Определение основных параметров крестовины с подвижным сердечником гибкого типа.

6.1.Задача расчета и исходные данные.

Задачей расчета является определение основных геометрических размеров крестовины типа Р65 с подвижным сердечником, имеющим гибкие ветви по прямому и боковому направлению, и определение переводных усилий.

Расчет такой крестовины выполняется приближенно. При этом принимаются следующие допущения и исходные условия:

- сердечник рассматривается как треугольная рама с жесткими заделками по концам и скользящим стыком в острие;

- внутренние рабочие грани усовиков должны быть прямолинейными (по условиям сопряжения с рабочими гранями сердечника и технология изготовления усовиков);

- на участке прилегания к рабочим граням усовиков сердечник не должен изгибаться при переводе из его одного положения в другое;

- на остальной части сердечника между участком, прилегающим к усовику и корнем сердечника ветви сердечника при переводе из одного положения в другое поочередно изгибаются, при деформации изгиба следуют закону Гука, а каждая ветвь в нерабочем положении находится в изогнутом состоянии и под некоторым напряжением;

- в рабочем положении сердечника минимальное значение желоба между сердечником и усовиком в любом сечении должно обеспечивать прохождение гребней колес с любыми допускаемыми по нормам содержания размерами; в силу этого условия минимальный желоб должен быть не менее ширины желоба в горле крестовин с неподвижным сердечником.

Исходными данными для расчета являются:

- марка стрелочного перевода;

- шаг t₁ по оси первой рабочей тяги;

- ширина t_r желоба в горле крестовины;

- ширина t_отвминимально допустимого желоба.

Пример расчета крестовины выполнен для стрелочного перевода марки 1/11, t₁= t_r = 102 мм; t_отв= 62 мм; величина переднего вылета крестовины h=3, 43м. Учтено влияние на расчетные параметры величины укрытия рабочей грани сердечника за рабочую грань крестовины.

Для минимальной унификации деталей крестовин принимается единое расстояние между осями брусьев в зоне крестовины:

- между стыковыми брусьями 420 мм;

- между брусьями у первой рабочей и контрольной тяг 580 мм;

- между всеми остальными 500 мм.

Определение длины гибкой части сердечника.

t₁ = t_тр, (3, 95)

где t₁– шаг сердечника по оси первой тяги, t₁= 102 мм;

t_{тр –}прогиб конца консольной балки под действием равномерно распределенной нагрузки от сил трения по подошве сердечника:

t_{тр =}ql_г⁴/8EJ, (3, 96)

где q – интенсивность равномерно распределенной нагрузки от сил трения;

l_г – длина гибкой части подвижного сердечника;

Е – модуль упругости рельсовой стали, Е=2, 1*10⁶кгс/см²;

J – момент инерции острякового рельса относительно вертикальной оси, J = 810 см⁴;

l_г = (8t_трEJ/q)^1/4. (3, 97)

Интенсивность равномерно распределенной нагрузки от сил трения:

q = (G + 0, 7G)µ, (3, 97)

где G – погонный вес острякового рельса; для рельса ОР65 G = 83, 8кг/м.

0, 7G – нагрузка от которого рельса сердечника, приходящаяся на 1м длинного (с учетом строжки);

µ - коэффициент трения; µ = 0, 2.

q = (38, 8 + 0, 7 * 83, 8) * 0, 2 = 28, 5 кг/м;

l_г = 8, 354 м.

Определение реального угла острия сердечника крестовины.

В случае пренебрежения влиянием величины укрытия острия сердечника на расчетные параметры сердечника реальный угол острия крестовин определяется по выражению:

φ = α – θ, (3, 99)

где α – угол крестовины;

θ – угол поворота части подвижного сердечника в зоне усовика;

θ = arctg((t₁ – t₂)/b);

где t₂ – шаг по оси второй тяги;

b – расстояние от первой тяги до второй тяги; b = 2, 540 м.

Величина b назначена из условий прикрепления второй тяги к рельсам сердечника.

Рисунок. 2 - Схема определения реального угла сердечника.

Величины шагов подвижного сердечника определяются из уравнения упругой линии консольной балки с нагрузкой в концевом сечении:

t = P_y(l_rz²-z³/3)/2EJ (3, 101)

где z – расстояние от заделки до сечения, в котором определяется перемещение;

P_y = t₁ * 3EJ/l_г³. (3, 102)

Шаг по оси второй тяги t₂ определится по выражению (3, 101) при z = l_г– b,

В рассматриваемом примере

z = 8, 354 – 2, 540 = 5, 814м; (3, 103)

P_y = (10, 2 * 3 * 2, 1 * 810 * 10⁶)/(835, 4³) = 89, 3 кгс.

Принимаем:

P_y = 90 кгс.

t₂ = (90(835, 4*582, 9²-(581, 4³/3)))/2EJ=57, 6мм;

θ arctg(102, 0-57, 6)/2540=0, 01748 рад.,

φ =0, 09116-0, 01748=0, 07368 рад.

Угол отгиба усовика

β =φ -0, 5α. (3, 104)

β =0, 07368-0, 5*0, 09066=0, 02835 рад.

Расчет переводного усилия.

Усилие, необходимое для перевода сердечник из одного рабочего положения в другое, складывается из силы P_y, необходимой для упругого изгиба одного из ветвей, силы трения сердечника по подушкам и силы трения в шарнирных соединениях элементов переводнго устройства. Приближенно трение в шарнирных соединениях учитывается в размере 10% от суммы P_y и Р_тр.

Таким образом:

P = 1, 1 (Р_у и Р_тр),

где Р_у – определена выше;

Р_тр – сила, которую надо приложить по оси 1-й тяги, чтобы преодолеть силы трения, возникающие по подошве сердечника.

Сила трения определится при этом из выражения