CC BY
36
Проблематика транспортных систем
155
1. Кини Р. Л., Райфа Х. Принятие решений при многих критериях: предпочтения и замещения. - М.: Радио и связь, 1981. - С. 110-115.
2. Микони С.В. Теория и практика рационального выбора. - М.: Маршрут, 2004. - С. 327-335.
3. Микони С. В., Сорокина М. И. Использование когнитивной графики в системе многокритериальной оценки объектов // Вестник Томского гос. ун-та. - Вып.
1.- Томск, 2002. - С. 161-166.
4. http://www.pgups.ru/nauka/mikoni/
УДК 05.22.01 Ю. В. Федорова
ПРОБЛЕМА ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТИ ЗАВОДСКИХ СТРЕЛОЧНЫХ ПЕРЕВОДОВ
Поднимается вопрос о взаимозаменяемости заводских стрелочных переводов. Приводится анализ унификации путевых конструкций, проведенной в конце 60-х годов. Предлагается использование нового принципа взаимозаменяемости, когда за базовые элементы принимаются не полные размеры стрелочных переводов в осях, а по отдельности узлы стрелок и крестовин; для достижения заданной практической длины рассчитывается новая переводная кривая. Существует несколько методов изменения практических длин стрелочных переводов.
взаимозаменяемость, стрелочный перевод, унификация, переводная кривая, практическая длина.
Введение
Одним из направлений совершенствования стрелочного хозяйст -ва заводских железных дорог является постоянная работа по снижению числа разновидностей конструкций стрелочных переводов, что позволит сократить расходы на их изготовление и эксплуатацию.
Унификация путевых конструкций усложняется тем, что на путях промышленных предприятий продолжают работать стрелочные переводы различных типов, марок и эпюрных размеров даже в пределах каждой марки. Традиционные методы взаимозаменяемости стрелочных переводов не позволяют решить эту проблему.
1 Унификация и взаимозаменяемость
До середины прошлого столетия специалисты промышленного транспорта словно не замечали этой проблемы. Каждое министерство или ведомство, имевшее в своем распоряжении сеть железнодорожных путей,
ISSN 1815-588 X. Известия ПГУПС
2006/3
156
Проблематика транспортных систем
пользовалось стрелочными переводами, которые изготавливались в условиях многочисленных разрозненных мастерских. Вопрос о взаимозаменяемости изделий, выпускавшихся различными производителями стрелочной продукции, в те годы просто не рассматривался.
Впервые понятие «взаимозаменяемость» было включено в номенклатуру оценочных критериев при сравнении заводских путевых конструкций различных модификаций при разработке унифицированной серии стрелочных переводов в 1965 г. Ленпромтранспроектом. К тому времени число разновидностей стрелочных переводов превысило пятьдесят. В результате унификации их число удалось свести к тридцати, а в процессе последующей эксплуатации - снизить еще вдвое. Однако проблема взаимозаменяемости была решена лишь частично. Она снова возникает тогда, когда на место морально устаревших путевых устройств укладываются более совершенные конструкции, отличающиеся от заменяемых эпюрными размерами.
2 Новый принцип взаимозаменяемости
На кафедре «Промышленный и городской транспорт» Петербургского университета путей сообщения разработан новый принцип взаимозаменяемости стрелочных переводов, предусматривающий обеспечение компенсации разности эпюрных размеров стрелочных переводов посредством корректировки эпюр самих стрелочных переводов. Проведенные автором исследования показали, что, сохраняя неизменными наиболее сложные и дорогостоящие конструктивные элементы стрелочных переводов, каковыми являются узлы стрелок и крестовин в сборе с переводными брусьями, и увеличивая или уменьшая только расстояние между этими узлами, можно получить целое семейство переводов, отличающихся практическими длинами и обеспечивающих пропуск всех расчетных видов подвижного состава.
При этом для описания формы упорной нити переводной кривой может быть предложен целый ряд математических соотношений и каждой практической длине перевода будут соответствовать свои вполне определенные параметры описывающих функций.
Для практических целей могут быть предложены несколько методов увеличения или уменьшения практических длин стрелочных переводов.
2.1 Включение в ответвление переводов прямых вставок I
Включение в ответвления переводов прямых вставок l приводит к уменьшению радиусов R переводных кривых.
При увеличении практической длины прямая вставка имеет место со стороны стрелки (рис. 1):
2006/3
Proceedings of Petersburg Transport University
Проблематика транспортных систем
157
R
H cos p-L sin p
sin(a, -P)tg
a„-b’ 2
l =
L - R(sin a, - sin p) cos p
Рис. 1. Прямая вставка в ответвление со стороны стрелки
При уменьшении практической длины прямая вставка l располагается со стороны узла крестовины (рис. 2):
L sin a - H cos a
R =
sm(a -p)tg
a„-p
2
l = L - R(sin aii - sin p) cos a
п
где L = Lп - 1стр -1 кр - проекция переводной кривой на горизонтальную ось; H = S - к - уп - проекция переводной кривой на вертикальную ось;
Lп - необходимая практическая длина стрелочного перевода;
1стр - длина стрелки;
1кр - длина крестовины;
S - ширина колеи; к - величина корневого расстояния; уп - ордината переднего вылета крестовины; aH - угол в начале крестовины;
ISSN 1815-588 X. Известия ПГУПС
2006/3
158 Проблематика транспортных систем
b - угол в конце остряка.
