Đang tải... (xem toàn văn)
Bài tập đường sắt và lời giải
CHƯƠNG TÍNH SỨC KÉO ĐẦU MÁY Khái niệm chung: Ví dụ: lực kéo tồn phần có trị số 385500 N tác dụng vào đồn tàu có trọng lực (P+Q).g = 65000 KN lực kéo đơn vị f = 385500/65000 = 5,93 N/KN Lực cản chuyển động: Ví dụ: Tính lực cản tồn phần đồn toa xe hàng trục Liên Xơ có khối lượng 5600 thời điểm V = 60 km/h biết khối lượng bì toa trục 22 tấn, khối lượng tính tốn toa trục 62,5 β = 0,9 Giải: qcabi = 22 + 0,9.62,5 = 78,25 q0 = = 19,56 tấn/trục 3,0 + 0,1.60 + 0,0025.602 w0"(4) = 0,7 + = 1,52 (N/KN) 19,56 W0" = w0".Q.g = 1,52.5600.9,81 = 73502 (N) Ví dụ: Tính lực cản đơn vị bình quân tàu hàng trường hợp mở máy đóng máy V = 60 km/h đoàn tàu bao gồm 30% số toa trục khối lượng toa (cả hàng bì) 30 tấn, 40% số toa trục khối lượng toa (cả hàng bì) 80 tấn, 30% số toa trục khối lượng toa (cả hàng bì) 126 Khối lượng đoàn toa xe 3000 kéo đầu máy TE10 có tổng khối lượng 258 tấn, toa xe Liên Xô Giải: Lực cản đơn vị đầu máy mở máy w'0= 2,2+0,01V+ 0,0003V2= 2,2 + 0,01.60 + 0,0003.602 = 3,88(N/KN) Lực cản đơn vị đầu máy đóng máy w'0đ= 2,4 + 0,011V + 0,00035V2 = 2,4 + 0,011.60 + 0,00035.602 =4,32 (N/KN) Lực cản đơn vị toa trục Lực cản đơn vị toa trục Lực cản đơn vị toa trục Ta có tỷ lệ theo khối lượng loại toa xe Kiểm tra Σαi = 0,11 + 0,41 + 0,48 = Lực cản đơn vị bình qn đồn toa xe w"0= α2w"0(2)+ α4w"0(4)+ α6w"0(6)= 0,11.3,6+0,41.1,6+0,48.1,65=1,85 (N/KN) Lực cản đơn vị bình quân tàu hàng mở máy Lực cản đơn vị bình quân tàu hàng đóng máy Ví dụ: Nếu đồn tàu có khối lượng 6000 chạy dốc 5‰ wi = (N/KN) Wi = (P+Q)g.wi = 6000.9,81.5 = 294300 N Ví dụ: Hãy xác định lực cản đường cong dốc dẫn xuất đoạn tuyến sau biết ltàu = 400m, đường khổ 1000 mm Giải: wr = ir = 0,5 ‰ Chiều lên dốc ik = + 0,5 = 5,5‰ Chiều xuống dốc ik = -5 + 0,5 = -4,5‰ wr = ir = 0,4‰ Chiều lên dốc ik = + 0,4 = 6,4‰ Chiều xuống dốc ik = -6 + 0,4 = -5,6‰ Lực Hãm Đồn Tàu : Ví dụ: Một đồn tàu có loại toa xe với Q = 3000 gồm: - toa xe chở hàng trục hãm phía (phanh đơn) có K1 = 65 KN/trục - 15 toa xe rỗng trục hãm phía (phanh đơn) có K2 = 35 KN/trục - 10 toa xe chở hàng trục hãm hai phía (phanh kép) có K3 = 65 KN/trục Hãy tính lực hãm đơn vị đoàn tàu chạy với vận tốc 60 km/h, toa xe dùng má phanh gang có kt = 17,5 KN/trục Giải: a Tính lực hãm theo phương pháp thơng thường Trước hết tính: + nhóm toa xe thứ ta có: + nhóm toa xe thứ hai ta có: + nhóm toa xe thứ ba ta có: Như lực hãm tồn phần đồn tàu là: b Tính theo phương pháp dẫn xuất (thu gọn) Trước hết tính: + nhóm toa xe thứ tính lực nén tính tốn cho trục bánh: + nhóm toa xe thứ hai tính lực nén tính tốn cho trục bánh: + nhóm toa xe thứ ba tính lực nén tính tốn cho trục bánh: Lực hãm toàn phần đoàn tàu là: Kết luận: Từ hai phương pháp khác hẳn nhận kết song rõ ràng phương pháp thu gọn đơn giản Ví dụ: Xác định lực hãm điều hồ cần thiết với đoàn tàu đầu máy BL80 kéo có (P+Q) = 3800 tấn, ik = -10‰, V = 75 km/h, w0đ = 2,3 N/KN Bct = (P+Q)g(ik - w0đ) = 3800.9,81.