Công trình đường sắt tập 1 part 1

Chia sẻ: Dasjhd Akdjka | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:23

Thêm vào BST

Báo xấu

373
lượt xem 124
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nội dung cuốn sách giới thiệu các vấn đề có liên quan tới tính sắc kéo đầu máy, nguyên tắc thiết kế bình đồ và trắc dọc tuyến đường sắt, khái niệm vạch tuyến, phương pháp so sánh kinh tế kỹ thuật các phương án, cấu tạo các bộ phận kết cấu tầng trên đường sắt, thiết kế đường ray, đường giao cắt trong ga, khái niệm đường sắt không mối nối và nền đường sắt. Nội dung giáo trình và các chương mục đã được tập thể các thầy giáo Bộ môn Đường sắt Trường Đại học Giao thông...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Công trình đường sắt tập 1 part 1

LÊ H I HÀ (CH BIÊN) BÙI TH TRÍ NGUY N THANH TÙNG CÔNG TRÌNH ðƯ NG S T T PM T (DÙNG CHO CÁC L P KHÔNG CHUYÊN NGÀNH) NHÀ XU T B N GIAO THÔNG V N T I HÀ N I 2002
LÊ H I HÀ (CH BIÊN) BÙI TH TRÍ NGUY N THANH TÙNG CÔNG TRÌNH ðƯ NG S T T PM T (DÙNG CHO CÁC L P KHÔNG CHUYÊN NGÀNH) NHÀ XU T B N GIAO THÔNG V N T I HÀ N I 2002 L I NÓI ð U Giáo trình "Công trình ñư ng s t" t p 1 "Tuy n ñư ng s t, k t c u t ng trên ñư ng s t và n n ñư ng s t" nh m ph c v sinh viên các ngành ñư ng ôtô, c u h m,
kinh t xây d ng, khai thác v n t i s t và các ngành khác liên quan ñ n giao thông v n t i. Trong cu n sách gi i thi u các v n ñ có liên quan t i tính s c kéo ñ u máy, nguyên t c thi t k bình ñ và tr c d c tuy n ñư ng s t, khái ni m v ch tuy n, phương pháp so sánh kinh t k thu t các phương án, c u t o các b ph n k t c u t ng trên ñư ng s t, thi t k ñư ng ray, ñư ng giao c t trong ga, khái ni m ñư ng s t không m i n i và n n ñư ng s t. ð ph c v cho sinh viên các l p không chuyên ngành ñư ng s t, khi biên so n các tác gi ñã c g ng bám sát n i dung ñ i m i c a chương trình môn h c ñ phù h p tình hình th c t . Sách tái b n l n này có b xung m t s n i dung cho phù h p v i chương trình ñào t o và m t s quy ñ nh v các tiêu chu n m i c a ngành ñư ng s t. Sau các ph n lý thuy t có ñưa nh ng ví d c th ñ b n ñ c d hi u. N i dung giáo trình và các chương m c ñã ñư c t p th các th y giáo B môn ðư ng s t Trư ng ðH Giao thông v n t i góp ý. Trong quá trình biên so n có s phân công sau: TS. Lê H i Hà vi t ph n 1: ph n tuy n ñư ng s t g m các chương 1, 2, 3, 4, 5. ThS. Bùi Th Trí vi t ph n 2: chương 1, 2, 3, 5. PGS-TS. Nguy n Thanh Tùng vi t ph n 2 chương 4. Giáo trình "Công trình ñư ng s t" t p 2 s trình bày nh ng ph n sau: Ph n 1: Thi công ñư ng s t Ph n 2: K thu t s a ch a ñư ng s t Trong quá trình biên so n, ch c ch n không tránh kh i nh ng sai sót, chúng tôi mong nh n ñư c nh ng ý ki n ñóng góp c a b n ñ c ñ l n xu t b n sau ñư c hoàn thi n hơn. Hà N i, tháng 6-2002 Các tác gi 2
