【文章內(nèi)容簡介】 計算軌底彎曲應(yīng)力用 計算軌道下沉及軌下基礎(chǔ)部件的荷載及應(yīng)力用 內(nèi)燃 電力 蒸汽 v? V=120~160km/h ? V=160~200km/h 偏載系數(shù) p?載。車輪作用于外軌上的輪車輪靜載；外軌偏載值；式中：定義：????????00PPPPPPPPp?hp ?? 0 0 ?允許欠超高。?? h橫向水平力系數(shù) ? 定義 ? 軌底外緣彎曲應(yīng)力與軌底中心彎曲應(yīng)力的比值。 ? 公式 f軌底內(nèi)緣彎曲應(yīng)力。軌底外緣彎曲應(yīng)力；式中????iif?????0002 線路平面 直線 曲線半徑（ m） =800 600 500 400 300 橫向水平力系數(shù) f 軌道強度的動力計算步驟 （準靜態(tài)計算） ? 計算靜態(tài)情況下的 y、 M、 R ? 計算系數(shù)； ? 計算準靜態(tài)的 yd、 Md、 Rd； ? 各部件強度檢算。 軌道各部件的強度檢算 ? 鋼軌強度檢算 ? 軌枕強度檢算 －軌枕承壓強度和彎距的檢算 ? 道床應(yīng)力及路基面應(yīng)力計算 1. 鋼軌強度檢算 ? (1)基本應(yīng)力 (2)接觸應(yīng)力：彈性體接觸斑幾何尺寸 輪軌之間的接觸可看成是二任意曲面彈性體的接觸 ， 由 Hertz接觸理論得到的接觸面為橢圓 ， 接觸橢圓的長 、 短半軸分別為 a和 b。 1. 鋼軌強度檢算 由彈性理論可求得 a、 b的計算公式為： *133)[]4 ( )PGamAB??31*])(4)3[BAPGnb??輔助公式為： )1111(2122211211 RRRRBA ?????21222112112222121211]2c os)11)(11(2)11()11[(21 ?RRRRRRRRAB ????????222121* 11EvEvG ???? 輪軌接觸應(yīng)力 如前所述 ， 新輪新軌接觸時 ， 其接觸斑為橢圓形 ， 根據(jù)赫茲理論 ， 這是的輪軌接觸應(yīng)力按半橢球體分布 ， 各點接觸應(yīng)力為： 輪軌接觸斑的應(yīng)力分布示意圖 22 )()(123byaxabP ?????不難看出 ， 在接觸面的中心 ， 即原點處 ， 接觸應(yīng)力最大： m a x 03 1 .52Pab?????式中 σ0——平均接觸應(yīng)力 ， abP?? ?0 隨著輪軌的逐漸磨耗 ， 輪軌接觸表面的外形也不斷變化 ，軌頂圓弧也會磨成平面形狀 ， 其輪軌接觸面也變成矩形 。西南交通大學(xué)曾對輪軌接觸面的形狀作過室內(nèi)試驗 ， 結(jié)果表明 ， 隨著輪軌磨損地加劇 ， 輪軌接觸面地形狀逐漸趨于矩形 。 輪軌運行過程中接觸面的變化示意圖 在輪軌接觸橢圓的形狀方面 ， 有的文獻認為 ，在鋼軌不同位置 ， 輪軌接觸橢圓的形狀也不同 。 不同位置的輪軌接觸橢圓形狀示意圖 就鋼軌而言 ， 由于鋼軌頂面由不同半徑的弧面組成 ， 當(dāng)車輪與不同半徑軌面接觸時 ， 所產(chǎn)生的接觸應(yīng)力也不相同 。 下表列出我國各種車輪踏面與軌面不同半徑區(qū)域接觸時的輪軌平均接觸應(yīng)力 。 車輪類型 輪重（設(shè)計值）（ kg） 輪徑 （ mm） （ MPa） 軌頂半徑（ mm） 300 80 13 貨車 10500 840 客車 9000 915 內(nèi)燃機車（ DF DF DF1北京、 ND NY NY NY東方紅 4） 11500 1050 803 電力機車（ SS SS SSSS 6G、 8K） 11500 1250 蒸汽機車前進型動 Ⅰ 輪 10050 1500 蒸汽機車建設(shè)型動 Ⅲ 輪 10155 1370 蒸汽機車人民型動 Ⅱ 輪 10505 1750 由上表可知： ?