МетУказ_Стр_Горловина

МІНІСТЕРСТВО ІНФРАСТРУКТУРИ УКРАЇНИ

Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна

Кафедра «Станції та вузли»

РОЗРАХУНОК ТА ПРОЕКТУВАННЯ СТРІЛОЧНОЇ ГОРЛОВИНИ

Методичні вказівки до курсової роботи, розрахунково-графічних робіт і практичних занять з дисципліни «Залізничні станції та вузли»

Укладачі: М. П. Божко К. Ю. Ліпкін

Для студентів денної і безвідривної форм навчання за спеціальностями 7.100403 «Організа-

ція перевезень та управління на залізничному транспорті», 7.100502 «Залізничні споруди та колійне господарство»

Дніпропетровськ 2011

УДК 656.212.3/5.001.2(075.8)

Укладачі

Божко Микола Павлович Ліпкін Костянтин Юхимович

Рецензенти:

начальник групи відділу «Вишукувань, проектування станцій» І. О. Огородній (ВАТ «Інститут Дніпродіпротранс»)

канд. техн. наук, доц. А. М. Орловський (ДІІТ)

Розрахунок та проектування стрілочної горловини [Текст]: методичні вказівки до курсової роботи, розрахунково-графічних робіт і практичних занять з дисципліни «Залізничні станції та вузли» / уклад.: М. П. Божко, К. Ю. Ліпкін; Дніпропетр. нац. ун-т залізн. трансп. ім. акад. В. Лазаряна. М. П. Божко, К. Ю. Ліпкін; Дніпропетр. нац. ун-т залізн. трансп. ім. акад. В. Лазаряна – Д.: Вид-во Дніпропетр. нац. ун-ту залізн. трансп. ім. акад. В. Лазаряна, 2011. – 32 с.

Методичні вказівки призначені для використання студентами денної і безвідривної форми навчання спеціальностей 7.100403 «Організація перевезень та управління на залізничному транспорті» та 7.100502 «Залізничні споруди та колійне господарство» під час вивчення дисципліни «Залізничні станції та вузли» на практичних заняттях, виконанні ро- зрахунково-графічних і курсових робіт.

Методичні вказівки містять вихідні дані до курсової роботи, теорію і методику розрахунків, рекомендації з проектування стрілочної горловини на стадії робочого проектування; наводяться основні необхідні довідкові дані.

Іл. 15. Табл. 11. Бібліогр.: 5 назв.

©Божко М.П. та ін., укладання, 2011

©Вид-во Дніпропетр. нац. ун-ту залізн. трансп. ім. акад. В. Лазаряна, редагування, оригінал-макет. 2011

2

ВСТУП

Стрілочні горловини є важливими об’єктами колійного розвитку залізничних станцій. Конструкція горловин має відповідати спеціальним технічним і технологічним вимогам, які є предметом дисципліни «Залізничні станції та вузли», котру вивчають студенти усіх форм навчання за спеціальностями «Організація перевезень та управління на залізничному транспорті» і «Залізничні споруди та колійне господарство».

Основне призначення розрахунково-графічної роботи «Розрахунок і проектування стрілочної горловини» полягає у вивченні студентами конструкції стрілочних переводів, набуття знань з правил їх взаємного розташування, отримання навичок розрахунків вставок між ними, параметрів кривих ділянок колій і координат основних точок стрілочної горловини, які здійснюються в реальних умовах на стадії робочого проектування.

У методичних вказівках викладено порядок виконання роботи, наведено методику виконання розрахунків, нормативи проектування, необхідні довідкові дані, вимоги до графічного зображення й оформлення роботи. Виклад матеріалу супроводжується проектуванням конкретної конструкції стрілочної горловини.

1. ХАРАКТЕРИСТИКА ЗАВДАННЯ ТА ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ

Завдання з проектування стрілочної горловини містить її принципову схему з нумерацією колій, стрілочних переводів і вершин кутів повороту, приклад якої наведено на рис. 1.

Рис. 1. Немасштабна схема горловини

Для здійснення розрахунків задаються вихідні дані (табл. 1): відстані між осями колій (e), радіус кривих (R), довжина прямої вставки між суміжними кривими (n), довжина тупикової колії (L), марка хрестовини стрілочних переводів (1/N), тип рейок, максимальна швидкість руху поїздів головними колі-

3

ями, матеріал брусів стрілочних переводів і шпал колій. У навчальній роботі усі стрілочні переводи в горловині приймаються одного, передбаченого завданням, виду.

Проектування стрілочної горловини полягає у визначенні:

1.Величин прямих рейкових вставок між суміжними стрілочними переводами, стрілочними переводами і кривими ділянками, а також між суміжними кривими.

