道岔课程设计任务及指导书0331.doc

Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date道岔课程设计任务及指导书20150331一 设计任务与要求：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=6°2025，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00.65km2/h2，直向过岔动能损失允许值9km2/h2。未被平衡的离心加速度容许值00.65m/s2。未被平衡的离心加速度增量容许值00.5m/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2=6mm，共余轨缝1=8mm。六、其它参数标准轨距S=1435mm，轮轨之间的游间=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，转辙角等于轮缘冲击角，即：根据设计资料可知，尖轨跟端支距yg=144mm。则尖轨长度l0为： 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 m因此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 mm二、确定辙叉、护轨及翼轨的几何尺寸1、确定趾距和跟距根据设计资料可知，辙叉角=6°2025，辙叉前端长度n=1538mm，辙叉后端长度m=2050mm，所以有：辙叉趾距 mm辙叉跟距 mm2、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：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：68 mm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：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： mm mm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：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： mm mmC）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： 式中，2mm为护轨侧面磨耗限度。取D1= 1393mm，则： mm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： mm现行采用mm。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，即采用不同的D1、D2组合，得到tw=1393-1347=46 mm 我国现行采用tw=46 mm。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：式中，b1为叉心实际尖端宽度。因为，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=702 mm。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=100300mm）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9，得：即取得护轨平直段x的计算如下： mm取C=100 mm，则平直段长度为x=x+2C=1062+2150=1262 mm。（注意：C=100300mm，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： 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：mm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：mm mm故满足要求 D=454 mm>410 mmG）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：mmmm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，表示辙叉咽喉至叉心尖端处翼轨与心轨的夹角。图3 翼轨工作边延展长度由根据图3中的几何关系，可得：取翼轨开口端X5=150mm，由翼轨各部分的延展长度，可得：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：mm再由图3中的几何关系，可得：故满足条件 D=746mm>410mm三、选择导曲线半径1、求导曲线外轨半径由=1538+820/2=1948mm，取K的最小值Kmin=1948mm，则mm因圆曲线半径须取为10m整数倍，故取R0=180m=180000mm。因此mm2、用反求后插直线长度K将K取整，得K=2116mm。mm又知，一般要求K=24m，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=8mm，车辆全轴距l=18m，侧向过岔允许速度 Vs=35km/h，可求得：km2/h2 (满足要求)m/s2 (满足要求)m/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，辙叉角，导曲线外轨半径，后插直线长度K的取值，可得：2、确定道岔实际全长LQmm3、确定道岔后长bmm4、确定道岔前长amm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，应尽可能一致，以简化基本轨备件的规格，并有利于左右开道岔的互换；2）连接部分的钢轨不宜过短，小号码道岔钢轨长度一般不应小于4.5 m，大号码道岔不应小于6.25 m；3）应保持接头相对，便于岔枕布置，并应考虑安装轨道电路绝缘接头的可能性；4）充分利用整轨、标准缩短轨、整轨的整分数倍的短轨，做到少锯切，少废弃，选择钢轨利用率较高的方案。已知：直股和曲股基本轨长，尖轨尖端轨距S0=1450mm，可求得：mm取：，（注意：l2，l4，l6，l8可以保持不变，但l1，l3，l5，l7应根据自己的计算结果调整）六、导曲线支距计算以导曲线起点为坐标原点，以直线基本轨作用边为横坐标，自坐标原点开始令导曲线上各支距测点的横向坐标依次为2000mm整数倍。可得相应的支距为：式中，的值可以由下式计算：终点处，sin(atan(1/9)=144/6250+xn/180717.5，即xn=15793.2mm计算结果见表2。表2 导曲线支距计算表0200040006000800010000120001400015793.2计算结果复核：终点处支距为：=1435-2116×sin(atan(1/9)=?mm，故计算结果正确。七、配置岔枕1、轨枕伸出钢轨的长度Mmm2、确定岔枕的间距为使道岔的轨下基础具有均匀的刚性，道岔的间距应尽可能保持一致。转辙器和辙叉范围内的岔枕间距，通常采用0.9倍区间线路的枕木间距，其它部位取为0.951倍。道岔钢轨接头处的岔枕间距应与区间线路同类型钢轨接头处轨枕间距保持一致，并使轨缝位于间距的中心。铺设在单开道岔转辙器及连接部分的岔枕，均应与道岔的直股方向垂直。辙叉部分的岔枕，应与辙叉角的角平分线垂直，从辙叉趾前第二根岔枕开始，逐渐由垂直角平分线方向转到垂直于直股的方向。岔枕的间距，在转辙器部分按直线上股计量，在导曲线及转向过渡段按直线下股计量，在辙叉部分按角平分线计量。轨枕间距按如下六个部分进行计算。（注意：此部分的数据仅供参考，具体应根据自己的数值计算，且务必注意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）(1) q段即按间距为500和495配置4根轨枕。(2) 段即按间距为××和××配置××根轨枕。 (3) 与之间即按间距为××和××配置××根轨枕。 (4) 段即按间距为××和××配置××根轨枕。 (5) 段即按间距为××和××配置××根轨枕。 (6) 之后=4850-532.5×2-1435×2/cos(atan(1/9)=897/2=897/2/tan(/2)=81008100-2054-220=5823即按间距为××和××配置×××根轨枕。3、岔枕长度岔枕长度在道岔各个部位差别很大。岔枕端部伸出钢轨工作边的距离M应与区间线路基本保持一致。在道岔范围内，普通轨枕长度为250cm，其余按260cm480cm递增，共分12级，级差为20cm，根据M值确定各段的岔枕的长度。集中若干长度相近者为一组，相差不应超过岔枕标准级差的二分之一。详见“直线尖轨直线辙叉50kg/m钢轨9号单开道岔平面布置图”-