貨車輪軌接觸應(yīng)力最大 ， 內(nèi)燃機車次之 。 ?軌頂半徑越小 ， 輪軌接觸應(yīng)力越大 。 ?車輪踏面不易與軌頂小圓角區(qū)接觸 ， 主要矛盾不發(fā)生在軌頂小圓角區(qū) ， 而在 80mm軌頂半徑區(qū) 。 鋼軌內(nèi)應(yīng)力場分布 當(dāng)鋼軌表面作用有輪軌接觸應(yīng)力時 ， 將使軌內(nèi)產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)力場 。 當(dāng)軌頂接觸應(yīng)力為均布時 ， 可求得軌內(nèi)任一點的應(yīng)力： 鋼軌內(nèi)應(yīng)力場分布示意圖 ? ?? ?? ? ?????????????????????????????????)2c o s ()2c o s ()2s i n ()2s i n (21)2s i n ()2s i n (211212121212???????????????????xyyx 由上式 ， σx和 σy為壓應(yīng)力 ， 且各向相同 ， 均為壓應(yīng)力 ， 因此 ， 一般σx、 σy不會使鋼軌內(nèi)部產(chǎn)生破損 ， 使鋼軌內(nèi)產(chǎn)生破壞的力是剪應(yīng)力 τxy， 由應(yīng)力圓可求得最大剪應(yīng)力為： )s i n(4 )( 1222???????? ????? xyyxσx、 σy和 τ在 y軸上的分布如圖 8－ 6所示 。 鋼軌內(nèi)剪應(yīng)力分布示意圖 當(dāng)時 α1－ α2＝ π/2時 ， τ出現(xiàn)極值 τmax： τmax所處位置在軌下 y＝ a處 。 當(dāng)接觸應(yīng)力按半圓球分布時 ， τmax＝ ， y＝ （ σmax為接觸應(yīng)力最大值 ， a為接觸圓半徑 ） ； 接觸應(yīng)力按半橢球體分布時 ， τmax＝ ， y＝ （ a為橢圓長軸一半 ） 。 都用平均接觸應(yīng)力來表示 τmax， 則可認為輪軌接觸時 ，其軌內(nèi)最大剪應(yīng)力 τ及其所處深度 y為： ???? a x ??m a x 0( ~ )??? ay )1~(?由此，可以算出軌頂 300mm半徑處各類車輪接觸時的 τmax和 y值。 車輪類型 τmax（ MPa） y (mm) 貨車 客車 內(nèi)燃機車 電力機車 前進型蒸汽機車 255～ 407 236～ 377 241～ 385 234～ 379 212～ 339 ～ 7 ～ 6 ～ ～ 6 ～ 5 表 τmax和 y值 既有線提速軌道結(jié)構(gòu)強度計算舉例 ? 題目： P86 ? 計算項目 ? 鋼軌強度的檢算 ? 軌枕強度的檢算 ? 參考書目 ? 王午生等，鐵路線路工程，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社， 2022。 第四節(jié) 軌道安全性計算 ? 橫向水平力的計算 ? 軌道安全性評價指標 ? 脫軌系數(shù) ? 輪重減載率 ? 車輛傾覆系數(shù) ? 軌道動力學(xué)簡介 軌道橫向受力分析 ? 三種計算方法 –摩擦中心理論（近似計算） –蠕滑中心理論 –機車車輛非線型動態(tài)曲線通過理論 摩擦中心理論基本假設(shè) ? 轉(zhuǎn)向架和軌道都作為剛體； ? 不考慮牽引力的作用； ? 不考慮車輪踏面為錐體的影響； ? 各車輪輪載 P與輪軌間的摩擦系數(shù) 均相同； ? 轉(zhuǎn)向時，轉(zhuǎn)向架繞位于其縱軸或其延長線上的旋轉(zhuǎn)中心轉(zhuǎn)動 ?摩擦中心理論計算圖 PPPPP ????? ???? 4321? 將各個力向 X、 Y方向分解