道岔课程设计任务及指导书20150331

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（A3-CAD图）第二部分设计资料一、轨道条件钢轨50kg/m，标准长度L=12.5m，区间线路轨枕根数为1760根/公里，道岔类型为木枕I-甲，标准轨枕长度250cm，钢轨接头处的轨枕间距为440mm，转辙机械拉杆处轨枕间距为615mm。二、道岔型式（1）转辙器直线尖轨，跟端支距yg=144mm，跟端结构为间隔铁夹板连接，钢轨接头夹板长度lp=820mm，基本轨前端长度q=2646mm。（2）辙叉及护轨直线辙叉，道岔号码N=9，辙叉角α=6°20′25″，结构形式为钢轨组合式，辙叉前端长度n=1538mm，辙叉后端长度m=2050mm。（3）导曲线圆曲线形，不设超高。（4）辙叉跟端至末根岔枕的距离辙叉跟端至末根岔枕的距离L′=6225mm。三、物理参数列车侧向过岔动能损失允许值ω0≤0.65km2/h2，直向过岔动能损失允许值0≤9km2/h2。未被平衡的离心加速度容许值α0≤0.65m/s2。未被平衡的离心加速度增量容许值φ0≤0.5m/s3。四、过岔速度直向过岔允许最高速度Vz=90km/h。侧向过岔允许最高速度Vs=35km/h。五、道岔中的轨缝值尖轨跟端及辙叉趾端轨缝δ2=6mm，共余轨缝δ1=8mm。六、其它参数标准轨距S=1435mm，轮轨之间的游间δ=8mm，车辆全轴距l=18m，轮对主要尺寸如表1所示；尖轨尖端轨距S0=1450mm，轨头宽度b0=70mm，叉心实际尖端宽度b1=10mm。表1轮对主要尺寸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l0对于直线尖轨，转辙角β等于轮缘冲击角β，即：sVωββ0arcsin1°19′12″3565.0arcsin根据设计资料可知，尖轨跟端支距yg=144mm。则尖轨长度l0为：βylgsin06251″sin1°19′12144mm根据尖轨长度的取值原则，取标准长度L(L=12.5m)的整分数，以充分利用材料，所以尖轨长度l0取625025.1220Llm因此1°19′13″6250144arcsinarcsin0lyg2、计算基本轨前端长度q由设计资料可知，基本轨前端长度q=2646mm。3、计算基本轨后端长度q′取整个基本轨长lj为一个标准轨长L，即lj=12.5m，则36069′13″6250cos1°1-2646-12500cosβlqlq0jmm二、确定辙叉、护轨及翼轨的几何尺寸1、确定趾距nP和跟距mP根据设计资料可知，辙叉角α=6°20′25″，辙叉前端长度n=1538mm，辙叉后端长度m=2050mm，所以有：辙叉趾距17026°20′25″sin153822sin2nPnmm辙叉跟距22726°20′25″sin205022sin2mPmmm2、辙叉及护轨的间隔尺寸固定辙叉及护轨需要控制的间隔尺寸主要包括：固定辙叉咽喉轮缘槽宽度t1、查照间隔D1及D2、护轨轮缘槽tg和护轨各部分长度、翼轨轮缘槽tw和翼轨各部分长度、有害空间lh。A）固定辙叉咽喉轮缘槽宽度t1辙叉咽喉轮缘槽应保证具有最小宽度的轮对一侧车轮轮缘紧贴基本轨时，另一侧车轮轮缘不撞击辙叉的翼缘，如图1所示。其最不利组合需满足：minmaxmindTSt其中道岔轨距允许的最大正误差为3mm，轮对车轴弯曲导致内侧距减少2mm，取车辆轮计算，则：2221350314351t68mm为了避免扩大有害空间，t1不宜过宽，取t1=68mm。图1固定辙叉咽喉轮缘槽B）查照间隔D1及D2护轨作用边至心轨作用边的查照间隔D1应使最大宽度的轮对通过辙叉时，其一侧轮缘受护轨的引导，而另一侧轮缘不冲击叉心或滚入另一线，如图2所示。其最不利组合需満足：max1dTD考虑到车轴弯曲致使轮背内侧距增大2mm的影响，取(T+d)较车辆轮更大的机车轮进行计算，求得：139234213561Dmm13931Dmm图2查照间隔护轨作用边至翼轨作用边的查照间隔D2应使最小宽度的轮对直向通过辙叉时不被卡住，如图2所示。D2必须満足：min2TD取T较机车轮更小的车辆轮进行计算，并考虑到车轴弯曲致使轮背内侧距减小2mm的影响，求得：13482-13502Dmm13472DmmC）护轨轮缘槽如图2所示，护轨中间平直段轮缘槽tg1应保证D1不超出规定的容许范围，并由下式计算：211DStg式中，2mm为护轨侧面磨耗限度。取D1=1393mm，则：402-1393-1435211DStgmm为使车辆轮缘顺利进入护轨轮缘槽内，护轨平直段两端应分别设置缓冲段和开口段，如图2。缓冲段终端轮缘槽tg2应保证等同于咽喉轮缘槽的通过条件，即：tg2=t1=68mm。在缓冲段外端，再设开口段，开口段终端轮缘槽应保证线路轨距最大(即标准轨距加宽15mm，再考虑6mm的正误差，即Smax=1435+15+6=1456)的条件下，能顺利通过最小宽度的轮对，而不撞击护轨的终端开口。取(T+d)较机车轮更小的车辆轮进行计算，由此得：86）2-221350（-1456)(minmax3dTStgmm现行采用903gtmm。D）辙叉翼轨轮缘槽根据图2可知，辙叉翼轨平直段轮缘槽tw应保证查照间隔不超出规定的容许范围，即21DDtw采用不同的D1、D2组合，得到tw=1393-1347=46mm我国现行采用tw=46mm。