2.Параметрів кривих ділянок.

3.Координат центрів стрілочних переводів і вершин кутів повороту. Результати проектування подаються у вигляді креслення горловини у ма-

сштабі 1:500.

Результати розрахунків подаються:

•лінійні параметри (відстань, довжина, координата) – в метрах, з точністю до

0,001 м;

•кути – у градусах, з точністю до 1″;

•тригонометричні функції кутів – з точністю до 0,000001.

Перед виконанням роботи студентам необхідно засвоїти конструкцію, основні елементи й геометричні характеристики стрілочних переводів і глухих пересічень різних типів. Для цього доцільним є використання підручника

[5].

2. КОНСТРУКЦІЙНІ ПАРАМЕТРИ ЕЛЕМЕНТІВ З’ЄДНАННЯ КОЛІЙ

Перед виконанням роботи потрібно визначити основні пристрої, які використовуються в заданій схемі горловини, а саме: одиночні (звичайні, симетричні) або перехресні стрілочні переводи, глухі пересічення. Для цих пристроїв необхідно встановити основні числові значення геометричних характеристик (a; b; Lп; α) і тригонометричні функції кутів (0,5α; α; 2α). Вказані параметри приймаються за таблицями дод. А та Б чи за довідником [4] для ширини колії 1520 мм залежно від типу рейок і марки хрестовини та наводяться у пояснювальній записці.

Згідно з даними прикладу (рис. 1, табл. 1), конструкційні параметри пристроїв горловини, за якими здійснюються подальші розрахунки, наведені у табл. 2.

4

Таблиця 2

Конструкційні параметри елементів горловини

3. ТИПИ ВСТАВОК І МЕТОДИКА ВИЗНАЧЕННЯ ЇХ ДОВЖИНИ 3.1. Правила і норми взаємного розташування стрілочних переводів

Між суміжними стрілочними переводами має вкладатися пряма рейкова вставка, величина якої залежить від схеми розміщення стрілочних переводів, призначення колії, швидкості руху й умов проектування. В окремих випадках вставка може бути криволінійною або відсутньою [2, 3].

За способом визначення довжини розрізняють конструкційні вставки (у роботі будемо позначати їх d ) та розрахункові (p).

Довжина конструкційних вставок встановлена кратною до стандартної довжини рейки (25,00 м) і приймається 25,00 м; 12,50 м; 6,25 м; а мінімальна довжина становить 4,50 м. Довжина розрахункових вставок, як випливає з їх назви, визначається шляхом розрахунків.

Тип вставки залежить від схеми взаємного розташування суміжних стрілочних переводів. Усього існує 5 схем (дод. В), які мають такі ознаки:

–зустрічне (гостряками) розташування з різностороннім (схема 1) або одностороннім (схема 2) відхиленням від основної колії і конструкційною (d) вставкою між початком рамних рейок;

–зустрічне (хрестовинами) розташування з різностороннім відхиленням від основної колії (схема 3) і розрахунковою (p) вставкою між торцями хрестовин;

–попутне розташування з одностороннім відхиленням від основної колії (схема 4) і розрахунковою (p) вставкою між торцем хрестовини першого переводу та початком рамної рейки другого переводу;

–попутне розташування з різностороннім (схема 5) відхиленням від основної колії і конструкційною (d) вставкою між торцем хрестовини першого переводу та початком рамної рейки другого переводу.

Величина конструкційних вставок d у схемах 1, 2, 5 приймається за даними дод. В, залежно від призначення колії (головна, приймально-відправна, інша), швидкості руху цими коліями та умов проектування (нормальні, стиснені). У деяких випадках вставки у схемах 1, 2, 5 можуть бути розрахункови-

5

ми.

Розташування стрілочних переводів за схемами 3 і 4 має забезпечувати необхідну відстань e між осями паралельних колій, виходячи з чого визначається потрібна довжина розрахункових вставок:

– для схеми 3:

де e – відстань між осями колій;

b1 і b2 – відстань від центру кожного переводу до хвоста хрестовини;

а2 _ відстань від початку рамних рейок до центру стрілочного переводу (другого у з’єднанні);

α – кут хрестовини.

Величина e в межах корисної довжини суміжних колій приймається згідно з вихідними даними, а між окремими з’їздами та стрілочними вулицями – згідно з ПТЕ: eн =5,30 м – за нормальних умов, emin = 4,80 м – за стиснених

умов. Отримана довжина вставок p повинна бути не меншою за вказані в дод. В для відповідної схеми, в іншому випадку приймаються наведені мінімальні значення.

