Рудничные рельсовые пути
При проектировании дачной дороги встают вопросы о вписывании ж/д пути в площадь участка. А какую ширину колеи выбрать? А впишется ли вагонетка в выбранный радиус закругления? А не слетит ли она в повороте и что надо сделать для предотвращения этого? И прочая, и прочая.
В процессе планирования дачной чугунки, я тоже задавался этими вопросами. Пытаясь их решить, первым делом я постарался понять – какая из эксплуатируемых ж/д систем наиболее близка к дачбану? Поиски решения привели к промышленной колее, используемой на добыче руды и угля.
И вот сегодня, в рубрике «Кирпичики», я хочу привести материал из учебного пособия «Горно-транспортные машины периодического действия» (авторы Ю.Д.Тарасов, А.К.Николаев. Санкт-Петербургский государственный горный институт (технический университет). СПб, 2005.)
В пособие рассказывается о теории и расчете горно-транспортных машин. Рассмотрено основное и вспомогательное оборудование локомотивной откатки, широко используемой на угольных и рудных шахтах в качестве магистрального транспорта полезного ископаемого, а также для транспортирования материалов и людей.
А чтобы информация не была скучной, я, для примера расчетов по приведенным формулам, взял свою колею – осьми вершковую (356мм). Примеры и мои комментарии выделены курсивом.
И так, страница 17 глава 3.2 «Рудничные рельсовые пути»
3.2.1 Характеристика рельсовых путей.
Рельсовый путь состоит из двух основных частей: нижнего и верхнего строений.
К нижнему строению (основанию) относится земляное полотно с искусственными сооружениями (мостами, путепроводами, акведуками), а для подземных путей – почва выработки с соответствующими продольными и поперечными уклонами и водоотливными канавками.
Верхнее строение составляет балластный слой, шпалы, рельсы, рельсовые скрепления и различное путевое оборудование.
Рельсовые пути, представляющие собой две нити скрепленных между собой рельсов (рис.6), характеризуются шириной рельсовой колеи Sp, которая измеряется расстоянием между внутренними поверхностями головок рельсов.
Колесная колея Sк – расстояние между наружными (рабочими) кромками реборд колес подвижного состава (локомотивов и вагонеток). Связь между рельсовой и колесной колеей следующая:
где x – игра колеи, обеспечивающая центрирование колесных пар (или полускатов) в движении и предотвращающая возможность расклинивания реборд колес между головками рельсов, для подземных рельсовых путей x = 10 мм.
Допуски на колею для подземных рельсовых путей – 2 + 4 мм.
Исходя из вышесказанного рельсовая колея, в моем варианте,составит от 354 до 360 мм. Колесная колея будет равна 346 мм. Тем самым игра колеи возможна в приделах 8 – 14 мм.
3.2.2 Особенности укладки рельсовых путей на закруглениях
На закруглениях рельсовые пути укладывают с превышением наружного рельса над внутренним и с уширением колеи.
Укладка наружной нитки с превышением (рис.9) обеспечивает прохождение равнодействующей силы тяжести и центробежной силы через ось симметрии пути и вагонетки. Благодаря этому исключается сход подвижного состава с рельсов на закруглениях пути.
Из расчетной схемы (рис.9) находим превышение (в миллиметрах) наружного рельса над внутренним:
где v – скорость движения подвижного состава (вагонетки), м/с; R – радиус криволинейного участка, м; Sp – рельсовая колея, м.
Сделаем вычисление: v– для простоты возьмем скорость в 1.38 метра в секунду (около 5 км/ч), R– радиус будет 5 500 мм (именно такие радиусы я решил делать на участке), Sp– рельсовая колея 356 мм. Считаем:
h= 100 х (1.9 : (5,5 : 0,356)) = 12,3 мм
Уширение рельсовой колеи на закруглении (рис.10) производится за счет сдвижки внутрь кривой внутреннего рельса из условия вписывания реборд колес подвижного состава при заданной жесткой базе (B) в рельсовую колею на участке закругления пути.
Величина уширения (в миллиметрах):
Сделаем вычисление: R– 5.5м, В – жесткая база вагонетки равна 600 мм. Считаем:
Sp = 3000 : (5.5 : 0,6)3 = 3.891 мм
Судя по допуску (см. выше про игру колеи) не так уж и много.
Разгон уширения и превышение наружного рельса над внутренним осуществляют постепенно на примыкающих к кривой с обеих сторон участках, длина которых (в метрах) Lp = (1/3 — 1/10)Dh.
В моем случае вилка составила от 1.2 до 4 метров.
Радиус закругления для подземных рельсовых путей R = (7 — 10)B.
В моем случае вилка от 4.2 до 6 метров. Следовательно, запланированный радиус выбран правильно.