M CL C Trang L i nói ñ u 5 M cl c Ph n 1. TUY N ðƯ NG S T Chương 1. Tính s c kéo ñ u máy 1.1. Khái ni m chung 11 1.1.1. M c ñích tính s c kéo ñ u máy khi thi t k ñư ng s t 11 1.1.2. Mô hình tính c a ñoàn tàu và các l c tác d ng lên nó 11 1.2. L c c n chuy n ñ ng 13 1.2.1. Thành ph n c a l c c n 13 1.2.2. L c c n cơ b n 13 1.2.3. Công th c th c nghi m tính l c c n ñơn v cơ b n c a toa xe 14 1.2.4. L c c n ñơn v cơ b n c a ñ u máy 17 1.2.5. L c c n ñơn v cơ b n bình quân c a ñoàn tàu 18 1.2.6. L c c n ph 19 1.2.7 Các bi n pháp làm gi m l c c n 23 1.3. L c hãm ñoàn tàu 24 1.3.1. Các phương ti n hãm tàu 24 1.3.2. Tính l c hãm do tác d ng c a má phanh 24 1.3.3. Tính l c hãm hoàn nguyên 30 1.4. L c kéo và ñ c tính l c kéo c a ñ u máy 31 1.4.1. Khái ni m chung 31 1.4.2. S th hiên l c kéo c a ñ u máy 31 1.4.3. Phân bi t 3 khái ni m v l c kéo ñ u máy 32 1.4.4. H n ch l c kéo theo ñi u ki n bám 33 1.4.5. Các khái ni m v tr ng lư ng ñoàn tàu 34 1.4.6. T ng s l c kéo c a nhi u ñ u máy 34 1.5. Phương trình vi phân chuy n ñ ng c a ñoàn tàu 34 1.5.1. Phân tích ñi u ki n chuy n ñ ng c a tàu 34 1.5.2. S ph thu c c a h p l c vào t c ñ ch y tàu 34 1.5.3. Thành l p phương trình vi phân chuy n ñ ng c a ñoàn tàu 35 1.5.4. Tính tr ng lương ñoàn tàu và ki m tra tr ng lư ng ñoàn tàu theo 38 các ñi u ki n h n ch nó Chương 2. Bình ñ và tr c d c ñư ng s t 3
2.1. Y u t bình ñ ñư ng s t khu gian 44 2.1.1. ðư ng th ng và ñư ng cong 44 2.1.2. Bán kính t i thi u và bán kính h n ch 48 2.1.3. ðư ng cong hoà hoãn (chuy n ti p) 49 2.1.4. ðo n th ng gi a hai ñư ng cong 54 2.1.5. Góc quay nh nh t 57 2.2. Nh ng y u t tr c d c ñư ng s t 58 2.2.1. Khái ni m chung 58 2.2.2. Phân lo i d c tr c d c 58 2.2.3. D c h n ch ip 58 2.2.4. D c cân b ng icb 61 2.2.5. D c gia cư ng igc 62 2.2.6. D c quán tính ij 63 2.2.7. D c v n doanh 65 2.2.8. Chi u dài các y u t tr c d c 66 2.2.9. N i các y u t tr c d c 68 2.3. Phân b ñi m phân gi i 70 2.3.1. M c ñích phân b ñi m phân gi i 70 2.3.2. Phân lo i ñi m phân gi i 70 2.3.3. N i dung phân b ñi m phân gi i 70 2.3.4. Nguyên t c phân b ñi m phân gi i 72 2.4. Yêu c u bình ñ , tr c d c t i ñi m phân gi i 73 2.4.1. Yêu c u v bình ñ t i ñi m phân gi i 73 2.4.2. Yêu c u v tr c d c t i ñi m phân gi i 74 2.4.3. Chi u dài ga 76 2.5. Thi t k bình ñ , tr c d c ñư ng s t 77 2.5.1. B trí ñi m ñ i d c theo bình ñ và công trình nhân t o 77 2.5.2. Thi t k tr c d c theo ñi u ki n tránh ng p nư c 78 2.5.3. Thi t k bình ñ và tr c d c ñư ng s t khi g p c u, g p các ñư ng 78 giao thông khác và qua h m 2.5.4. Thi t k tr c d c b o ñ m an toàn ch y tàu 80 2.5.5. Thi t k tr c d c b o ñ m ch y tàu liên t c 81 2.5.6. Nh ng s ño v bình ñ và tr c d c 83 Chương 3. V ch tuy n 3.1. Nhi m v v ch tuy n, các phương án v hư ng tuy n 85 4
3.1.1. Nhi m v v ch tuy n 85 3.1.2. Nêu các phương án v hư ng tuy n 85 3.1.3. ðư ng chim bay và ñi m kinh t , chư ng ng i và ñi m kh ng ch 86 3.2. Phân lo i v ch tuy n 87 3.2.1. V ch tuy n theo ñi u ki n ñ a hình 87 3.2.2. V ch tuy n theo ñi u ki n s d ng d c gi i h n 88 3.3. Nhi m v và phương pháp v ch tuy n t do và v ch tuy n khó 88 khăn 3.3.1. Nhi m v và phương pháp v ch tuy n t do 88 3.3.2. Nhi m v và phương pháp v ch tuy n khó khăn 90 3.3.3. Các lo i hình tri n tuy n 93 3.4. ð c ñi m v ch tuy n theo nh ng ñi u ki n ñ a hình, ñ a th và ñ a 96 ch t khác nhau 3.4.1. V ch tuy n men sông 96 3.4.2. V ch tuy n ven theo ñư ng phân thu 97 3.4.3. V ch tuy n men theo sư n núi 97 3.4.4. V ch tuy n c t ñư ng phân thu 98 3.4.5. V ch tuy n theo ñ a ch t ph c t p 98 3.5. V ch tuy n qua sông 99 3.6. ðánh giá vi c v ch tuy n 100 3.7. Quy ñ nh b n v bình ñ và tr c d c tuy n 101 Chương 4. So sánh kinh t k thu t các phương án 4.1. Nh ng nguyên t c cơ b n khi so sánh phương án 102 4.1.1. Khái ni m 102 4.1.2. Các ch tiêu so sánh phương án 102 4.2. So sánh phương án theo ch tiêu giá ti n 103 4.2.1. Ý nghĩa c a vi c so sánh theo ch tiêu giá ti n 103 4.2.2. So sánh phương án khi ñ u tư m t giai ño n 103 4.2.3. So sánh phương án khi ñ u tư nhi u giai ño n 106 4.2.4. Phương pháp ch n ñ d c h n ch ip theo kinh phí quy ñ i 107 4.3. Tính kh i lư ng công trình và giá thành xây d ng các phương án 108 4.3.1. Khái ni m 108 4.3.2. Tính kh i lư ng công tác và giá thành n n ñư ng 109 4.3.3. Tính kh i lư ng công tác và giá thành công trình nhân t o 110 4.3.4. Tính kh i lư ng và giá thành k t c u t ng trên 111 5
4.3.5. Tính kh i lư ng công tác và giá thành các ga 111 4.3.6. Tính giá thành xây d ng các phương án 111 4.4. Tính chi phí khai thác khi so sánh phương án 112 4.4.1. Các phương pháp tính chi phí khai thác khi so sánh phương án 112 4.4.2. Tính chi phí khai thác tr c ti p theo tiêu chu n t ng lo i 114 4.4.3. Tính chi phí khai thác gián ti p theo tiêu chu n t ng lo i 115 Chương 5. L a ch n các thông s k thu t và phân tích kh năng v n chuy n thích ng 5.1. Năng l c tính toán và nh ng thông s k thu t cơ b n 116 5.1.1. Năng l c tính toán 116 5.1.2. Nh ng thông s k thu t cơ b n 117 5.2. ð th kh năng v n chuy n, kh năng thông qua có th và yêu c u 117 5.2.1. ð th kh năng v n chuy n, kh năng thông qua có th và yêu c u 117 5.2.2. Các trư ng h p tính toán, các tr ng thái k thu t 119 5.3. Tính kh năng thông qua và kh năng v n chuy n có th 119 5.3.1. Tính kh năng thông qua có th 119 5.3.2. Các ch tiêu v n t c 124 5.4. Phân tích kh năng v n chuy n thích ng và l a ch n thông s k 125 thu t c a tuy n ñư ng 5.4.1. Phân tích kh năng v n chuy n thích ng 125 5.4.2. L a ch n các thông s k thu t riêng bi t c a tuy n ñư ng 127 Ph n 2. K T C U T NG TRÊN ðƯ NG S T, N N ðƯ NG S T Chương 1. C u t o ki n trúc t ng trên 1.1 Ray 130 1.1.1. Công d ng và yêu c u ñ i v i ray 130 1.1.2. Hình d ng và kích thư c hình h c c a ray 130 1.2 Ph tùng n i gi ray 132 1.2.1. Yêu c u ñ i v i ph tùng n i gi 132 1.2.2. Ph ki n gi ray 133 1.2.3. M i n i ray và ph ki n m i n i 145 1.3 Tà v t 149 1.3.1. Công d ng và yêu c u ñ i v i tà v t 149 1.3.2. Tà v t s t 149 1.3.3. Tà v t g 150 1.3.4. Tà v t bê tông 151 6
1.4. L p ñá ba lát 154 1.4.1. Công d ng và yêu c u ñ i v i l p ñá ba lát 154 1.4.2. M t c t ngang c a l p ñá ba lát 155 1.5. Phòng trôi và gia cư ng ñư ng cong 162 Chương 2. Thi t k ñư ng ray 2.1. ð c ñi m c u t o c a ñôi bánh xe 165 2.2. ðư ng ray trên ñư ng th ng 172 2.2.1. C ly ray trên ñư ng th ng (S0) 172 2.2.2. ð nghiêng c a ray 173 2.2.3. V trí m t ngang ñ nh hai ray 173 2.3. ðư ng ray trên ñư ng cong 174 2.3.1. Các ñ c ñi m c a ñư ng ray trên ñư ng cong 174 2.3.2. N i ti p c a ñ u máy toa xe trên ñư ng cong 175 2.3.3. Tính ñ n i r ng c ly ray trên ñư ng cong 176 2.3.4. ð t ray h bánh trên ñư ng cong 190 2.3.5. Siêu cao ray lưng trên ñư ng cong 191 2.3.6. ðư ng cong chuy n ti p 199 2.3.7. ð t ray ng n trong ñư ng cong 203 Chương 3. C u t o ghi ñơn 3.1. Khái ni m chung 207 3.2. C u t o b ghi ñơn