【正文】 計(jì)算開始，然后逐步擴(kuò)展。 主要包括蒸汽機(jī)車蒸汽壓力和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)的慣性力以及過量平衡錘的離心力等產(chǎn)生的；由于車輪踏面不圓順或車輪安裝偏心引起的；軌道不平順，諸如軌面單獨(dú)不平順、軌縫；錯(cuò)牙和折角等導(dǎo)致產(chǎn)生的，由不平順產(chǎn)生的附加動(dòng)壓力隨不平順的長度、深度及行車速度、軸重等的不同而變，嚴(yán)重時(shí)可達(dá)靜輪載的 13倍。 4．不考慮軌道本身的自重。由于鋼軌的抗彎剛度很大，而軌枕鋪的相對(duì)較密，這樣就可近似地把軌枕的支承看作是連續(xù)文承、從面進(jìn)行解析性的分析。由于實(shí)際的軌枕支承是有一定間距的，且碎石道床并不是連續(xù)介質(zhì)，一根軟枕的少許下沉，對(duì)相鄰軌枕影響較小，所以文克爾假設(shè)對(duì)于分析軌道問題來說還是比較適合的。k值一船在 。與所受的彎矩成正比。 (三 )道床系數(shù) C 道床系數(shù)是表征道床及路基的彈性特征，定義為使道床頂面產(chǎn)生單位下沉?xí)r所需施加于道床項(xiàng)面的單位面積上的壓力，量綱為力 /長度 3。由鋼軌彎矩 M 和枕上壓力及的表達(dá)式 (39)(3—10)可以看出 M 和 R 的分布不是由 u或 EI 單獨(dú)決定的，而是決定于比值 u／ EI，當(dāng) K 值較大，基礎(chǔ)相對(duì)較硬時(shí)，則 R較大、 M 較小，且向兩側(cè)衰減較快，荷載影響的范圍較小；相反，如果鋼軌的彎曲剛度 EI 較大，而基礎(chǔ)相對(duì)較軟，則荷載的影響將與上述情況相反。 概述 所謂結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析的準(zhǔn)靜態(tài)計(jì)算，名義上是動(dòng)力計(jì)算，而實(shí)質(zhì)上則是靜力計(jì)算。 一般用速度系數(shù) a 表示動(dòng)載增量與靜輪載之比，可以寫作： （ 324） 則 速度系數(shù) a 與軌道狀態(tài)，機(jī)車類型等有關(guān)．可以通過大量試驗(yàn)確定。的計(jì)算公式。力。 沿著橢圓面的法向壓應(yīng)力 q，按半橢圓體規(guī)律分市： 輪軌接觸產(chǎn)生的剪應(yīng)力，根據(jù)前蘇聯(lián) 教授的研究，最大剪應(yīng)力發(fā)生在輪軌接觸面以下的某一深度，其值約為： (334) 在接觸面以下發(fā)生最大剪應(yīng)力的深度 h和半軸 a 及 b0的大小有關(guān)。 檢算中間截面負(fù)彎矩 Mc 時(shí)，采用圖 3— 12所示的道床支承方式，即軌枕中部為部分支承，道床支承反力取全支承時(shí)的 3/4。=95cm(適用 I型枕 )；中間不掏空時(shí) e39。由圖中 可求得 根據(jù) h h2將道床劃分為三個(gè)區(qū)域．三個(gè)區(qū)域中應(yīng)力計(jì)算的公式也不相同。車輪越過接頭后 1/41/2ms 時(shí)間內(nèi)，出現(xiàn)第一個(gè)力的蜂值 P1，這是個(gè)高頻力。接頭錯(cuò)牙為 h。坐標(biāo)及符號(hào)規(guī)定為：輪軌各自的坐標(biāo)原點(diǎn)為開始接觸瞬間輪軌各自的重心位置，輪軌位移均以向下為正?