В следующем посте постараюсь опубликовать выжимку из другой книги – автор Ю.С.Пухов «Рудничный транспорт» (Москва, издательство «Недра», 1991г).
Здравсвуйте Михаил! Большое Вам спасибо за проделанный труд! Популяризация домашне-дычных миниколеек считаю делом нужным, ведь не секрет что техническое творчество в период выживания на постсоветском пространстве затухло, если вообще не умерло.Компьютерные игры и алкоголь захватили все помыслы.Почему такие мысли, имею двух мальчишек пяти лет, пытаюсь увлечь их железнодорожным моделированием, приучить к иструменту, одним словом воспитать людьми,а не потребителями рекламной продукции. Впрочем это другая тема. Хочу задать вопрос по размеру колесных реборд, их величина в прямой зависимости в стабильности движения (сход с рельс) и радиуса закругления есть зависимость и от угла наклона вертикальной плоскости реборды. Двое наших первопроходцев выбирали ее величину довольно вольно при этом заметил (читая их посты) опосредованые жалобы на легкость и стабильность хода.Есть ли у Вас соображения поэтому поводу?
С уважением Вячеслав!
Доброго здоровья, Вячеслав. Спасибо за интерес к теме и комментарий.
По поводу реборд. На данный момент я выбрал высоту реборды в 15 мм (то есть диаметр по катанию 200 мм, а диаметр с ребордой 230 мм). По прямому участку вопросов не возникло. По лежневке на угле более 7 градусов реборда врезалась и выгрызала рельс (напомню, что рельс был из бруса).
Что касается закруглений. Я имел возможность покатать вагоны Павла Чилина и заметил, что на прохождение закруглений заклинивание происходило из-за длинной жесткой базы ПС. Плюс к этому на таких небольших радиусах, на мой взгляд, надо бы добавлять контррельс. Хотя бы с одной стороны.
На данный момент я работаю над самосвальным кузовом, а после состоится испытания его в рабочих условия. Тогда же будут произведены испытания закругленных участков. Пока могу сказать, забегая вперед, что взял три радиуса закруглений от 3-х до 6-ти метров. О том, как себя поведет состав подробно расскажу скорее всего в середине-конце октября.
Ждите, заходите, пишите.
П.С. Если сразу не отвечаю, значит нахожусь на даче. А там интернета нет, увы)))
Добрый вечер! Ждать буду непременно, но очень бы хотелось двигатся совместно.Жаль что живу далеко в Одессе.У меня в заказе 8 колес для тележек полувагона на колею 180 мм. Выбрал для подкатки под вагон две двухосные тележки для уменьшения базы при прохождении малых радиусов до 3-х метров. Вопрос в размере реборды и наклоне вертикальной составляющей ее проскости к горизонту, как мне кажется является основоположным. Посмотрел модельные нормы: угол к горизонту выбран в 70 градусов, величина реборды не более 6 мм, это для колеи 7,25 дюйма примерно 184 мм. Увеличение данного угла, как мне видится прведет к уменьшению радиуса загругления и ужесточения условий вскарабкивания реборды колеса на рельс в плане уменьшения скорости движения. На дружественном форуме также затрагивался вопрос о радиусах закругления головки рельса и галтели между плоскостями катания и реборды. Имеются ли соображения по предельным или оптимальным величинам углов и радиусов. Может, где подсмотреть?
С уважением Вячеслав!
Доброго здоровья, Вячеслав!
Насколько я помню (где-то читал), что угол наклона рельса к горизонту должен быть не более 1/20. Угол по катанию колеса вообще фигура довольно сложная (это если за пример брать «старшего брата» 1520 мм). Я сделал угол (в средней его части) равным 10 градусам. Как оно будет — покажут испытания.
А пока, пользуясь возможностью, хочу предложить Вам поучаствовать в работе блога «Стальная колея» и рассказать на его страницах о своей работе и планах. Ведь блог этот задумывался, как клуб энтузиастов. Что скажите?
Спасибо за приглашение! Попробую по мере сил и возможностей внести свою лепту в дело развития дач- бана, а за одно и опыта наберусь. C уважением Вячеслав.
На самом деле, литературы по этому вопросу много. Например, здесь: http://ea.donntu.edu.ua:8080/jspui/bitstream/123456789/10466/1/%D0%A2%D0%9E%D0%A0%D0%A2%D0%AD%D0%9F.pdf
Интересно просматривать и ретро-книги.
Недавно скачал одну из таких, где давалась сводная характеристика промышленного транспорта шахт Донецкого бассейна на 1918 год: http://yadi.sk/d/YnfUF-Xj3YupG
Могу дома посмотреть книгу с рацпредложениями «кулибиных» за 30-е г.г., — некоторые вещи фотографировал, но навскидку не помню, были ли там предложения по вагонеткам.
Могу также дома посмотреть что-то из 60-70-х г.г.