ph thông 209 3.2.1. B ph n ñ u ghi 209 3.2.2. B ph n tâm ghi 213 3.2.3. B ph n n i d n trong ghi 216 3.3. Tà v t ghi 217 3.4. B n v ghi 217 Chương 4. Khái ni m ñư ng s t không m i n i 4.1. Ưu như c ñi m c a ñư ng s t có m i n i và không m i n i 219 4.1.1. Như c ñi m c a ñư ng s t có m i n i 219 4.1.2. Ưu như c ñi m c a ñư ng s t không m i n i 219 4.2. Phân bi t chi u dài ray trên ñư ng s t 220 4.2.1. Ray thông thư ng 220 4.2.2. Ray dài có chi u dài ray l n hơn chi u dài ray tiêu chu n 220 4.2.3. Ray không m i n i 221 4.3. Nguyên lý cơ b n ñ tính ñư ng s t không m i n i 222 7
ng su t nhi t σt và l c nhi t ñ Pt 4.3.1. 222 4.3.2. L c c n tuy n ñư ng 222 4.4. Yêu c u v thi t k ñư ng s t không m i n i 223 4.4.1. Yêu c u v bình ñ và tr c d c 223 4.4.2. Yêu c u v c u t o ñư ng ray 223 4.5. ð t ray không m i n i trên ñư ng ñang khai thác 225 4.5.1. Công tác cơ b n 225 4.5.2. Công tác ch nh lý ñư ng s t không m i n i 226 Chương 5. N n ñư ng s t 5.1. Phân lo i tr c ngang n n ñư ng 227 5.2. Tr c ngang n n ñ p ñ nh hình 228 5.2.1. C u t o n n ñư ng 229 5.2.2. Các công trình c a n n ñư ng 233 5.3. Tr c ngang ñ nh hình n n ñào 234 5.4. ð t ñ ñ p n n ñư ng 235 5.4.1. ð t dùng ñ ñ p n n ñư ng 235 5.4.2. ð m nén n n ñư ng 236 239 Chuy n ñ i ñơn v ño lư ng 240 Tài li u tham kh o 8
PH N 1 TUY N ðƯ NG S T CHƯƠNG 1. TÍNH S C KÉO ð U MÁY 1.1. KHÁI NI M CHUNG. 1.1.1. M c ñích tính s c kéo ñ u máy khi thi t k ñư ng s t. Khi thi t k ñư ng m i cũng như c i t o ñư ng cũ vi c tính s c kéo cho phép xác ñ nh ñư c tr ng lư ng ñoàn tàu, ñ c tính và ch ñ chuy n ñ ng c a tàu (m máy, ñóng máy, ñóng và hãm), v n t c ch y tàu và th i gian ch y tàu, tiêu hao nhiên li u d u ma dút n u là ñ u máy ñiêzen, tiêu hao than nư c n u là ñ u máy hơi nư c, tiêu hao năng lư ng ñi n n u là ñ u máy ñi n. Theo nh ng s li u này xác ñ nh ñư c chi phí khai thác c a ñư ng trong tương lai, do ñó cho phép ñánh giá và so sánh các phương án tuy n thi t k . 1.1.2. Mô hình tính c a ñoàn tàu và các l c tác d ng lên nó. 1. Các gi thi t. Khi tàu chuy n ñ ng trên ñư ng ta xem ñoàn tàu như ch t ñi m chuy n ñ ng dư i tác d ng c a các l c ñ t t i tr ng tâm. Khi tàu chuy n ñ ng ti n d n ( m i th i ñi m v n t c b ng nhau v ñ i lư ng và chi u) ta không xét ñ n n i l c vì n i l c không gây ra chuy n ñ ng mà ch xét ñ n ngo i l c gây ra chuy n ñ ng c a ñoàn tàu. 2. Các ngo i l c. a. L c kéo F (N, KN) do ñ u máy sinh ra và do ngư i lái máy tăng gi m ho c ñóng máy. b. L c c n chuy n ñ ng W (N, KN) ph thu c vào lo i ñoàn tàu, t c ñ chuy n ñ ng, ñ d c và v trí ñư ng cong mà tàu ch y trên ñó. L c c n chuy n ñ ng xu t hi n vì nh ng nguyên nhân khách quan vì v y ngư i lái máy không ñi u ch nh ñư c. c. L c hãm ñoàn tàu B (N, KN) là l c t o ra do con ngư i thông qua b ph n hãm ñ c n chuy n ñ ng c a ñoàn tàu nh m gi m ho c gi nguyên v n t c khi xu ng d c, khi vào ga ho c cho tàu d ng l i n u c n thi t. Ph thu c vào cách ñi u khi n ch y tàu c a ngư i lái máy mà có th phân ra các ch ñ ch y tàu sau: - Ch ñ kéo: ñ ng cơ c a ñ u máy m máy. - Ch ñ ch y ñà: ñ ng cơ c a ñ u máy ñóng máy nhưng không s d ng hãm và ñoàn tàu chuy n ñ ng dư i tác d ng c a thành ph n tr ng l c ho c l c quán tính. 9
