道岔课程设计.docx
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道岔课程设计
轨道工程课程设计任务书
及计算说明书
题目:
道岔课程设计
专业:
土木工程
班级:
土木 0810 班
姓名:
袁 兵
学号:
1208081325
指导老师:
徐庆元
2011 年 09 月 17 日
直线辙叉,N=9,辙叉角α= 6 20 25 ,结为构形式钢轨组合式,辙叉趾 n = 1538mm ,
第一部分 设计任务与要求:
1. 确定转辙器主要尺寸
2. 确定辙叉和护轨几何尺寸
3. 选择导曲线半径
4. 计算道岔主要几何尺寸
5. 导曲线支距计算
6. 配轨计算
7. 配置岔枕
8. 绘制道岔总平面布置图
第二部分 设计资料
一、 轨道条件:
钢轨 50kg/m,标准长度 12.5m,区间线路轨枕根数:
1760 根/公里,道岔类型:
木枕 I-甲。
二、道岔型式:
(1) 转辙器
直线尖轨,跟端支距 y0 = 144mm ,跟端结构为间隔铁夹板连接, l夹板 =820mm
(2) 辙叉及护轨
o'''
辙叉跟距 m = 2050mm 。
(3) 导曲线
圆曲线形,不设超高。
三、物理参数:
动能损失允许值:
ω0 = 0.65km / h
2
2
未被平衡的离心加速度容许值α0 = 0.65m / s
2
未被平衡的离心加速度增量容许值ϕ0 = 0.5m / s
四、过岔速度
直向过岔速度要求:
80km / h
侧向过岔速度要求:
Vs = 35km / h
3
五、道岔中的轨缝值
尖轨跟端及辙叉趾端轨缝为 6mm,其余为 8mm。
第三部分 设计计算
一、确定转辙器的几何尺寸:
1、计算尖轨长度
转辙角 β = arcsinç⎪
⎝⎭
''
根据设计资料:
跟端支距:
y0 = 144mm
则尖轨长度为:
l0 =
y0
sin(β )
根据尖轨长度的取值原则,取标准长度 12.5m 的整分数,以充分利用材料,所以取
l0 =
12.5m
2
= 6250mm
⎛ 144 ⎫oo'
⎝ 6250 ⎭
''
整个基本轨取为一个标准轨长即 L=12.5m,则 q = L - q - l0 cos(β )= 3606m
2、计算尖轨尖端前部长度:
由设计资料可知 q = 2646mm
3、计算基本轨后端长度:
q'
'
二、确定辙叉及护轨的几何尺寸:
1. 确定趾距 Pn 和跟距 Pm
根据设计资料知辙叉角α= 6 20 25
前端长度 n=1538mm
O '
''
⎪ =170.10mm
⎝ 2 ⎭
后端长度 m=2050mm
⎪ =226.73mm
⎝ 2 ⎭
2. 计算护轨工作边延展长度,如图 所示:
A、 对于固定辙叉咽喉轮缘槽
需满足:
tmin ≥ Smax - (T + d )min
其中道岔轨距允许的最大误差为 3mm
轮对车轴弯曲导致内侧距减少 2mm
((
则:
t1 ≥ 1435 + 3)- 1350 - 2)- 22 = 68mm
取 t1=68mm
t3 = t1 = 68mm
B、 查照间隔 D1 及 D2
(
D1 需満足:
D1 ≥ (T + d )max
D1 ≥ 1356 + 2)+ 33 = 1391
D2 需満足:
D2 ≤ Tmin
D2 ≤ 1350 - 2 = 1348mm
C、 因 S=1435mm
护轨可能磨耗,磨耗为 2mm,则 D1 取 1393
tg1 = S - D1 = 1435 - 1393 = 42mm
终端轮缘槽 tg 2 应保证等同于咽喉轮缘槽的通过条件,即:
tg 2 = t1 = 68mm
现行采用 tg3 = 90mm
D、 辙叉翼轨平直段轮缘槽 t2
t2 = D1 - D2
D2 取 1347,则 t2=46
sin βw =
t1 - t2
Nt1
=
68 - 46
9 * 68
= 0.035948
冲击角βw = 2 03 36
o'
''
根据直向过岔速度要求:
护轨缓冲段冲角V .sin β g ≤ 3
sin β g ≤ 3 / 80
β g ≤ 2︒8'56''
取 sin β ' = 1/ 35
β g = 1o38'14''
平直段两端 C=0~300mm,取 C=150mm
开口段长取 x2 = 100至150mm,取100mm
故护轨工作边延展长度为:
l g = X + 2(X 1 + X 2 )
=
t1 + 50
tan(α )
+ 2C + 2⎢
