,一般有8根連接軌,分4股,每股2根。所謂配軌就是計算這8根鋼軌的長度并確定期接頭的位置?! ∨滠墪r應考慮如下一些原則: ?。?)轉轍器及轍叉的左右基本軌長度,應盡可能一致,以減少基本軌備件的數量,并有利于左右開道岔的互換; ?。?)連接部分的鋼軌不宜過短,小號碼道岔一般不小于4.5m,大號碼道岔不小于6.25m; ?。?)配軌時應保證對接接頭,并盡量使岔枕布置不發生困難,同時要考慮安裝軌道電路絕緣接頭的可能性; ?。?)充分利用整軌、縮短軌、整軌的整分數倍的短軌,做到少鋸切,少廢棄,選用鋼軌利用率較高的方案?! 伍_道岔配軌計算公式為(參見圖4—25); ?。ㄎ澹€支距計算  導曲線支距計算已在前邊作了介紹?,F仍對60kg/m鋼軌12號提速單開道岔進行計算?! ?  其余各點支距可按公式(4—6)進行計算三、直線尖軌轉轍器的計算直線尖軌、直線轍叉與上述的曲線尖軌、直線轍叉單開道岔的計算方法和步驟基本上一致。在計算時需要考慮如下一些特點:(1)兩根尖軌都是直線型的,因此沖擊角、始轉轍角和轉轍角都是一樣的,同時尖軌也比較短;(2)尖軌的跟部結構通常用間隔鐵魚尾板式,尖軌非工作邊與基本軌工作邊之間的最小距離發生在洋軌轍跟處;(3)一般在導曲線前充置前插直線k,以減少車輪對尖軌轍跟的沖擊;(4)側股線路和軌距加寬要比曲線尖軌的為大。四、可動心軌轍叉的計算  1.主要參數  可動心軌的主要參數有:心軌轉換過程中不發生彎折的長度,彈性肢長,轉轍機必須的扳動力P,心軌角,第一、第二轉轍桿處的心軌動程等,如圖4-27所示。圖4-27 可動心軌轍叉  在計算這些參數時,心軌可作為段,為絕對剛體,段為彈性可彎的一端固定的梁,在第一、第二轉轍桿處作用有力。根據這樣的力學模型便可得到這些參數一系列計算公式。但是上述參數都是互相關連的未知量,無法直接計算出來。實用的工程方法是先假定某幾個值,計算其它的量,從而得到一系列曲線。在此曲線上查找合適的數據, 同時考慮構造上的要求及岔枕布置,最后定出合理的參數?! ∪绻蓜有能壷辉O一根轉轍桿,功率的大小、心軌截面及可彎部分在心軌轉換時的彎曲應力值。通??筛鶕涷?,參照轉轍器部分尖軌的轉換條件進行選定?! ?.心軌擺動部分的長度  心軌實際尖端至彈性可彎中心的一段為心軌擺動部分。心軌擺動部分的長短與轉轍機的扳動力及擺度、心軌危險截面的彎曲應力等因素有關。心軌擺動部分的長度加長,對上述各項指標有利?! ?.轍叉趾距n  可動心軌轍叉的最小趾距,不能采用固定式轍叉趾端接頭,即按構造計算的方法,而應根據趾端的穩定性來決定,并要與道岔配軌,岔枕布置等一并考慮?! ?.轍叉跟距n  轍叉跟距是指轍叉軌距線交點至轍叉跟端的距離。當叉根不設置伸縮接頭時,轍叉跟距指軌距線交點至心軌跟端間的距離,這時                     ?。?—31)
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