- Ch ñ hãm: ñ ng cơ c a ñ u máy ñóng máy, h th ng hãm làm vi c. d. Quy t c d u. Có th dùng quy t c d u như sau: ChiÒu chuyÓn ®éng F>0 W>0 B>0 W 0. L c hãm bao gi cũng tác d ng ngư c chi u chuy n ñ ng l y d u dương B > 0. L c c n có d u dương W > 0 khi ngư c chi u chuy n ñ ng, có d u âm W < 0 khi cùng chi u chuy n ñ ng. Cũng t n t i quy t c d u khác ñó là nh ng l c cùng chi u chuy n ñ ng mang d u dương và ngư c chi u chuy n ñ ng mang d u âm. Theo quy t c này l c kéo mang d u dương, l c hãm mang d u âm, l c c n cũng mang d u âm tr trư ng h p l c c n do d c khi tàu chuy n ñ ng xu ng d c mang d u dương t c là kích thích chuy n ñ ng và khi lên d c mang d u âm. e. L c toàn ph n và l c ñơn v . Trong tính toán s c kéo ñ u máy ngư i ta ñưa ra khái ni m l c toàn ph n và l c ñơn v . Nh ng l c tính toán cho c ñoàn tàu, cho ñ u máy, cho m t toa xe ho c m t nhóm toa xe ñư c g i là l c toàn ph n. Các l c này ñư c ký hi u ch in hoa F, W, B và ñơn v ño là Niu tơn (N). Nh ng l c tính cho m t ñơn v tr ng l c c a ñoàn tàu, c a ñ u máy, c a toa xe ñư c g i là l c ñơn v . Tr ng l c c a ñoàn tàu, c a ñ u máy, c a toa xe t t nh t dùng ñơn v KN v i ñi u ki n là kh i lư ng c a chúng dùng ñơn v t n. Các l c ñơn v này ñư c ký hi u ch thư ng f, w, b. F f= (N/KN) (1-1) ( P + Q) g W w= (N/KN) (1-2) ( P + Q) g 10
B b= (N/KN) (1-3) ( P + Q) g ñây: P - kh i lư ng ñ u máy (t n) Q - kh i lư ng ñoàn toa xe (t n) g - gia t c tr ng trư ng, g = 9,81 m/s2 Ví d : l c kéo toàn ph n có tr s 385500 N tác d ng vào ñoàn tàu có tr ng l c (P+Q).g = 65000 KN thì l c kéo ñơn v là f = 385500/65000 = 5,93 N/KN Tuỳ theo tương quan gi a tr s l c kéo, l c c n ñơn v mà tàu có nh ng chuy n ñ ng khác nhau: nhanh d n, ch m d n và ñ u. 1.2. L C C N CHUY N ð NG. 1.2.1. Thành ph n c a l c c n. Khi chuy n ñ ng ñoàn tàu ch u l c c n do nhi u y u t khác nhau. ð d dàng tính ñ n các y u t này ngư i ta chia l c c n chuy n ñ ng thành hai ph n: a. L c c n cơ b n W0, w0: là l c c n t t nhiên khi tàu ch y trên ñư ng th ng, b ng và r ng thoáng v i v n t c nh t ñ nh. b. L c c n ph : xu t hi n ch khi ñoàn tàu qua d c Wi, wi ho c qua ñư ng cong Wr, wr ho c khi kh i ñ ng Wkñ, wkñ. Ngoài ra c n tính ñ n m t s l c c n ph khác như khi có gió to, khi tàu ch y trong h m... T ng s ñ i s c a l c c n cơ b n và l c c n ph g i là l c c n chung c a ñoàn tàu: W = W 0 + W i + Wr (N) (1-4) w = w0 + wi + wr (N/KN) (1-5) Như v y l c c n cơ b n luôn luôn x y ra khi tàu chuy n ñ ng còn l c c n ph có th có tuỳ theo ñi u ki n chuy n ñ ng và ñ c tính c a tr c d c và bình ñ trên ño n ñư ng ñã cho. L c c n chung ñơn v c a ñ u máy w' = w0' + wi' + wr' (N/KN) (1-6) L c c n chung ñơn v c a toa xe w'' = w0'' + wi'' + wr'' (N/KN) (1-7) L c c n chung toàn ph n c a ñoàn tàu W = w'.P.g + w''.Q.g (N) (1-8) Hay W = (w0' + wi' + wr').P.g + (w0'' + wi'' + wr'').Q.g (N) 1.2.2. L c c n cơ b n. 11
