【文章內(nèi)容簡介】 進而使得它與鐵道車輛運行引起的相互作用較區(qū)間軌道復(fù)雜，導(dǎo)致其部件使用壽命短，維修工作量大，因此它既有軌道中薄弱環(huán)節(jié)，同時又是保證行車安全和控制列車過站速度的關(guān)鍵設(shè)備。 本設(shè)計所研究的內(nèi)容本設(shè)計首先要完成窄軌單開道岔(50kg/m 鋼軌、900mm 軌距、6 號道岔)的設(shè)計。從優(yōu)化上述道岔缺點的角度出發(fā)，設(shè)計堅固耐用且易修易換，便于加工制造的道岔。具體使用部件如下：(1)采用直線型尖軌轉(zhuǎn)轍器。有軌運輸?shù)奶攸c是車輛蛇行運動大，設(shè)備的使用環(huán)境條件、維修保養(yǎng)差，道岔部件易于損壞。為此，堅固耐用且易修易換、便于加工制造是設(shè)計時所側(cè)重考慮的。采用直線型尖軌轉(zhuǎn)轍器，可用于左右開道岔，型號統(tǒng)一，制造簡單，緊急情況下便于更換替代，尖軌尖端消弱部分短，橫向剛度大，可以有效地承受車輪帶來的沖擊。和曲線尖軌比較，車輪輪緣對尖軌的沖擊角度大，尖軌尖端易磨耗，這可以用尖軌補強板的方法予以加強。尖軌斷面型式可采用普通石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計3斷面尖軌，料源充足方便。(2)直線型轍叉。由于直線型轍叉制造簡單，維修方便，轍叉護軌相互對稱，護軌類型得到簡化，左右開單開道岔通用等優(yōu)點，在我國得到廣泛應(yīng)用。整體鑄造轍叉消耗貴重的合金材料，轍叉鑄造工藝復(fù)雜，只能在專業(yè)工廠制造，轍叉?zhèn)€別部分磨耗或損壞時不能代換，只能焊補。普通鋼軌組合轍叉取材容易，制造簡單，轍叉的任何一個或幾個零件磨耗或損壞時，均可修配。(3)單開變對稱道岔。要使其采用直線轍叉，直線尖軌。這樣設(shè)計的對稱道岔除了具有以上兩項優(yōu)點外，在以后的工廠加工和施工中還可以大大減少工作量，提高工作效率。同時這種方法也基本滿足窄軌在煤礦的開采或工廠的有軌運輸，能夠大大增加運量。所以單開變對稱道岔這種方式在鐵路的窄軌運輸方面能夠發(fā)揮積極地作用。在這次設(shè)計過程中，首先對單開道岔進行總體設(shè)計，計算出道岔各個部件的主要尺寸并進行岔枕布置。在此基礎(chǔ)上，對道岔的轉(zhuǎn)轍器和轍叉各個部件進行詳細設(shè)計，并繪制道岔的總體布置圖、及各個部件的計算詳圖；最后對單開變對稱道岔進行簡單的計算和設(shè)計，畫出單開變對稱道岔的總體布置圖。石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計4 minT nt mindb U第 2 章 道岔總體設(shè)計 確定轉(zhuǎn)轍器的主要尺寸 正線尖軌跟端輪緣槽寬度為使列車順向通過道岔正線時，車輪的輪緣在任何情況下，都不沖擊正線尖軌的跟端，破壞轍跟設(shè)備的正常工作，正線尖軌跟端的輪緣槽，應(yīng)有足夠的寬度。但是，正線尖軌跟端輪緣槽，也不應(yīng)規(guī)定的過寬，以致不必要地增長尖軌的長度。當列車沿道岔正線運行時，機車車輛輪對的一側(cè)車輪輪緣外邊緣，緊貼直股尖軌(下股尖股 )，而另一側(cè)車輪輪緣能夠自由地通過側(cè)股尖軌(上股尖軌)跟端的輪緣槽。如圖 21，正線尖軌跟端輪緣槽寬度的最小值為：圖 21 尖軌跟端輪緣槽圖 (21)nminii()tSTd???式中， ——正線尖軌跟端軌距，采用 900mm；nS ——機車車輛輪對的最小輪箍內(nèi)側(cè)距離，采用 815mm；miT——機車車輛的最薄輪緣厚度，采用 35mm。nd代入數(shù)據(jù)， 。??i9081530t????如果考慮可能發(fā)生的最不利情況，則需要按下列公式進行計算：nS石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計5 (22)??????nKSminTmin1t d????????式中， ——正線尖軌跟端軌距，取 900mm；nS——機車車輛輪對的最小輪篐內(nèi)側(cè)距離，取 815mm；miT——機車車輛的最薄輪緣厚度，取 35mm；nd——機車車輛滿載時，車軸彎曲造成的輪緣內(nèi)側(cè)距離變化，取2mm；T?——輪緣磨耗時，丈量輪緣厚度與原型車輪丈量輪緣厚度之差，取 0mm；1?——輪箍內(nèi)側(cè)與踏面基線上輪緣內(nèi)側(cè)的水平投影距離，取 0mm；——軌道的做道公差，取 3mm；K?——軌道的彈性擴張，取 2mm。S代入數(shù)據(jù)， 。????m57032815390n ?????t 尖軌的沖擊角和長度的計算根據(jù)給定的列車通過道岔側(cè)線容許速度，按動能損失和爬軌系數(shù)等設(shè)計參數(shù)，參照圖 22 來確定尖軌的沖擊角 。