石家庄铁道学院毕业设计
表4-6 SS8型电力机车最不利轮位计算
计算轮
计算值
Ⅰ
P(N)
轮位 Ⅱ 112800 230 3.36 -0.04136 -4665.4 112800 0 0 1 112800
Ⅲ 112800 430 6.28 0.0019 214.32 112800 200 2.92 -0.0407 -4590.9
?P????
112800 0 0 1 112800 112800 230 3.36 -0.04136 -4665.4
x(cm)
Ⅰ
kx
108348.9
?
P????
P(N)
x(cm)
Ⅱ
kx
103543.7
?
P????
①枕上静压力：
R0?ka2?P??kx??0.0146?56.82?108348.9?44.926kN
直线上：
Rd????1????1??1?????R0????1?0.6??1?0??0???44.926?71.88kN
曲线上：
Rd????1????1??1?????R0????1?0.58??1?0??0.15???44.926?77.72kN②轨枕弯矩计算： 直线上：
Mgd?a12b'??50215??ks???Rd?????71.88?8.11kN?m
?2?958??2e8??3L2?4e2?8a1e?12a1L???ks??Rd43L?2e????Mzd?3?2502?4?952?8?50?95?12?50?250??????71.88
4?3?250?2?95?????6.81kN?m曲线上：
36
石家庄铁道学院毕业设计
?a12b'??50215??ks???Rd?????77.72?8.77kN?m2e82?958?????3L2?4e2?8a1e?12a1L???ks??Rd4?3L?2e???MgdMzd?3?2502?4?952?8?50?95?12?50?250??????77.72
4?3?250?2?95?????7.36kN?mⅡ型混凝土轨枕的允许弯矩?，M?10.5kN?m，所以是合格的。 ??Mg??13.3kN?m?c?4.2.2.3 道床顶面应力的计算
?z?1.?6直线上： max?z?曲线上： max?0MPa .3627.?5117.577.721.?6?0MPa .3827.?5117.571.88碎石道床允许应力??z??0.5??a，因此道床强度满足要求。 4.2.2.4 路基面应力的检算
h1?b2cot??27.52cot35??19.6cm?
h2?e'2cot??117.52cot35?83.9cm
由已知条件，道床的计算厚度h=45cm，所以计算厚度在h1和h2之间，该区域道床应力为：
直线上：
?1?Rd2hetan?'?71.88?103?2?45?117.5tan35?0.097MPa
曲线上：
?1?Rd2hetan?'?77.72?103?2?45?117.5tan35?0.105MPa
既有砂黏土路基允许应力??1?=0.15MPa，因此路基强度满足要求。
4.2.3 由钢轨强度计算容许的温降幅度
无缝线路钢轨应有足够的强度，以保证在动弯应力、温度应力及其他附加应力共同作用下不被破坏，仍能正常工作。此时，要求钢轨所承受的各种应力的总和不超过
37
石家庄铁道学院毕业设计
规定的容许值，并据此钢轨强度条件确定容许的轨温变化幅度。
(1)普通地段无缝线路的钢轨强度，按受拉和受压条件分别为：
?d1??t??c???? s (4-3) ?d2??t??c???? s (4-4)
式中，?d1——钢轨轨底最大动弯应力；
?d2——钢轨轨头最大动弯应力；
?t——钢轨温度应力。
?t??E?t (4-5)
式中，?——钢轨的线膨胀系数，取11.8×10-6/?C；
?c——钢轨承受的制动应力，取10MPa；
??s?——钢轨受弯容许应力。
?E?11.8?10?6?2.1?10?2.48MPa/C5? (4-6)
钢轨受拉容许最大轨温降低幅度(?C)：
??td???????d2??f?E (4-7)
钢轨受压容许最大轨温升高幅度：
??tc????s???d2???E c (4-8)
该区段直线和曲线上的钢轨动弯应力已经计算所得，见表4-7。
表4-7 钢轨动弯应力值
计算条件 钢轨动弯应力 ?d1(MPa) ?d2(MPa)
客 运
直线 135.4 158.2
曲线 165.4 193.2
直线 110.9 129.6
货 车
曲线 163.2 190.6
由于客运机车的动弯应力值均大于货车的动弯应力值，所以只按客运机车计算。 直线上：
??td??曲线上：
?????d??fE??351.5?135.4?102.48?82.4C
???td??
?????d??fE??351.5?165.4?102.48?70.4C
?38
石家庄铁道学院毕业设计
4.3 稳定性检算
通过前面钢轨强度计算结果，对该线路路基上的无缝线路进行设计。该线路属于大同地区，已知大同地区最高轨温为58.0?C，最低轨温-30.5?C。
4.3.1 长钢轨轴向温度压力计算
无缝线路稳定性的计算，不在于求出临界温度压力，因为在这之前胀轨已很明显，不能确保行车安全，而是在于对具有一定原始弯曲的轨道，求出它产生横向位移时的温度压力值PN。
根据能量法原理和定曲率法，可推导出变形曲线弦长l及温度压力分别为：
??EI?2 l??'Q?R?12???EI?2?2???EI???'R4??223??f?foe?Q? (4-9)
???EI??f?foel2?4 PN?f?foe?3Ql24?1?2?3??l??R?? (4-10)
式中，f ——变形曲线矢度，取f =0.2cm；
foe——弹性原始弯曲矢度(cm)；
βI——轨道框架水平刚度换算系数，其值取2； ——钢轨对竖直轴的惯性矩(cm4)；
——钢轨弹性模量，取值为2.1?105MPa?2.1?107N/cm2；
1R?1Rop1R8fopl02l——变形曲线长度； ER?——合成半径。
式中，R——曲线半径(cm)；
????1R (4-11)
Rop——原始弹性弯曲矢度(cm)；
l0——原始塑性弯曲半波长，取l0?lfop——原始塑性弯曲矢度；
；
Q——等效道床阻力，Q=84N/cm。 长钢轨容许温度压力：
将计算温度压力除以安全系数，得
39
石家庄铁道学院毕业设计
?P??式中，PN——检算温度应力(N)；
K——安全系数，取K=1.3。
PNK (4-12)
60kg/m钢轨，Ⅱ型混凝土轨枕，最小曲线半径R=800m，查表知foe=2.5mm，Iy=524×104mm4。
稳定性检算： 直线上：
1R'?1R0?8fopl52?8?2.540002?1.25?10?6mm?1
2?EI?22?2?2.1?10?524?10??42?2.172?10N?mm2713
1?7l??1.25?2.172?10?8.4???1.25?2.172?10?7??2.172?10??2?2.5??8.4?
4???3?13264181mm2
foe40002'2?l所以l=3642mm与原假定l=4000mm不符，再设l=3642mm代入foe得
foe?2.07mm''2'?2.07mm代入foe?l，以foefoe40002，再次计算l=3581mm基本上与原
'?2.07mm作为原假定l=3642mm相接近，因此取l=3581mm作为变形曲线长度，foe始弹性初弯矢度。
2.172?10?PN?2?2.07?132?2.072358124?3581?4?35812?3?8.4?3387131N
?6??3?1.25?10
?P??曲线上：
1R2PNK33871311.25?2709704N
'?1R0?1Rop?1R?8fopl2?1500?8?2.5400022?3.25?10mm?6?1
1?7l??3.25?2.172?10?8.4???3.25?2.172?10?7??2.172?10??2?2.5??8.4?4??7?3
?21084859mm
2
40