1. ð nh nghĩa. L c c n cơ b n là l c c n khi tàu ch y trên ñư ng th ng, b ng và r ng thoáng dư i các ñi u ki n sau: v n t c tàu ch y Vtàu> 10 km/h; v n t c gió Vgió < 10 m/s và nhi t ñ không khí môi trư ng t0 > -250C (v i các nư c Liên Xô cũ và m t s nư c khác); v n t c ch y tàu Vtàu > 10 km/h; t0 > -100C; Vgió < 5 m/s (v i Trung Qu c). 2. Các y u t t o nên l c c n cơ b n. L c c n cơ b n phát sinh khi có ma sát gi a các b ph n c a tàu, gi a tàu và ñư ng, gi a tàu và môi trư ng không khí. Khi tàu ch y trên ño n th ng và b ng l c c n cơ b n phát sinh do các nguyên nhân chính sau: a. L c c n do ma sát gi a c tr c và bi: là thành ph n l n c a l c c n cơ b n, l c c n này t l thu n v i h s ma sát trong bi, v i t i tr ng tr c, v i ñư ng kính tr c và t l ngh ch v i ñư ng kính bánh xe. b. L c c n do ma sát lăn gi a bánh xe và ray: l c c n này xu t hi n do vành bánh ép trên ray và do ray b võng xu ng nên tàu chuy n ñ ng lư n sóng làm t n th t năng lư ng. c. L c c n do ma sát trư t gi a ñai bánh và ray: khi bánh xe lăn trên ray thì phát sinh hi n tư ng trư t. Hai bánh v a quay v a trư t là do vành bánh xe có c u t o hình côn, do ñôi bánh l p không ñúng, do s ch n ñ ng c a máy, do s ti p xúc c a ñai bánh v i ray không ph i là m t ñi m mà là m t d i và trên d i ñó các bán kính khác nhau. d. T n th t ñ ng năng do ch n ñ ng và va ch m gi a bánh xe và ray m in i ray, b i vì m i s va ñ p ñ u làm cho m t ph n ñ ng năng bi n thành "công cơ gi i" xung kích nên t c ñ gi m d n. e. L c c n không khí: m t v t th chuy n ñ ng ñ u làm không khí xung quanh chuy n ñ ng. T c ñ c a các b ph n không khí khác nhau tuỳ theo v trí c a v t chuy n ñ ng. Không khí chính di n b nén, phía sau sinh ra chân không, áp l c phía trư c l n hơn phía sau và s chênh l ch áp l c ñó t o ra l c c n. 1.2.3. Công th c th c nghi m tính l c c n ñơn v c a toa xe. L c c n ñơn v cơ b n c a toa xe ñư c xác ñ nh b ng th c nghi m và ch y u ph thu c vào v n t c ch y tàu V (km/h), t i tr ng tr c c a toa xe q0 (t n/tr c), lo i toa xe. 1. Công th c th c nghi m tính l c c n ñơn v cơ b n cho m t toa xe. a. ð i v i toa hàng: Công th c t ng quát 12
c w0" = a + (b + )v (N/KN) - toa hàng hai tr c Liên Xô (1-9) q0 1 (b + cv + dv2) (N/KN) - toa hàng 4, 6, 8 tr c LX(1-10) w0" = a + q0 29 + v w0" = (N/KN) - toa hàng 2, 4 tr c trung Qu c(1-11) 9 + 0,5q cabi trong ñó a, b, c, d - h s th c nghi m Bi u 1-1. H s th c nghi m a, b, c, d toa hàng Lo i toa a b c d Toa 2 tr c 1,4 0,02 0,25 Toa 4 tr c 0,7 3 0,1 0,0025 Toa 6 tr c 0,7 8 0,1 0,0025 Toa 8 tr c 0,7 6 0,038 0,0021 q cabi q0 = (t n/tr c) n qcabi - kh i lư ng hàng và bì; qcabi = βqtt + qbì (t n) qtt - kh i lư ng tính toán c a toa xe (t n) qbì - kh i lư ng bì (toa r ng) (t n) β - h s ch t hàng tuỳ theo lo i hàng và lo i toa xe n - s tr c c a m t toa xe L c c n ñơn v cơ b n c a toa xe hàng 4 tr c trên ñư ng kh 1000 mm nư c ta ñư c tính theo các công th c sau: V i toa ñ c ch y b ng trư t w0'' = 1,0 + 0,04V + 0,00032V2 (N/KN) (1-12) V i toa r ng ch y b ng trư t w0'' = 1,2 + 0,02V + 0,0017V2 (N/KN) (1-13) V i toa ñ c ch y b ng lăn w0'' = 0,7 + 0,04V + 0,0032V2 (N/KN) (1-14) V i toa r ng ch y b ng lăn w0'' = 0,9 + 0,02V + 0,0017V2 (N/KN) (1-15) L c c n ñơn v cơ b n c a toa xe khách và toa xe hàng 4 tr c trên ñư ng kh 1435 mm nư c ta ñư c tính theo các công th c sau: V i toa xe khách ho c hàng ch y b ng trư t V2 w0'' = 2 + (0,007 + m) (N/KN) (1-16) 100 13