3.2. Правила і норми взаємного розташування стрілочних переводів і кривих ділянок колій

Між стрілочним переводом і суміжною кривою має вкладатися пряма ділянка колії, яка за способом визначення довжини може бути конструкційною (k) чи розрахунковою (f).

Основне призначення конструкційних ділянок полягає у забезпеченні узгодження параметрів колії стрілочного переводу та суміжної кривої. У кривих ділянках колії може передбачатися: улаштування перехідних кривих, підвищення зовнішньої рейки, поширення колії, параметри яких залежать від радіусу кривої, призначення колії та швидкості руху.

Призначення, прийняті позначення та вимоги до довжини прямих конструкційних ділянок наведені у табл. 3 і дод. Г.

Таблиця 3

Параметри прямих конструкційних ділянок між стрілочним переводом і суміжною кривою

6

Розрахункові ділянки (f) завжди мають місце в кінцевому з’єднанні, принципова схема якого наведена на рис. 2. Згідно з наведеною схемою, величина прямої ділянки між хрестовиною стрілочного переводу і початком кривої може бути визначена таким чином:

де E – проекція кінцевого з’єднання від центру переводу до вершини кута повороту (ВК) на вертикальну вісь, перпендикулярну осі колії;

ϕ – величина кута повороту кривої або кут нахилу ділянки f до осі колії;

T – тангенс кривої – відстань від ВК до початку або кінця кривої.

Рис. 2. Принципова схема кінцевого з’єднання.

Величина тангенса кривої визначається:

де R – радіус кривої.

Довжина розрахункових ділянок має бути не меншою за нормативну конструкційну довжину (табл. 3) відповідно до умов застосування. Порушення цієї умови потребує зміни параметрів проектування чи схемних рішень.

3.3. Аналіз горловини й визначення типів вставок між стрілочними переводами

Аналізуючи задану схему горловини й користуючись наведеними у дод. В схемами взаємного розташування стрілочних переводів, студент має сам визначити і навести на схемі відповідно конструкційні та розрахункові вставки. При цьому необхідно враховувати, що у схемах 1, 2, 5 конструкційні вставки можуть перетворюватися на розрахункові (але не менше мінімальних, які наведені у дод. В) у випадках:

7

а) якщо уявна зміна їх величини впливає на міжколійні відстані; б) якщо уявна зміна їх величини порушує умови взаємного розташування

інших стрілочних переводів; в) якщо вставка входить до замкнутого контуру, який утворює колійний

розвиток.

Простежимо викладене на конкретному прикладі.

За схемою 1 в горловині прикладу (рис. 1) розташовані переводи 1-9, 7- 21, 15-17. При цьому вставки 1-9, 15-17 не відповідають умовам перетворення на розрахункові, тому остаточно приймаються конструкційними і позна-

чаються d на робочій схемі горловини (рис. 3).

Вставка 7-21 входить до складу двох замкнутих контурів: 9-15-13-11-9 та 7-15-13-5-7, тому визначення її типу потребує додаткового аналізу, і на робочій схемі вона тимчасово позначається знаком питання (?).

Рис. 3. Робоча схема горловини

За схемою 2 в горловині прикладу розташовані стрілочні переводи 11-13, 23-25. Вставка 23-25 не відповідає умовам перетворення у розрахункову, тому приймається конструкційною (d).

Вставка 11-13 входить до складу контурів 9-15-13-11-9 та 7-15-13-5-7, тому позначається (?) до остаточного з’ясування її типу.

За схемою 3 в горловині прикладу розташовані переводи 1-3, 13-15, 1521, 21-23, 23-31, 25-27, 27-33, тому вставки між ними будуть розрахунковими

(р).

За схемою 4 в прикладі розташовані переводи 17-19, 37-39, 35-41 і вставки між ними будуть розрахунковими (р).

За схемою 5 розташовані переводи 13-35, 35-37, 31-33, 25-29, 3-31. При цьому вставки 13-35, 35-37, 31-33 не відповідають умовам перетворення на

8

розрахункові, тому приймаються конструкційними.

Вставка 3-31 входить до контуру 3-23-21-1-3 і визначення її типу (?) потребує додаткового аналізу.

Вставка 25-29 впливає на положення ЦСП29 і міжколійні відстані е2 та е3, тому перетворюється на розрахункову (р).

У перехресному з’їзді вставки між стрілочними переводами на основних коліях (9-7, 5-11), а також між стрілочними переводами і глухим пересіченням (5-7, 9-11) завжди будуть розрахунковими.