⎤
+100⎥
⎥
=
68 + 50
tan(6︒20'25'')
⎡ 68 - 42
⎣sin 1︒38'14'')
⎤
⎦
≥l p
= 1062 + 300 + 2 ⨯1010
= 3382mm
检算开口段末端处距接头的距离:
D
1
2
D = m - X 1 - X 2 - c -
50
tan(α )
= 2050 -1010 -150 -
50
tan(6︒20'25'')
= 440mm > 410mm
3. 计算翼轨工作边延展长度,如图 所示:
t1 = 68mm , t2 = 46mm , t3 = 68mm
n = 1538mm , m = 2050mm ,α = 6o20'25''
由已知条件可得:
θ = arctan
t1
t1
2
2tgç ⎪
⎝ 2 ⎭
= arctan
68 / 2 tan
68
2
2
= 1o07 11.49''
由 lw = X1 + X 2 + X 3 + X 4 + X 5 得:
lw =
⎛
ç
ç
⎝
⎫
t1
2 sinç ⎪ ⎪
⎝ 2 ⎭ ⎭
+
2 tanç ⎪ cos θ ) 2 sinç ⎪
⎝ 2 ⎭ ⎝ 2 ⎭
+ 1
+ 150
=
⎛
ç
ç
⎝
2 sinç ⎪ ⎪
68
⎝ 2 ⎭ ⎭
⎫
⎪
2 ⨯ tan
6︒20'25''
2
68
⨯ cos 1︒07'11.49'') 2 ⨯ sin⎛
⎝
50
2 ⎭
⎪
+
68 - 46
sin(2︒03'36'')
+ 150
= 923 + 614 + 452 + 612 + 150
= 2751mm
则由图 的几何关系可得:
2
⎢⎣⎥⎦
= 2050 - [452 + 770 ⨯ cos(2︒03'36'')+ 143.4]
= 2050 - [452 + 769.5 + 143.4]
= 685mm ≥
l p
2
=
1
2
⨯ 820 = 410mm
故满足条件。
三、选择导曲线半径:
1、求算 R0'
由 k ≥ n +
l p
2
=1538+820/2=1948mm,取 k=1948mm
R0 =
=
=
1435 - 8198 ⨯ 0.023 - 1948 ⨯ 0.11
0.00585
= 17644mm
因圆曲线半径须取为 10m 整数倍,故取 R0 = 180000mm
R0 = R +
'
S
2
= 180000 +
1435
2
= 180717.5mm
'
'
K =
=
sin 6o 20'25''
= 2115.85mm = 2116mm
K > Kmin = 1948
又知一般要求 K = 2 ~ 4m
所以 K=2116mm 满足要求:
3、检算选用的导曲线半径能否满足动能损失要求:
ω =
2δ
R
2
2 ⨯ 47
180000
⨯ 352 = 0.64km2 / h 2 < ω0 = 0.65km2 / h 2 (可)
α =
1000 ⨯Vs
2
2
=
1000 ⨯ 352
2
= 0.53m / s2 < α0 = 0.65m / s2 (可)
ψ =
3
3
=
1000 ⨯ 353
3
= 0.28m / s3 < ψ 0 = 0.5m / s3
(可)
所以 R 取 180m 时符合要求:
四、计算道岔主要几何尺寸:
1、 道岔理论全长
Lt = l0 cos β + R0 (sin α - sin β )+ K cosα
((
= 6250 ⨯ cos 1︒19'12'')+ 180000 ⨯ (sin 6︒20'25'' - sin 1︒19'12''))+ 2116 ⨯ cos(6︒20'25'')
= 6248.34 + 15731.4 + 2103.06
= 24144mm
2、 确定道岔实际全长:
LQ = q + Lt + m + δ = 2646 + 24145.5 + 2050 + 8 = 28848mm
3、 确定道岔后长
b =
S
2 tanç ⎪
⎝ 2 ⎭
+ m +
δ
2
=
1435
2 ⨯ tanç ⎪
⎝ 2 ⎭
+ 2050 + 4 = 15009mm
l p = l p = 12500mm
4、确定道岔前长:
a = LQ - b = 13839mm
五、配轨计算:
'
l1 + l2 = LQ - l j - 3δ = 28848 -12500 - 24 = 16324mm
⎝2 ⎭180
⎛ b ⎫ π
+ K - n - δ1 - 2δ 2
(