V i toa xe khách ho c hàng ch y b ng lăn V2 80 w0'' = 2,2 - + (0,007 + m) (N/KN) (1-17) V + 38 100 Trong ñó m là h s b m t ñư c quy ñ nh như sau: m = 0,033 - ñ i v i toa xe khách 4 tr c m = 0,05 - ñ i v i toa xe hàng ñ c m = 0,033 - ñ i v i toa xe hàng r ng b. ð i v i toa khách. Công th c t ng quát w0" = a + bv + cv2 (N/KN) (1-18) trong ñó a, b, c - h s th c nghi m Bi u 1-2. H s th c nghi m toa khách Lo i toa a b c Toa khách Liên Xô 1,4 0,012 0,0003 Toa khách n ð 2,46 0,026 0,00029 20 + 0,00032v2 (N/KN) V i toa khách Trung Qu c w0" = 1,49 + (1-19) v Ví d : Tính l c c n toàn ph n c a ñoàn toa xe hàng 4 tr c Liên Xô có kh i lư ng 5600 t n t i th i ñi m V = 60 km/h bi t kh i lư ng bì c a toa 4 tr c là 22 t n, kh i lư ng tính toán c a toa 4 tr c là 62,5 t n và β = 0,9. Gi i: qcabi = 22 + 0,9.62,5 = 78,25 t n 78,25 q0 = = 19,56 t n/tr c 4 3,0 + 0,1.60 + 0,0025.60 2 w0"(4) = 0,7 + = 1,52 (N/KN) 19,56 W0" = w0".Q.g = 1,52.5600.9,81 = 73502 (N) 2. Công th c tính l c c n bình quân c a ñoàn toa xe. Trong th c t ñoàn tàu ñư c hình thành t nhi u lo i toa xe, lúc ñó: W0" = w0"(2)Q2.g + w0"(4)Q4.g + w0"(6)Q6.g (N) (1-20) W0 " Q 2 Q Q w0"(2) + 4 w0"(4) + 6 w0"(6) (N/KN) w0" = = Q.g Q Q Q n ∑w ".α i (N/KN) w0" = α2.w0"(2) + α4.w0"(4) + α6.w0"(6) = (1- 0(i ) i =1 21) 14
Trong ñó: w"0(2), w"0(4), w"0(6) - l c c n ñơn v cơ b n c a t ng lo i toa (N/KN) Q2, Q4, Q6 - kh i lư ng các nhóm toa trong ñoàn tàu (t n) α2, α4, α6 - t l tính theo kh i lư ng c a t ng lo i toa so v i kh i lư ng ñoàn tàu M t khác n u bi t t l tính theo s lư ng c a t ng lo i toa γi, s toa trong ñoàn tàu m và kh i lư ng c a t ng toa qi (k c hàng và bì) ta có: mγ 2 q 2 γ 2 q2 = α2 = (1-22) m(γ 2 q 2 + γ 4 q 4 + γ 6 q 6 ) γ 2 q 2 + γ 4 q 4 + γ 6 q 6 mγ 4 q 4 γ 4 q4 α4 = = (1-23) m(γ 2 q 2 + γ 4 q 4 + γ 6 q 6 ) γ 2 q 2 + γ 4 q 4 + γ 6 q 6 mγ 6 q 6 γ 6 q6 α6 = = (1-24) m(γ 2 q 2 + γ 4 q 4 + γ 6 q 6 ) γ 2 q 2 + γ 4 q 4 + γ 6 q 6 γ i qi αi = hay là (1-25) n ∑γ qi i i =1 n ∑α ð ki m tra tính toán c n s d ng công th c =1 i i =1 1.2.4. L c c n ñơn v cơ b n c a ñ u máy. ð i v i ñ u máy khi ñóng và khi m máy có l c c n cơ b n khác nhau. Khi ñóng máy l c c n cơ b n l n hơn khi m máy (khi ñóng máy ph i tính thêm l c c n ph do ma sát các b ph n chuy n ñ ng và truy n ñ ng c a ñ u máy sinh ra), tàu ch y ñóng máy dư i tác d ng c a tr ng l c ho c l c quán tính. w'oñ = w'o + ∆w'oñ (N/KN) (1-26) Khi tàu ch y m máy và ñóng máy l c c n ñơn v cơ b n có d ng t ng quát như sau: w'o = a1 + b1V + c1V2 (N/KN) w'oñ = a2 + b2V + c2V2 (N/KN) trong ñó a1, b1, c1, a2, b2, c2 - các h s th c nghi m 1. Khi tàu ch y m máy. w'0 = 1,9 + 0,01V + 0,0005V2 (N/KN) ð u máy tàu khách (1-27) 2 ð u máy tàu hàng w'0 = 2,2 + 0,01V + 0,0003V (N/KN) (1-28) 2 ð u máy lo i m i w'0 = 1,2 + 0,025V + 0,00016V (N/KN) (1-29) 2. Khi tàu ch y ñóng máy. 15
ð i v i ñ u máy hơi nư c lo i m i: w'0ñ = 3,0 + 0,002V + 0,0009V2 (N/KN) (1-30) ð i v i ñ u máy ñiêzen lo i m i: w'0ñ = 2,4 + 0,011V + 0,00035V2 (N/KN) (1-31) 1.2.5. L c c n ñơn v cơ b n bình quân c a ñoàn tàu. Khi tàu m máy w' .P + w"0 .Q W0 =0 = w'0δ1 + w"0δ2 (N/KN) (1-32) w0 = ( P + Q) g P+Q Khi tàu ñóng máy w' .P + w"0 .Q W0 d = w'0ñδ1 + w"0δ2 (N/KN) = 0d w0ñ = (1- ( P + Q) g P+Q 33) Trong ñó δ1, δ2 - t l v kh i lư ng c a ñ u máy và toa xe so v i kh i lư ng ñoàn tàu Trong ñ i ña s trư ng h p δ1