，F(xiàn)將輪軌系統(tǒng)簡化為單自由度MuKt系統(tǒng)，如圖 319所 示。該理論直至 60年代一直作為唯 — 的方法，用于機(jī)車車輛曲線通過的分析。這是 — 種有幾何約束的平面運(yùn)動(dòng)。但此時(shí)卻多了一個(gè)導(dǎo)向力 (或說約束力，為未知量，所以計(jì)算模型是一個(gè)自由度兩個(gè)未知量的力學(xué)問題，需用兩個(gè)獨(dú)立的平衡方程求解。 式 (3一 62)是只含一個(gè)未知量 xl的超越方程，需用試算法術(shù)解。另外，未考慮輪對(duì)的偏載效應(yīng)、對(duì)計(jì)算結(jié)果也有一定影響。 在車輪產(chǎn)生大蠕滑以至打滑的情況下，蠕滑力趨向飽和、最大的蠕滑力即庫侖摩擦力。決定。量值很小，這就有可能形成一個(gè)順時(shí)針方向的力矩，有利于轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)向，必減小導(dǎo)向力的作用，甚至完全實(shí)現(xiàn)儒滑導(dǎo)向。 （二）計(jì)算模型 蠕滑中心法仍采用剛性轉(zhuǎn)向架和一個(gè)自由度的力學(xué)模型，轉(zhuǎn)向架相對(duì)曲線規(guī)道的位置可由一個(gè)廣義坐標(biāo)來決定，也就是說一旦轉(zhuǎn)動(dòng)中心的位置確定了，整個(gè)輪軌間的相對(duì)位置也就因之而定。前軸偏轉(zhuǎn)角亦即沖角． ，總為負(fù)值，后軸偏轉(zhuǎn)角，可正可負(fù)．由轉(zhuǎn)動(dòng)中心位置 r1而定 以以上可知，作用在各輪上的蠕滑力均可唯一地確定。 (二 )車輛狀態(tài) ，貨物偏載影響到各車輪輪重的分配，空車比重車容易脫軌。 車輪爬軌臨界條件 車輛通過曲線時(shí)，輪對(duì)將承受著車體傳來的橫向力．它是由于離心力、側(cè)向風(fēng)力及橫向振動(dòng)慣性力等引起的。過 E 點(diǎn)做 AB 的法線 CD，把 PH及 u2P2諸力分解為平行和垂直于 AB 的兩個(gè)分力。在圖3— 25中若 P2P當(dāng) H＝ 0時(shí)、由于右側(cè)車輪轉(zhuǎn)向的摩擦力，仍可使左側(cè)輪緣爬上鋼軌。 K 值愈大，即允許 再大一點(diǎn)也不會(huì)脫軌。如果促使車輪下滑的 力大于阻止車輪下滑的力則車輪下降回原來位置，反之可能爬上鋼軌，造成脫軌。 4．風(fēng)力對(duì)脫軌安全性也是不利的。綜合起來、 有以下幾方面。 其他力學(xué)條件與摩檫中心法相同。可將前進(jìn)的速度 V分解為一個(gè)垂直于輪對(duì)中軸線力方向的分速度 Vl和 一個(gè)與中軸線方向相同的分速度 V2。由于車輪踏面的錐形效應(yīng)，此時(shí)外輪必將向后滑動(dòng)．內(nèi)輪必將向前滑動(dòng)，因此，外輪所受的縱向蠕滑力與滑動(dòng)方向相反，是向前的，內(nèi)輪的縱向蠕滑力是向后的。 ro—— 車輪半徑； 2bo—— 輪對(duì)的左右兩輪與鋼軌接觸點(diǎn)之間的距離； —— 錐形踏面的斜率，是一個(gè)常數(shù)； R—— 曲線半徑。蠕滑力的方向總是與滑動(dòng)的方向相反．其大是由蠕滑率決定的。 蠕滑中心法 摩擦中心法的最大優(yōu)點(diǎn)是模型簡單、計(jì)算方便、便于推廣應(yīng)用。 將摩擦阻力 uPi 分解為沿轉(zhuǎn)向架縱軸方向的分力 Ti 和與其垂直方向的分力Hi。