y?圖 22 尖軌沖擊角計算圖由于直線尖軌的沖擊角 等于轉(zhuǎn)轍角 ，則尖軌長度參見圖 23，可按下式計y??算： (23)nocmpsiUl?式中， 。nUtb??其中， ——正線尖軌跟端的輪緣槽寬度，采用 57mm； ——尖軌的軌頭寬度，采用 70mm；——尖軌轉(zhuǎn)轍角。?代入數(shù)據(jù)， 。n57012m??β ocmpl nUb t石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計6ββδR在本次設(shè)計中，機車適用于地方鐵路和工礦企業(yè)地面的專用鐵路，所以不用考慮旅客的舒適度。一個物體以速度 V 向前自由地運動時，因外力的作用，迫使該物體改變運動方向或運動速度，此時，物體中的一部分能量，為了克服外力作用的影響而被消耗掉，叫做動能損失，其量的大小 W 等于該物體的質(zhì)量 M、運動速度 V 的平方以及它們相互作用的系數(shù) K 的乘積，即： (24)2K?機車車輛逆向通過道岔側(cè)線時對轉(zhuǎn)轍器的尖軌；順向通過道岔側(cè)線時對導(dǎo)曲線的外軌；以及逆向和順向通過道岔時對轍叉的翼軌和護軌的沖擊，都產(chǎn)生動能損失。當機車車輛由直線進入曲線時，其輪緣與引導(dǎo)它開始轉(zhuǎn)變方向的鋼軌工作邊的接觸點，所產(chǎn)生的沖擊角 ，參見圖 23。?圖 23 動能損失計算圖由圖 23 確定動能損失的大小，用速度損失的平方表示： (25)?2sinVW?代入數(shù)據(jù)， ， 。?????由爬坡系數(shù)確定沖擊角 可按下面公式： (26)VBo??tan石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計7在公式(26)中，由速度 =30km/h 為參變量可知 =，則V0B可計算出沖擊角 。?代入數(shù)據(jù)， ， 。?391????比較以上兩種計算沖擊角的方法，最終按照動能損失計算出的沖擊角 來進行y?下面的計算。代入數(shù)據(jù)， ，取 。 m4531sin27ocmp??39。l m460ocp?l所以， ， 。?135(.8)????為使機車車輛在道岔上運行具有足夠的穩(wěn)定性，必需保證車輪沒有爬上尖軌的危險。對于車輛每一個輪對而言，應(yīng)滿足以下條件：(1)由車輪傳到鋼軌上的水平力，不致使輪緣爬上鋼軌；當輪緣稍爬上鋼軌時，應(yīng)能使輪緣由鋼軌上滑回；(2)機車車輛運行的垂直振動和軌道的不平順，不致造成車輪跳離鋼軌軌面，當車輪稍跳離鋼軌軌面時，應(yīng)能使車輪踏面回落到軌面上。脫軌系數(shù)可以由車輪輪緣對尖軌的沖擊速度來表示： (27)?tan0VB?式中， ——脫軌系數(shù)，采用 ；0B ——機車車輛過岔速度，采用 30km/h；V ——機車車輛輪緣對道岔部件的沖擊角，采用 。? 1345???代入數(shù)據(jù)， ，滿足要求。?????Ⅱ1 確定道岔各部軌距為使機車車輛能夠順利地通過道岔的側(cè)線，減少車輪輪緣對鋼軌的擠壓和減輕鋼軌的磨耗，需要檢算道岔的各部軌距。通常道岔應(yīng)檢算的軌距有：導(dǎo)曲線的軌距，側(cè)線尖軌跟端的軌距，尖軌尖端的軌距和道岔前端接頭處軌距。導(dǎo)曲線終點軌距，根據(jù)實際使用經(jīng)驗證明，可不予加寬，因此，不必進行檢算。但舊有的道岔上，導(dǎo)曲線終點曾采用加寬的規(guī)矩。 確定導(dǎo)曲線軌距本設(shè)計采用 KD2 型車，按楔形內(nèi)接計算。如圖 24 得曲線外軌的矢距 為：Hf石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計8C2 Hfλ′ kpS BfL0lllⅢ ⅣⅡⅠλC1 (28)??外210H8RCLf??圖 24 導(dǎo)曲線軌距楔形內(nèi)接計算圖式中， ——導(dǎo)曲線外軌的半徑，采用 33330mm；外R 0L——機車轉(zhuǎn)向架的剛距，采用 3600mm； ——輪緣與鋼軌接觸點至最外輪軸中心的距離，其值等于：1C (29)????tan11hrRC???外其中， ——轉(zhuǎn)向架的旋轉(zhuǎn)中心至最外輪軸中心的距離，取 ；? m1805.?l? r——車輪踏面的半徑，采用 13mm； ——鋼軌軌面至輪緣與鋼軌接觸點的垂直距離，采用 ；1h ——車輪輪緣外側(cè)與水平面的夾角，采用 。? ?70代入數(shù)據(jù)， 。?? ??????C代入數(shù)據(jù)， 。