= 180717.5 + 35)(5︒01'13'')⨯
π
180
+ 2116 -1538 - 8 - 2 ⨯ 6
= 16395mm
l5 + l6 = Lt - l0 ⨯ cos(β )- n - δ1 - 2δ 2
(
= 24144 - 6250 ⨯ cos 1︒19'12'')- 1538 - 8 - 2 ⨯ 6
= 16338mm
⎛b ⎫π
+ K + m - 2δ1 - l j
⎝2 ⎭180
((
= 2646 + 6250 - 1437 ⨯ tan 1︒19'12'')+ 180717.5 - 1435 - 35)⨯ (5︒01'13'')⨯
+ 2050 - 2 ⨯ 8 - 12500
= 2646 + 6250 - 33.11 + 15705.7 + 2116 + 2050 - 16 - 12500
= 16218mm
取:
l1 = 5324mm , l2 = 11000mm
l3 = 6895mm , l4 = 9500mm
π
180
+ 2116
X i
sin(γ i )
cos(γ i )
cos β - cos(γ i )
yi
0
0.02304
0.999735
0
144
2000
0.03411
0.999418
0.000316813
201
4000
0.04517
0.998979
0.000755866
281
6000
0.05624
0.998417
0.001317777
382
8000
0.06731
0.997732
0.002002754
506
10000
0.07837
0.996924
0.00281105
652
12000
0.08944
0.995992
0.003742966
820
14000
0.10051
0.994936
0.004798849
1011
15793.2
0.11043
0.993884
0.005851279
1201
yi = y0 + Ro (cosβ- cosγi )
l5 = 6838mm , l6 = 9500mm
l7 = 5218mm , l8 = 11000mm
六、导曲线支距计算:
以导曲线起点为坐标原点,以直线基本轨作用边为横坐标,自坐标原点开始令导曲线上各
支距测点的横向座标 X i 依次为 2000mm 整数倍。
可得相应的支距 yi 为:
'
式中,
γ i 的值可以由下式计算
sin(γ i )= sin(β )+
xi
R0
'
终点处,sin(atan(1/9))=144/6250+xn/180717.5
xn=15793.5
计算结果见下表:
复核:
终点处支距为:
S - K * sin(α )=1435-2116*sin(atan(1/9))=1201.3269,计算结果正确。
七、配置岔枕:
1、 轨枕伸出钢轨的长度:
M =
2500 - 1435
2
= 532.5mm
2、 确定岔枕的间距 ai
(1) q 段:
l = 2646 + 4 - 220 + 50 = 2480mm = 500 + 495 ⨯ 4
即按间距为 500 和 495 配置 4 根钢轨。
(2) l0 段:
l = 62502 -1442 + 3 - 50 - 220 - 615 = 5366mm = 506 + 540 ⨯ 9
(3) l0 与 l1 之间:
l = 12500 - 2650 - 6250 - 220 - 220 = 3160mm = 540 ⨯ 3 + 515 ⨯ 2 + 510
(4)
l1 段:
l = 6056 + 8 - 440 = 5624 = 540 ⨯ 8 + 572
(5)
l2 段:
l = 11000 + 8 - 440 ⨯ 2 = 10128 = 535 ⨯16 + 530 ⨯ 2 + 508
(6)
l2 之后:
=4850-532.5*2-1435*2/COS(ATAN(1/9))
=897/2
=897/2/tan(a/2)
=8100
8100-2054-220=5823
11*545 根
3、 岔枕长度
在道岔范围内,按 250cm-485cm 递增,共分 16 级,级差为 15cm,(250-260 间为 10cm),根
据 M 值确定各段的岔枕的长度。
详见“直线尖轨直线辙叉 50kg 钢轨 9 号单开道岔平面布置图”
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