(10 - 2,3) = 281586 (N) LỰC KÉO VÀ ĐẶC TÍNH LỰC KÉO CỦA ĐẦU MÁY PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN CHUYỂN ĐỘNG CỦA ĐỒN TÀU Ví dụ: Ở thời điểm đường tàu chạy lên dốc 4‰ với V = 40 km/h thời điểm có fk - w0 = (N/KN) sau phút: V = 40 + 2.r.1 = 40 + 2(fk - w).1 = 40 + 2(fk - w0 - wi).1 = 40 + 2(5 - 4).1 = 42 km/h Khi tốc độ tăng lực kéo bám F k giảm (do ψ giảm) lực cản W tăng, ví dụ qua phút (fk - w0) = (N/KN) r = V = 42 km/h Ví dụ: Xác định khối lượng đồn tàu đầu máy 2TE116 kéo lên dốc ip = 12‰ biết Vp = 24,2 km/h, Fkp = 487970 N , P = 271 tấn, toa xe trục có q0 = 18 tấn/trục Giải: Tính theo cơng thức gần đúng: Q= − 271 = 3529 (tấn) Ví dụ: Hãy xác định hệ số sử dụng tải trọng đoàn tàu η biết đoàn tàu bao gồm 40% toa trục có qbì = 22 tấn, qt t=62 tấn, β = 0,9 ; 60% toa trục có q bì = 21,7 tấn, qt t=50 tấn, β = 0,85 Giải: Trước hết ta tính khối lượng toa bì: q1 = 22 + 0,9.62 = 77,8 q2 = 21,7 + 0,85.50 =64,2 Ví dụ Hãy kiểm tra khối lượng đoàn tàu đầu máy VL80 kéo theo điều kiện khởi động biết đoàn tàu bao gồm 40% khối lượng toa trục bi cầu, lại toa trục bi trượt Cả hai loại toa có q0 = 18 tấn; ip = 9‰; Vp = 44,3 km/h; Fk(kđ) = 650010N; Fkp = 475785 N; P = 184 Giải: Như độ dốc lớn mà đoàn tàu có Q = 4400 khởi động là: Kết luận: đồn tàu có khối lượng tính với dốc hạn chế i p = 9‰ kéo đầu máy VL80 khởi động chí dừng dốc 9‰ Ví dụ: Với đầu máy 2TE10L điều kiện chuẩn có Fkp = 502270 N với t0kk = 300C; áp suất khơng khí A = 700mm thuỷ ngân Ftkp = 502270.(1- 0,050 - 0,086) = 433600 N Khối lượng đoàn tàu có ip = 9‰; P = 258 tấn; w"0 = 2,31 (N/KN); w'0 = 1,38 (N/KN) thì: + Trong điều kiện tiêu chuẩn: Q= = 4650 + Trong điều kiện khác tiêu chuẩn: Q= = 3980 CHƯƠNG BÌNH ĐỒ VÀ TRẮC DỌC ĐƯỜNG SẮT Yếu tố bình đồ đường sắt khu gian Ví dụ: Rhc = 75 m cho đầu máy loại nhỏ Rhc = 150 m cho đầu máy loại lớn Ví dụ: đồn toa xe có khối lượng 4700 xác định theo điều kiện chuyển động dốc hạn chế ip với vận tốc lâm giới V p = 24 km/h, kéo đầu máy 2TE10L có khối lượng 258 Vận tốc đoàn tàu chân dốc 60 km/h đoạn lên dốc có chiều dài 2100m Tính độ dốc quán tính lớn biết Fktb = 302148N ; w0tb = 1,8 N/KN Giải: đường khôi phục hay cải tạo, dẫn đến khối lượng cải tạo lớn có dốc cá biệt lớn ip tức lợi dụng động để vượt đường sắt khổ 1435, khổ 1000, đường chuyên dùng làm nói chung không thiết kế dốc lớn dốc hạn chế cách lợi dụng động đồn tàu Ví dụ: Tính chiều sâu đào đất điểm đổi dốc B biết cao độ mặt đất thiên nhiên 350,5 m, cao độ thiết kế 346,36 m, i1 = 5‰, i2 = -3‰, Rđ = 10000 m Giải: Tại điểm B có: Cao độ thiết kế điểm B sau bố trí đường cong nối dốc đứng 346,36 - 0,08 = 346,28 m Chiều sâu đào đất điểm B 350,5 - 346,28 = 4,22 m PHẦN II : KẾT CẤU TẦNG TRÊN ĐƯỜNG SẮT, NỀN ĐƯỜNG SẮT CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ ĐƯỜNG RAY Ví dụ: đầu máy D12E có hai giá chuyển