3.4 Визначення марки хрестовини і її геометричних розмірів

Марку хрестовини (тангенс кута хрестовини у вигляді простого дробу) одержуємо з рішення щодо кута рівняння проекції розрахункового контуру АВСО стрілочного переводу на вертикальну вісь (рис. 3.4)

(3.18)

,

де – марка хрестовини;

–показник марки.

Рис. 3.4 Схема розрахункового контуру стрілочного переводу

У рівнянні (3.18) три взаємно зв'язані невідомі величини:

–радіус перевідної кривої, – пряма вставка, – кут хрестовини, який необхідно знайти.

Для розв’язання рівняння (3.18) необхідно попередньо задатися частиною невідомих величин. Радіус перевідної кривої в першому наближенні приймається рівним радіусу вістряка . Пряма вставка необхідна для того, щоб забезпечити прямолінійний напрямок руху візка екіпажа при його входженні в горло хрестовини, щоб запобігти вигину вусовика. Мінімальне значення цієї прямої вставки може бути визначено із залежності:

, (3.19)

де і– конструктивні параметри, що забезпечують складання переднього стика хрестовини. Їх величини y залежності від типу хрестовини наведені в дод Б табл. 2;

–конструктивний запас, рівний 0,5 м, що враховує можливу різницю між теоретичною мінімальною довжиною хрестовини й її практичною довжиною;

–довжина стикової накладки.

Приймаючи у формулі (3.18) , одержуємо рівняння, з якого можна обчислити кут , а отже й марку . Цей кут (кут хрестовини), буде оптимальним, оскільки він забезпечує постійність кривизни в межах всієї перевідної кривої, а мінімальна довжина прямої вставки дозволяє зручно запроектувати хрестовину із прямолінійними робочими гранями. При такому підході теоретична довжина переводу буде найменшою.

Розв’язуючи рівняння (3.18) і (3.19) відносно і ввівши деякі додаткові позначення для визначення марки хрестовини, одержуємо наступні формули:

;

;

;

; (3.20)

;

.

У цих формулах:

–ширина колії по прямому напрямку в межах стрілочного переводу. Зараз у всіх переводах для магістральних колій вона прийнята 1520 мм;

–допоміжний кут;

–скорочене позначення в рівнянні (3.20) всіх складових не залежних від кута .

Отримане в результаті рішення цих формул оптимальне значення показника марки варто округлити в більшу сторону, але можна і у меншу. Можна також прийняти інше заздалегідь задане, або потрібне значення марки хрестовини. Після зміни показника марки хрестовини, тобто після прийняття конкретного кута , визначається фактичне значення прямої вставки:

(3.21)

Одночасно із цим за формулою (3.19) для прийнятої марки хрестовини визначається нове мінімально допустиме значення прямої вставки при збереженні прийнятої раніше умови .

Отримане за формулою (3.21) значення порівнюється з .

Якщо розрахована при новому значенні марки хрестовини величина прямої вставки буде не менше мінімального її значення , то можна цю марку і радіус кривої прийняти для подальшого розрахунку переводу.

Варто врахувати, що наявність занадто великої прямої вставки (на кілька метрів більше її мінімального значення) вказує про нераціональне й надто велике значення . Це, у свою чергу, веде до надмірної довжини переводу. У цьому випадку бажано повторити розрахунок при менших значеннях марки.

Може статися, що одержана пряма вставка буде меншою за мінімальне її значення. Тоді можливі два рішення.

1. Прийняти більше значення і після повторного розрахунку порівняти значення.

2. Прийняти значення . Це можливо, якщо по якийсь причині небажано міняти прийняту марку хрестовини. У цьому випадку визначається нове значення радіусу перевідної кривої за формулою:

(3.22)

Використання виразу (3.22) приводить до зменшення радіусу перевідної кривій, що, у свою чергу, веде до збільшення величини непогашеного прискорення в цій зоні. Після коригування радіусу величина прискорення не повинна перевищувати гранично допустимої величини (0,48 м/с²). Цим радіусом окреслюється вся перевідна крива від кореня вістряка до початку прямої вставки. Після остаточного уточнення величини марки хрестовини обчислюються й видаються на друк необхідні для подальших розрахунків значення тригонометричних функцій кута .