L c c n ñơn v cơ b n c a toa 6 tr c 8 + 0,1.60 + 0,0025.60 2 8 + 0,1V + 0,0025V 2 w"0(6)= 0,7 + = 0,7 + 126 / 6 q0 =1,65 (N/KN) Ta có t l theo kh i lư ng c a các lo i toa xe γ 2 q2 0,3.30 = α2 = = 0,11 γ 2 q 2 + γ 4 q 4 + γ 6 q 6 0,3.30 + 0,4.80 + 0,3.126 γ 4 q4 0,4.80 α4 = = = 0,41 γ 2 q 2 + γ 4 q 4 + γ 6 q 6 0,3.30 + 0,4.80 + 0,3.126 γ 6 q6 0,3.126 α6 = = = 0,48 γ 2 q 2 + γ 4 q 4 + γ 6 q 6 0,3.30 + 0,4.80 + 0,3.126 Ki m tra Σαi = 0,11 + 0,41 + 0,48 = 1 L c c n ñơn v cơ b n bình quân c a ñoàn toa xe α2w"0(2)+ α4w"0(4)+ α6w"0(6)= w"0= 0,11.3,6+0,41.1,6+0,48.1,65=1,85 (N/KN) L c c n ñơn v cơ b n bình quân c a tàu hàng khi m máy w' 0 P + w"0 Q 3,88.258 + 1,85.3000 = w0 = = 2,01 (N/KN) P+Q 258 + 3000 L c c n ñơn v cơ b n bình quân c a tàu hàng khi ñóng máy w' 0 d P + w"0 Q 4,32.258 + 1,85.3000 = w0ñ = = 2,05 (N/KN) P+Q 258 + 3000 1.2.6. L c c n ph . 1. L c c n do ñ d c W1, wi. h (m) Wi (P+Q)g α L (km) Hình 1-2. L c c n do ñ d c Wi Khi tàu ch y trên d c thì phát sinh m t l c song song v i ñư ng, chi u c a l c này ho c trùng v i chi u chuy n ñ ng (xu ng d c) ho c ngư c chi u chuy n ñ ng (lên d c). 17
Wi = 1000(P+Q)g.sinα (N) (1-34) 0 Vì α nh (th m chí v i d c 15‰ thì α = 0 51') nên có th coi sinα = tgα h i = mà tgα = do h tính b ng (m) và L tính b ng (km) L 1000 i Khi ñó Wi = 1000(P+Q)g = (P+Q)gi 1000 ( P + Q ) gi Wi = wi = =i (1-35) ( P + Q) g ( P + Q) g Như v y l c c n ñơn v do d c v tr s b ng ñ d c và wi mang d u dương khi tàu lên d c, mang d u âm khi tàu xu ng d c. Ví d : N u ñoàn tàu có kh i lư ng 6000 t n ch y trên d c 5‰ thì wi = 5 (N/KN) và Wi = (P+Q)g.wi = 6000.9,81.5 = 294300 N 2. L c c n do ñư ng cong Wr, wr. Khi tàu vào ñư ng cong ch u m t l c c n do nh ng nguyên nhân chính sau ñây: a. Do vành bánh phía ngoài si t ch t vào má trong ray lưng dư i tác d ng c a l c ly tâm. b. Do trư t ngang c a ñ u máy toa xe khi vào ñư ng cong. c. Do bánh xe trên cùng m t tr c không ch y trên cùng m t chi u dài, bánh xe phía ngoài ph i vư t nhanh lên vì ñư ng phía ngoài dài hơn nên bánh xe v a quay v a trư t. L c c n do ñư ng cong ch y u ph thu c vào bán kính ñư ng cong, vào kh ñư ng, vào ñư ng kính bánh xe, vào c ly c ng nh c c a toa xe, vào v n t c ch y tàu, vào siêu cao ray lưng. ð xác ñ nh l c c n do ñư ng cong thư ng s d ng các công th c kinh nghi m sau: a. Khi chi u dài ñư ng cong l n hơn chi u dài ñoàn tàu (lc > lt) 700 wr = (N/KN) ñ i v i ñư ng 1435 mm (1- R 36) 425 wr = (N/KN) ñ i v i ñư ng 1000 mm (1- R 37) Trong ñó R - bán kính ñư ng cong (m) 18
Lt R,α ,K Hình 1-3. l c > lt b. Khi chi u dài ñư ng cong < chi u dài ñoàn tàu (l c < lt), m t ph n tàu n m trong ñư ng cong thì ch u l c c n do ñư ng cong: 700 l c 12,2α o .= wr = (N/KN) ñư ng 1435 mm (1-38) R lt lt πRα o Rα o = vì lc = 180 o 57,3 425 l c 7,5α o .= wr = (N/KN) ñư ng 1000 mm (1-39) R lt lt Lt R,α,K Hình 1-4. l c < lt c. Khi tàu n m trên nhi u ñư ng cong. Trư ng h p th nh t tàu n m m t ph n trên các ñư ng cong: Lt α1 α2 Hình 1-5. Tàu n m trên m t ph n ñư ng cong 12,2(∆α 1 + ∆α 2 ) wr = (N/KN) ñư ng 1435 mm (1-40) lt 7,5(∆α 1 + ∆α 2 ) wr = (N/KN) ñư ng 1000 mm (1-41) lt Trư ng h p th hai tàu n m tr n trên các ñư ng cong: 19