辙叉翼轨轮缘槽也有过渡段和开口段，其终端轮缘槽宽度、缓冲段的冲角与护轨类似。E）有害空间lh辙叉有害空间长度lh采用下式计算：abtlhsin11式中，b1为叉心实际尖端宽度。因为Naacottan1≈sin1＝，所以上式可以近似表示为：lh≈(t1+b1)×N取t1=68mm，b1=10mm，得到9号道岔对应的有害空间长度lh=(68+10)9=702mm。F）护轨各部分长度护轨平直段长度x，应覆盖辙叉咽喉至叉心顶宽50mm处，外加两侧各延长一定长度C（C=100~300mm）的范围；缓冲段长度x1按两端轮缘宽度以及护轨缓冲角计算确定；开口段长度x2一般为150mm（如图2所示）。根据直向过岔速度要求，护轨缓冲段冲角gzβVω220sin9，得：3019099sinzgV即″1°54′36.77301arcsing取321sing得1°47′27″351arcsing护轨平直段x的计算如下：1062″tan6°20′255068tan501txmm取C=100mm，则平直段长度为x=x′+2C=1062+2150=1262mm。（注意：C=100~300mm，具体取多少，应使护轨开口段末端处距接头的距离D满足安装夹板的要求）护轨缓冲段段x1的计算如下：89632140-68sin121gggttxmm护轨开口段段x2的计算如下：护轨开口段长度x2=150mm。故护轨工作边延展长度为：335415089621262)(221xxxlgmm检算护轨开口段末端处距接头的距离D是否满足安装夹板的要求，即：410282021plDmm454″tan6°20′2550-100-150-698-2050tan5021CxxmDmm故满足要求D=454mm410mmG）翼轨各部分长度辙叉翼轨各部分的长度可比照护轨进行计算，翼轨缓冲段和开口段的轮缘槽以及翼轨冲角与护轨部分相同，即：68122tttgwmm9033gwttmm1°47′27″gw翼轨轮缘槽为tw应覆盖辙叉咽喉至叉心顶宽50mm处。计算图示如图3所示，θ表示辙叉咽喉至叉心尖端处翼轨与心轨的夹角。翼轨心轨心轨t1顶面宽度50mmαX1X2X3X4X5nmtwθ图3翼轨工作边延展长度由根据图3中的几何关系，可得：1°7′12″26°20′25″tan268268-46arctan222arctan11tgtttw取翼轨开口端X5=150mm，由翼轨各部分的延展长度54321XXXXXlw，可得：mm2844150″sin1°47′2746-6826°20′25″2sin50cos1°7′12″26°20′25″sin268）26°20′25″2sin68-1538（150sin2sin250cos2sin22sin2211检算翼轨开口段末端处距接头的距离D是否满足安装夹板的要求，即：410282021plDmm再由图3中的几何关系，可得：mm74668901501°47′27″cos″sin1°47′2746-6826°20′25″2sin50-2050150cossin2sin250-mcos2222w3w222232543ttttttXXXmD故满足条件D=746mm410mm三、选择导曲线半径1、求导曲线外轨半径0R由2plnK=1538+820/2=1948mm，取K的最小值Kmin=1948mm，则coscossin0gyKSR1838816°20′25″cos1°19′13″cos1446°20′25″sin194814350Rmm因圆曲线半径须取为10m整数倍，故取R0=180m=180000mm。因此5.18071721435+180000200SRRmm2、用0R反求后插直线长度Kmm2116″sin6°20′25144-）6°20′25″cos1°19′13″cos（5.180717-1435sincoscos0gyRSK将K取整，得K=2116mm。1948minKKmm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由R0=180000mm，轮轨之间的游间δ=8mm，车辆全轴距l=18m，侧向过岔允许速度Vs=35km/h，可求得：65.0/hkm11.035180000822022220sVRkm2/h2(满足要求)65.0m/s53.01800006.33510006.310000222022RVsm/s2(满足要求)5.0m/s28.0181800006.33510006.310000323033lRVsm/s3(满足要求)所以R0取180m(180000mm)时符合要求。四、计算道岔主要几何尺寸1、道岔理论全长Lt根据尖轨长度l0，转辙角β，辙叉角α，导曲线外轨半径0R，后插直线长度K的取值，可得：mm24145″cos6°20′252116″sin1°19′13-″sin6°20′255.180717″cos1°19′136250cossinsincos00KRlLt2、确定道岔实际全长LQ28849820502414526461mLqLtQmm3、确定道岔后长b1500928205026°20′25″tan2143522tan21mSbmm4、确定道岔前长a1384015009-28849bLaQmm五、配轨计算一组单开道岔，除转辙器、辙叉及护轨外，在其范围内一般有8根钢轨，应通过计算确定其配置长度及接头位置。配轨时应遵循以下原则：1）转辙器及辙叉的左右股钢轨基本长度，应尽可能一