曲線內(nèi)軌的矢距 從圖 24 可知等于：Bf石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計9 (210)????SRClf ??????????外2外2B?式中， ——各輪對之間的距離，采用 1600mm；l ——導(dǎo)曲線的軌距，因其值是未知數(shù)，可按現(xiàn)行規(guī)定的不同半徑的曲線軌S距代入試算，采用 900mm； ——輪緣與鋼軌接觸點至其輪軸中心的距離，其值與 值公式相似。2C 1C (211)????tan1外2hrSR????代入數(shù)據(jù)， 。??? ???代入數(shù)據(jù)， 。..2B??f求算出 和 后，考慮機車輪對的輪軸總游間 ，可減少軌距加寬量，則得H ??在導(dǎo)曲線上楔形內(nèi)接時所需的軌距加寬量為： (212)??BHKPfz代入數(shù)據(jù)， 。??z保持自由內(nèi)接時： (213)KPinaxaxKP2zdTS????代入數(shù)據(jù)， 。???S保持正常強制內(nèi)接時： (214)KPminaxmaxKP2zdTS????式中， ——輪對的輪箍內(nèi)側(cè)距離最大值，采用 815mm；maxT ——輪緣厚度的最大值，采用 35mm；d ——輪軌游間的最小值，采用 10mm；in?——導(dǎo)曲線軌距的負做道公差(mm)； 2——機車楔形內(nèi)接所需的軌距加寬量，采用 。 KPz代入數(shù)據(jù)， 。?????S石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計10bdlC1βC1RⅡ ocmplⅣⅢⅠf1llAaL0 clxBB1按公式(213)和(214)計算出來的軌距，應(yīng)與試算中假定的軌距相符，否則需重新假定軌距，直到試算相符為止。 確定側(cè)線尖軌跟端軌距計算側(cè)線尖軌跟端軌距 時，應(yīng)首先求出機車走行架通過該處的最不利位置。6S參見圖 25， 設(shè) (略去 值)， 為外端輪軸中心至正對尖軌尖端輪軸中心的0ABL?1Cx距離。繪 dB 線平行于尖軌方向 ，在 d 點與半徑 R 相交，若認為 ，AB??0LxdB??即：　　 (215)??20Lxf??當 的數(shù)值最大時，應(yīng)符合下列條件：1f；10dfx?2f?故得： 03L由此得出結(jié)論：當機車走行架中正對尖軌跟端的輪對，與在尖軌范圍內(nèi)的外端輪對之間的距離，等于或接近于固定軸距的 1/3 時，側(cè)線尖軌跟端處的軌距為最大。石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計11圖 25 側(cè)線尖軌跟端軌距楔形內(nèi)接計算圖由圖 25 可見 ，則可得：12dBCl?? (216)??Rlf21??式中， ——轉(zhuǎn)向架的旋轉(zhuǎn)中心至最外輪軸中心的距離，采用 1800mm；? r——車輪踏面的半徑，采用 13mm； ——鋼軌軌面至輪緣與鋼軌接觸點的垂直距離，采用 ； 1h m10——輪緣與鋼軌接觸點至最外輪軸中心的距離， 。C ?代入數(shù)據(jù)， 。??.????f尖軌跟端的矢距，可由圖 25 中相似三角形 和 Aba 求得：BA1 (217)??1012CLlf?代入數(shù)據(jù)， 。??????f考慮機車輪對的輪軸總游間 ，則楔形內(nèi)接時必須的軌距加寬量為：?? (218)?16fz代入數(shù)據(jù)， 。??z保持自由內(nèi)接時： (219)6minaxax6 22zdTS???代入數(shù)據(jù)， 。 ????S保持正常強制內(nèi)接時： (220)6minaxmax6 2zdT??代入數(shù)據(jù)， 。????S側(cè)線尖軌跟端的軌距 ，可按公式(219)和(220) 的兩種不同條件進行計算，并6S采用由公式(219)和(220)求得的側(cè)線尖軌跟端軌距 的范圍，最后取其中間值得：6S=910mm。6S石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計12 確定尖軌尖端軌距確定機車車輛通過尖軌尖端時的最不利位置。如圖 26 設(shè) ， 為外端輪0ABL?x對中心至正對尖軌尖端輪軸中心的距離?；拒壒ぷ鬟吪c 線所夾的角以 表示，?尖軌角以 表示，并從 和 B 點作垂直于 AB 的垂直線 和 。?C1f圖 26 尖軌尖端最不利位置示意圖若設(shè) ，則：??xL??0CB???tan0xLf??從圖 26 相似三角形 和 中可得：BA11COxxf00t當 的數(shù)值最大時，應(yīng)符合下列條件：1f 211??dxff故得： 0L據(jù)此可得結(jié)論：當靠近固定軸距中心