Материал: Занятие _8 -Расчет высоты сортировочной горки

Практическое занятие №8 «Расчет высоты сортировочной горки»

Актуальность. При эксплуатации сортировочных устройств инженерно-техническим работникам необходимо периодически выполнять оценку соответствия технических параметров сортировочной горки установленным нормативам. В процессе эксплуатации сортировочных горок происходят различные деформации земляного полотна и верхнего строения пути, достаточно часто образуются просадки отдельных участков железнодорожного пути и, соответственно, отклонения фактического продольного профиля от проектной линии. В результате этого изменяется динамика скатывания отцепов, что приводит к ухудшению показателей работы горки. В этой связи на горочных станциях с периодичностью не менее одного раза в три года осуществляется инструментальная съемка плана и продольного профиля горочной горловины и сортировочных путей подгорочного парка и производится оценка соответствия фактической конструкции горки проекту, в первую очередь ее высоты.

Кроме того, при расследовании различных аварийных ситуаций на горке, в том числе случаев повреждения (боя) вагонов, производится проверочный расчет высоты сортировочной горки и дается оценка соответствия ее технических параметров Правилам и нормам. В этой связи, инженерам путей сообщения по специальности «Эксплуатация железных дорог» необходимо понимать смысл этих проверочных расчетов и уметь выполнять их самостоятельно.

Цель занятия: изучить терминологию и понятия высоты сортировочной горки, освоить метод определения расчетной высоты горки.

Вопросы:

1. Общие положения

2. Формулировка задачи

3. Расчет высоты сортировочной горки

1 Общие положения

В соответствии с нормами различают наличную и потребную высоту сортировочной горки.

Наличной высотой сортировочной горки ( ) называется разность высотных отметок вершины горки и расчетной точки на наиболее трудном по условиям скатывания подгорочном пути (рисунок 1). Определяется для существующих (эксплуатируемых) горок.

Рисунок 1 – Схема к определению величины (на рисунке Н_г)

Потребная высота сортировочной горки ( ) – это расчетная характеристика, при которой результаты скатывания расчетных бегунов в установленных условиях соответствуют нормативным требованиям. Определяется при проектировании и должна удовлетворять условиям:

1. Расчетная потребная высота H_р (минимальная) – должна обеспечивать докатывание расчетного бегуна (РБ) в неблагоприятных условиях скатывания до расчетной точки (РТ). Определяется суммарной работой сил сопротивления движению расчетного плохого бегуна (теряемой им энергии) от вершины горки до РТ.

2. Конструктивная потребная высота Н_к (максимальная) – должна обеспечивать реализацию максимальных и по возможности равных значений расчетной скорости роспуска¹ на разделительных элементах расчетного маршрута скатывания. Определяется с учетом наиболее полного использования допускаемой скорости входа расчетного очень хорошего бегуна на тормозные позиции в благоприятных условиях скатывания. Итоговая конструктивная высота горки должна удовлетворять условию:

, (1)

В противном случае принимается:

, (2)

Для оценки конструкции существующей сортировочной горки необходимо для каждого сортировочного пути определить:

• наличную высоту горки ;

• расчетную высоту горки H_р;

• конструктивную высоту горки Н_к.

При проектировании новой горки рассчитывают только потребную высоту горки (H_р и Н_к).

В рамках данного практического занятия необходимо определить только расчетную высоту горки H_р. Конструктивная высота горки Н_к будет определена на основании результатов моделирования скатывания расчетного бегуна (РБ) на ЭВМ.

2 Формулировка задачи

Формула для определения расчетной высоты горки (далее по занятию высота горки) выбирается в зависимости от мощности горки.

Так для ГПМ, ГБМ и ГСМ расчет ведется по формуле:

, (3)

где , , – средние значения потери удельной энергии при преодолении сопротивлений движению (основного, от стрелочных переводов и кривых, воздушной среды и ветра), м эн. в.;

– потеря удельной энергии при преодолении сопротивления от снега и инея, м эн. в.;

– удельная энергия, соответствующая установленной скорости роспуска, м эн. в.