hướng, giá có hai trục, cự ly cố định L khoảng cách hai trục giá chuyển hướng ðầu máy D18E có hai giá chuyển hướng , giá có ba trục, cự ly cố định L khoảng cách hai trục giá chuyển hướng, cự ly toàn L tb trục khoảng cách hai trục (Hình 2-4) Hình 2-4 Xác định chiều dài phận toa xe Trong Lk- chiều dài thân toa xe Ln- chiều dài toàn giá xe Lc- chiều dài toa xe L0- khoảng cách trục cố định Ví dụ 1: Tính cự ly ray tối ưu đường cong bán kính R = 200 m để đầu máy có hai trục cự ly cố định chuyển động qua đường cong Số liệu đầu máy: bán kính bánh xe r = 500 mm chiều dài cự ly cố định L o = 2400 mm, chiều rộng phía đơi bánh tmax= 927 mm, chiều dày phụ thêm gờ bánh xe m max= mm, chiều dày gờ bánh xe hmax = 30 mm Sơ đồ tính tốn hình 2-11 Theo cơng thức (2-4)ta có: Lấy b1= 17 mm Trong đó: Tính đường tên ray lưng theo công thức (2-3): Cự ly ray tối ưu: S = qmax+ fH+ mm ≤ Smax S = (tmax+ 2mmax+2hmax) + fH+ mm S = (927 + + 2x30) + 15 + = 1006 mm ≤ Smax=1020 mm Để đảm bảo loại đầu máy khác chuyển động qua đường cong, ta lấy S = 1020 mm tương ứng R = 200 m theo quy phạm kỹ thuật khai thác đường sắt VN 1999 Ví dụ 2: Tính cự ly ray tối ưu đường cong có bán kính R = 200 m đầu máy có trục cự ly cố định Số liệu đầu máy: cự ly cố định L =1650x2 = 3300 mm, bán kính bánh xe r = 1016:2 = 508 mm, tổng độ xê dịch ngang trục ∑ỗ = mm Sơ đồ tính tốn hình 2-13 Tính b1 theo cơng thức: Trong l = L0 = 3300 mm t = 10 mm; tgt = tg700 = 2.747 S0 = 1000 mm Tính fH theo cơng thức (2-3) 1999 S = (tmax+2hmax+2µmax)+fH+4mm-∑ỗ S = (927+2x30+0)+28+4-3=1016 mm < Smax = 1020 mm Ta lấy S = 1020 mm tương ứng R = 200 m theo quy phạm KTKTđường sắt VN Ví dụ 3: Tính cự ly ray tối ưu đường cong có bán kính R = 200 m đầu máy có trục cự ly cố định Bán kính bánh xe r = 600 mm; cự ly cố định L = 1350x3 = 4050 mm Sơ đồ tính tốn hình 2-14 Theo cơng thức (2-4) ta có: Lấy b1= 28 mm Trong đó: l = L0- i = 4050 – 1350/2 = 3375 mm r = 600 mm tgt = tg700=2.747 S0 = 1000 mm Theo cơng thức (2-8) ta có: Trong đó: i = 1350/2 = 675 mm S= 1020 mm tương ứng với R = 200 m (Quy phạm KTKT đường sắt) Tính fH theo cơng thức (2-3), tính fB theo cơng thức (2-7): Ta có: S = qmax + fH – fB + mm S = 987 + 28 -1 + = 1018 mm < Smax = 1020 mm Ta dùng cự ly ray S = 1020 mm tương ứng với R = 200 m theo quy phạm KTKT đường sắt VN 1999 Ví dụ 4: Tính cự ly ray nhỏ cho phép đường cong bán kính R = 200m để đầu máy có trục cự ly cố định chuyển động đường cong Bán kính bánh xe đầu máy r = 508mm; tmax = 927mm; hmax = 30mm; cự ly cố định Lo = 2028mm Sơ đồ tính tốn hình 2-15 Tính b1 theo cơng thức (2-4) b2 theo cơng thức (2-8) ta có: Trong đó: λ = i = 2028/2 = 1014mm t = 10mm; So = 1000mm tgτ = tg70o = 2,747 Tính đường tên ray lưng fH đường tên ray bụng fB : Tính cự ly ray nhỏ cho phép S: Smin = qmax + fH -fB + 4mm + δmin Smin = (tmax +2µmax+ 2hmax ) + fH -fB + 4mm + δmin ≤ Smax Smin = (927 + + 2.30) + 2,6 - 2,5 + + 11 = 1002mm