Рис. 2. Прямая вставка в ответвление со стороны крестовины
2.2 Устройство перегиба рабочего канта ответвления
Устройство перегиба рабочего канта ответвления при изменении практической длины как в большую, так и в меньшую сторону обеспечивает увеличение радиуса переводной кривой, чем выгодно отличается от остальных методов.
Само по себе нарушение строго математического сопряжения участков ответвления в месте перегиба рабочего канта является недостатком этой схемы. Однако в условиях сравнительно невысоких скоростей движения поездов по территориям заводов этот недостаток не существенно влияет на условия прохода подвижного состава по ответвлениям переводов. Расчёты показывают, что даже если перегиб рабочего канта ограничивается величиной угла набегания на остряк перевода, он позволяет увеличить радиус R переводной кривой на 15-20%, что является положительным фактором с точки зрения плавности движения поездов.
При увеличении практической длины Ln стрелочного перевода угол а' перегиба имеет место в переднем стыке крестовины (рис. 3):
а'= а
п
2arctg — + Р;
L/
R =-------
sin(a п
L
а') - sin р
2006/3
Proceedings of Petersburg Transport University
Проблематика транспортных систем
159
Рис. 3. Угол перегиба в переднем стыке крестовины
При уменьшении практической длины угол 0' реводной кривой (рис. 4):
b'=
R =
2arctg — -ап -0;
L/
L
sin ап -sin(p + p')9
в переднем стыке пе-
где а' - угол перегиба рабочего канта ответвления в переднем стыке крестовины;
0' - угол перегиба рабочего канта ответвления в переднем стыке переводной кривой.
Рис. 4. Угол перегиба в переднем стыке переводной кривой 2.3 Укладка составной переводной кривой
Укладка составной переводной кривой из двух участков различных радиусов R и R2 исключает наличие прямых вставок в ответвлениях переводов и гарантирует строго математическое сопряжение всех участков ответвления без углов перегиба рабочих кантов. Варьи-
ISSN 1815-588 X. Известия ПГУПС
2006/3
160
Проблематика транспортных систем
рование практическими длинами стрелочных переводов обеспечивается здесь за счет изменения соотношения радиусов участков составной кривой, которые при каждом конкретном значении вычисляются по формулам (рис. 5):
R =
(V H2 + L2) sin(an - arctg H)
L
H H
sin(an -p) + sin(arctg-p) + sin(an - arctg—)
L L
a arctg H -p tg^—
^/Hг+— sin(arctgH -p )
L
R =
■ h H a a - arctgH
sin(an -p) + sin(arctg — p) + sin(an - arctg —) tg-------—
L L 2
Рис. 5. Составная переводная кривая из двух участков различных радиусов
2.4 Использование для описания переводной кривой кубической параболы
Использование для описания формы переводной кривой куби -ческой параболы вида y = ax3 + bx2 + cx + d обеспечивает плавное изменение радиуса рабочего канта ответвления, а сами коэффициенты параболы, полученные из начальных и граничных условий, гарантируют строгое математическое сопряжение переводной кривой
2006/3
Proceedings of Petersburg Transport University
Проблематика транспортных систем 161
с примыкающими рабочими кантами стрелки и крестовины без углов
перегиба рабочего канта ответвления (рис. 6):
-2Я + L(tg an + tg b);
т3 5
3Я - L(tg a п + 2tg b) L ’
c = tg b;
d = к.
Рис. 6. Параболическая переводная кривая
Заключение
При существующем уровне оснащенности служб пути вычислительной техникой данная методика может быть реализована в компьютерных программах, что позволит выполнять расчет, связанный с заменой переводов, силами работников предприятия без привлечения сторонних проектных организаций. Это будет способствовать ускоре -нию внедрения на действующих предприятиях новых объектов транспортной техники и повышению эффективности работы промышленного железнодорожного транспорта в целом.
Кроме того, при существующей плотности укладки путевых конструкций на заводских площадках соответствие эпюрных размеров заменяемых и новых стрелочных переводов позволит избежать затрат,
ISSN 1815-588 X. Известия ПГУПС
2006/3
162
Проблематика транспортных систем
связанных с изменением генеральных планов предприятий, которые неизбежны при наличии расхождений в эпюрных размерах переводов.
УДК 624.029 А. Ю. Шулайкин
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОЧНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛА
Рассмотрены общие положения определения предела прочности при сжатии и растяжении по ГОСТам. Предложены схемы, моделирующие линейное напряжённое состояние, которые дают наиболее точные значения предела прочности при осевом сжатии и растяжении.
разрушение, напряжённо-деформированное состояние (НДС), испытание, напряжение при разрушении.
Введение
В расчётах несущей способности строительных конструкций используются прочностные характеристики материала - предел прочности при сжатии и растяжении, методику определения которых регламентирует ГОСТ.
1 Предел прочности материала при сжатии
Разрушающая нагрузка при сжатии определяется путём испытания образцов-кубов. При этом в ГОСТе не оговариваются условия контакта образца с плитами пресса. Но, как известно, наличие сил трения на опорных поверхностях влияет на вид напряжённого состояния. Кроме того, в угловых точках куба в месте контакта образца с плитой пресса возникает концентрация напряжений. В результате испытуемый образец находится, как минимум, в условиях плоского напряжённого состояния, хотя прочность материла образца в общем случае по ГОСТам [1], [2], [3] вычисляется как для линейного НДС по классической формуле:
s
(сж) пч
(1)
где F - разрушающая нагрузка;
А - площадь рабочего сечения образца.
2006/3
Proceedings of Petersburg Transport University