Для визначення типу вставок, які входять до замкнутого контуру, належить враховувати, що в контурах існує залежність між довжиною сторін. Тому конструкційної довжини може набувати лише тільки одна зі сторін контуру, а довжина іншої визначається залежно від першої. З досвіду, конструкційною слід вважати коротшу за довжиною сторону. У більшості випадків зазвичай вдається візуально визначити коротшу сторону замкнутого контуру і безпомилково визначити типи вставок.

Наприклад, контур 31-27-25-23-31 є рівнобічною трапецією з паралельними основами, коротшу основу якої (23-25) слід прийняти конструкційною, а сторону 31-27 – розрахунковою. При цьому відстань 31-33 визначається конструкційно (через вставку d), а відстань 27-33 і довжину вставки (р*) потрібно розраховувати за контуром.

У контурі 3-23-21-1-3 очевидно, що коротшою є сторона 1-21, а розрахунковою – 3-23. При цьому відстань 31-23 визначається за схемою 3, а відстань 3-31 і довжину вставки (р*) необхідно розраховувати виходячи з контуру.

Інколи буває складно визначити у контурі коротшу сторону, оскільки співвідношення між сторонами контуру залежить від його форми, призначення колій, величини міжколійних відстаней, марок хрестовин стрілочних переводів та інших факторів. У цьому випадку коротшу сторону і відповідно конструкційні й розрахункові вставки приймають гіпотетично, виходячи з принципової схеми горловини. Достовірність гіпотези покажуть результати розрахунків довжини вставок, які мають відповідати наведеним у дод. В величинам. Якщо розрахункова довжина вставки менша за допустиму, то конструкційною слід прийняти іншу сторону і заново виконати розрахунок вставок даного контуру.

Наприклад, контур 5-7-15-13-5 є паралелограмом, сторони якого 7-15 та 5-13 мають дорівнювати одна одній, але невідомо, яку з них слід приймати конструкційною. Попередньо приймається конструкційною сторона 7-15 з відповідною (d) вставкою 7-21, а сторона 5-13 і вставка 11-13 будуть розрахунковими (р*) за умовою цього контуру.

Вставки у кінцевих з’єднаннях між стрілочним переводом і початком кривої практично завжди будуть розрахунковими (f ), оскільки уявна зміна їх величини призводить до зміни міжколійної відстані.

Типи вставок наводяться за допомогою відповідних позначень на робочій

9

схемі горловини (рис. 3).

Довжина конструкційних вставок визначається згідно з дод. В залежно від умов завдання. При цьому спеціалізацію (призначення) колій слід визначати таким чином:

а) головні колії на заданій схемі нумеровані римськими цифрами (у прикладі колії І, ІІ);

б) колії, які мають вихід на головні, вважаються приймально-відправними

(колії 3–12);

в) тупикові колії, а також ті колії, які не мають виходу на головні, належать до інших (колії 14, 18).

У горловині прикладу довжина конструкційних вставок становить: d1-9 = d7-21 = d15-17 =12,50 м (схема 1, головна колія);

d23-25 = 6, 25 м (схема 2, приймально-відправні колії); d13-35 =12,50 м (схема 5, головна колія);

d35-37 = 6, 25 м (схема 5, приймально-відправні колії); d31-33 = 4,50 м (схема 5, інші колії).

4.ВИЗНАЧЕННЯ РОЗРАХУНКОВИХ ВСТАВОК

4.1.Розрахунок вставок між стрілочними переводами

Угорловині прикладу (рис. 3) за схемою 3 розташовані стрілочні переводи 15-21 і 23-31, вставки між якими визначаються за формулою (1). При цьому відстані e між осями бокових відхилень не пов’язані з конкретними заданими міжколійними відстанями, тому приймаються згідно з нормативами (п. 3.1) для нормальних умов проектування eн =5,30 м. Таким чином:

p15-21 = p23-31 = sineнα −2b = 0,1104335,30 −2 15,602 =16,789 м1)

Одиночні з’їзди між двома паралельними коліями являють собою окремий випадок взаємного укладання переводів за схемою 3, і розрахунок вставок здійснюється за формулою (1) з використанням заданої величини e між паралельними коліями. У прикладі одиночними з’їздами є з’єднання 1-3, 1315, 21-23, 25-27, у яких вставки розраховуються за допомогою (1):

p13-15 = sine6α −2b = 0,1104335,30 −2 15,602 =16,789 м; p1-3 = p21-23 = sine11α −2b = 0,1104336,00 −2 15,602 = 23,128 м;

p25-27 = sineнα −2b = 0,1104335,30 −2 15,602 =16,789 м.

1) У реальному проектуванні довжина рейкових рубок визначається з урахуванням зазорів у стиках рейок

10