轉(zhuǎn)向架縱軸與 A 點(diǎn)切線的交角 a 稱為沖角 。即不考慮其錐度。 最后得 (360) (2)能量法 簧下質(zhì)量具有初速 Vc，則其具有動(dòng)能 MuVc2/2，當(dāng)達(dá)到最大位移時(shí)，動(dòng)能全部 轉(zhuǎn) 化 為 勢 能 ， 即 達(dá) 到 ymax 時(shí) y ’＝ 0 ，從而 加上靜裁，并考慮 后得： 由于簧下質(zhì)量振動(dòng)而引起的動(dòng)力附加荷栽是中頻的，性質(zhì)是準(zhǔn)靜態(tài)的。 將上式兩邊各乘以 da/dt 積分得 (353) 當(dāng)輪軌碰撞達(dá)到最大壓縮時(shí)，相對(duì)速度為零，亦即 da/dt=0、這時(shí)最大壓縮距離 為 amax，由此可得 (354) 可直接求出 (355) 將式 (3— 55)代人式 (3— 51)并代入 Vc=223。 圖 3— 17沖擊壓力 圖 3一 18 P1力計(jì)算模型 2． Pl 的計(jì)算 經(jīng)典力學(xué)的碰撞問題多不考慮沖擊體的靜載。 P1力的破壞作用對(duì)鋼軌最嚴(yán)重，其次由于 P1引起的道床振動(dòng)加速度對(duì)道床斷面的穩(wěn)定性也有較大的破壞作用。 (三 )道床及路基面的強(qiáng)度檢算 道床 (344) 路基面 (345) 式中 [ ]—— 道床允許承壓應(yīng)力，對(duì)碎石道床 [ ]＝ ，篩選卵石道床[ ]=，冶 金礦碴道床 [ ]＝ ； [ ]—— 路基表面允許承壓應(yīng)力，新建線路路基 [ ]＝ ，既有線路基 [ ]=。 考慮到實(shí)際應(yīng)力分 布的不均勻性，道床頂面上的最大壓應(yīng)力為 (340) 式中 m—— 應(yīng)力分布不均勻系數(shù)，取 M＝ 1． 60。 道床應(yīng)力分析 （一）道床項(xiàng)面應(yīng)力 道床頂面的應(yīng)力，無論是沿軌枕縱向還是橫向，分布都是不均勻的，壓力分布如圖 313所示。 （二）混凝土軌枕彎矩 計(jì)算軌枕彎矩時(shí)，通常把它視為支承在彈性基礎(chǔ)上的短梁，分別取最不利支承圖式。 鋼軌應(yīng)力的檢算 條件為 : 軌底 (332) 軌頭 (二 )局部應(yīng)力計(jì)算 局部應(yīng)力包括車輪蹋面與鋼軌接觸處產(chǎn)生的接觸應(yīng)力和螺栓孔周圍及鋼軌截面發(fā)生急劇變化處的應(yīng)力集中。僅在計(jì)算鋼軌應(yīng)力的動(dòng)彎短 Md 中考慮 f 值。表示。 這些都充分說明機(jī)車車輛作用于軌道的動(dòng)荷載一般不能激發(fā)起鋼軌的振動(dòng)；高速條件下鋼軌位移彈性曲線與按靜載計(jì)算所得的彈性曲線基本上是相同的。 四、輪群作用下的 y、 M、 R的計(jì)算 由于微分方程式 (3— 2)是線性 的，其解式 (3— 8)〔 3一 lO)的 y M R、必然均與荷載 P 成正比，故力的疊加原理成立。 根據(jù)定義 所以最后得 C、 D兩個(gè)參數(shù)隨軌道類型、路基、道床狀況及環(huán)境因素而變化，離散性很大，在進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，應(yīng)盡可能采用實(shí)測值?？砂阎ё闯蔀? 一個(gè)串聯(lián)彈簧。 三 軌道的基本力學(xué)參數(shù) （一）鋼軌的抗彎剛 度 EI 梁的彎矩方程為 M=EIY39