Потім виконується конструктивний розрахунок хрестовини. Теоретична мінімальна довжина хрестовини визначається залежно від її типу, конструкції і марки. Довжина хрестовини складається з довжин її передньої і хвостової частин. Мінімальна довжина передньої частини у збірної хрестовини з литим осередям типу загальної відливки зі зношуваною частиною вусовиків (рис. 3.5) визначається з умови складання переднього стику хрестовини, де вусовики й рейки з'єднуються звичайним накладочним скріпленням.

Зокрема, ця величина залежить від розміру (рис. 3.5), що забезпечує нормальну постановку першого стикового болта з боку робочої грані вусовиків. У цьому випадку мінімальна довжина передньої (вусової) частини хрестовини визначається з рівняння:

, (3.23)

де – ширина підошви рейки (приймається по табл. 1 дод. Б);

–ширина головки рейки (приймається по табл. 1 дод. Б);

–розмір між підошвами вусових рейок, що забезпечує постановку першого болта; його можна прийняти при рейках типу Р65 рівним 173 мм.

–довжина стикової накладки; для рейок типу Р65 дорівнює 800 мм.

–відстань від торця накладки до осі першого болтового отвору; для накладок до рейок типу Р65 – 80 мм.

Теоретична (мінімальна) довжина хвостової частини хрестовини збірної з литим сердечником при вкладишно-накладочному стику визначається з умови складання цього стика за формулою:

, (3.24)

де – конструктивна відстань між підошвами рейок у хвості хрестовини, що забезпечує постановку примикаючих рейок без стругання їх підошов, яка приймається 5 мм.

Рис. 3.5 Розрахункова схема збірної хрестовини з литим осередям

Теоретичну (мінімальну) довжину передньої частини цільнолитої хрестовини при вкладишно-накладочному стику приймають такою, щоб зовнішні накладки в стику не заходили за перший вигин вусовиків, тобто за горло хрестовини (рис.3.6):

Рис. 3.6 Розрахункова схема цільнолитої хрестовини

, (3.25)

де – ширина жолоба в горлі хрестовини, що визначається з умови пропуску по хрестовині екіпажів із самою вузькою насадкою коліс і гранично зношеними по товщині гребенями. При ширині колії мм жолоб у горлі приймається рівним 64 мм із допусками ±2 мм.

Мінімальна довжина хвостової частини цільнолитої хрестовини знаходиться з тих же умов, що й хрестовини збірної з литим осердям за формулою (3.24).

Отримані значення і треба відкоригувати за умовою раціонального розкладання перевідних брусів під ними.

На рис. 3.7 показана схема розкладки брусів під хрестовиною, користуючись якою можна визначити практичні значення передньої і хвостової частин хрестовини і _. Слід зазначити, що всі бруси під хрестовиною розміщаються перпендикулярно бісектрисі кута хрестовини. Один із брусів при розкладці під хрестовиною розташовується в тому місці, де ширина осердя 20 мм. Тут найбільш напружене місце, тому що в цій зоні колесо перекочується з вусовика на осердя. Потім розміщують бруси в передньому і задньому стиках хрестовини. Бруси розташовують рівномірно з відстанню між осями брусів. Стикові зазори між хрестовиною і примикаючими до неї рейками повинні дорівнювати нулю, тобто .

Із розгляду схеми рис. 3.7 виходить, що проекції практичної довжини обох частин хрестовини на бісектрису кута можуть бути визначені за формулами:

;

(3.26)

.

Тут – відстань від математичного центру хрестовини до осі бруса, розташованого в перетині осердя хрестовини, що дорівнює 20 мм.

Рис.3.7 Схема розміщення брусів під хрестовиною

Відстань між осями брусів (розміри і) приймаються так само як і у зоні стрілки. Величини прогонівпід кожною із частин можуть бути різними.

Кількість прогонів і повні бути підібрані таким чином, щоб практична довжина кожної частини хрестовини не була меншою за теоретичну (мінімальну). Не слід, однак, значно збільшувати довжину хрестовини. Доцільно проектувати ці частини так, щоб виконувалися нерівності:

(3.27)

Практичні довжини елементів хрестовини та довжина всієї хрестовини вимірюються вздовж робочих граней хрестовини в цілому і визначаються за формулами:

(3.28)