Для ГММ расчет ведется по формуле:

, (4)

При проектировании горок в районе со сложными метеорологическими условиями (сильными и постоянными ветрами преимущественно одного направления) расчет выполняется по специальной методике, изложенной в Правилах и нормах проектирования сортировочных устройств.

Расчет высоты сортировочной горки H_р выполняется по трудному пути в неблагоприятных условиях.

За расчетный бегун принимается крытый четырехосный вагон². Масса РБ принимается на основании анализа структуры перерабатываемого вагонопотока:

• если поток смешанный (число легковесных вагонов более 10%), то вес РБ определяется как средневзвешенное значение в выделенной группе легковесных вагонов;

• если поток груженый (число легковесных вагонов менее 10%), то вес РБ определяется как средневзвешенное значение в группе, состоящей из вагонов легкой и средней весовой категории (около 10%).

На практическом занятии ставится задача определения величины H_р для исходных данных задания на выполнение курсовой работы для трудного пути горочной горловины. В курсовом проектировании и при выполнении данного практического занятия за расчетный очень плохой бегун (ОП РБ) принимается порожний крытый четырехосный вагон с массой тары 22 т.

3 Методика расчета высоты сортировочной горки

Исходные данные для расчета:

– мощность горки (определена в занятии 1);

– параметры плана трудного пути горочной горловины (определены в занятии 7);

– параметры расчетного бегуна ОП (порожний крытый четырехосный вагон с массой тары 22 т);

– параметры метеорологических условий для неблагоприятных условий скатывания РБ (скорость и направление встречного ветра, средняя и минимальная температуры наружного воздуха для расчетного неблагоприятного месяца) – принимаются по заданию на курсовую работу.

Фактически задача сводится к определению работы сил сопротивления, действующих на отцеп при скатывании с горки по трудному пути в неблагоприятных условиях:

Расчет удельной работы силы основного сопротивления производится по формуле:

, (5)

где – среднее значение основного удельного сопротивления движению вагонов для легкой весовой категории вагонов, принимаемое равным 1,75 кгс/тс (согласно Правилам и нормам проектирования сортировочных устройств);

– длина расчетного маршрута от ВГ до РТ по трудному пути, м.

Результаты расчета для трудного пути можно взять из таблицы по определению легкого и трудного пути (см. занятие 7).

Расчет удельной работы силы сопротивления от стрелочных переводов и кривых производится по формуле:

, (6)

где l_i – длина i-го расчетного участка (рисунок 2), м;

∑α – сумма углов поворота кривых, включая стрелочные углы, на расчетном участке, град.;

n – число стрелочных переводов на расчетном участке;

v_i – средняя скорость движения вагонов на i-ом участке горки (м/с), устанавливается в соответствии с нормами по таблице 1.

Рисунок 2 – Схема деления горочной горловины на расчетные участки

Таблица 1 – Средняя скорость движения РБ по различным участкам горки

Расчет удобно вести по форме таблицы 2.

Таблица 2 – Пример расчета величины для трудного пути № 13

Результаты расчета для трудного пути можно взять из таблицы по определению легкого и трудного пути (см. занятие 7).

Расчет удельной работы силы сопротивления от воздушной среды и ветра производится по формуле:

, (7)

где l_i – длина i-го расчетного участка, м;

– среднее значение удельного сопротивления движению РБ от воздушной среды и ветра на i-ом расчетном участке, кгс/тс.

Расчет удельного сопротивления движению вагона от воздушной среды и ветра w_св ведется по формуле:

, (8)

где c_x – коэффициент воздушного сопротивления одиночного вагона (определяется интерполяцией по данным таблицы 3 после расчета угла α, определяемого по формуле 11);

S – площадь поперечного сечения (мидель) одиночного вагона, м² (определяется по таблице 3);

q – вес вагона, тс (принимается 22 тс, что соответствует весу очень плохого бегуна);