Что соединяют промежуточное и стыковое соединение
Вопрос 11. Рельсовые скрепления (промежуточные, стыковые)
Стыковые скрепления выполняются в виде плоских накладок, соединяющих рельсы при помощи болтов.
Стыковые скрепления в зависимости от конструкции бывают болтовые, клееболтовые и сварные. В наиболее распространенной форме стыковые скрепления состоят из двух стальных накладок с болтовыми отверстиями и 4–6 путевых болтов. При использовании рельсов в качестве проводников электрических цепей стыки делают электропроводящими, принимая меры к снижению окисляемости соприкасающихся частей или устанавливая дополнительные электрические соединители, которые перекрывают стыковой зазор. Для электрического разъединения блок-участков, используемого при автоблокировке, применяют изолирующие стыки: сборные с прокладками и втулками из диэлектрических материалов или склеенные с помощью полимеров.
Промежуточные скрепления состоят из рельсовых подкладок и прикрепителей. Комбинации этих деталей и их конструктивных разновидностей образуют различные типы промежуточных скреплений. Наиболее распространенным типом прикрепителя при деревянных шпалах служат костыли, которые впервые применили еще на линии Петербург–Москва. При железобетонных шпалах возможны и бесподкладочные промежуточные скрепления, но с упругим соединением в узле. Чем более жестко подрельсовое основание, тем более необходимо и важно применение упругих промежуточных скреплений.
Срок службы скреплений зависит от сочетания достаточно большого числа эксплуатационных и природно-климатических факторов (осевых нагрузок, скорости и характера движения, качества текущего содержания пути и ходовых частей подвижного состава, а также плана и профиля линии, температурного режима и т. д.). Определяющим же (нормативным) сроком службы скреплений промежуточных и стыковых, точно так же как исроком службы рельсов, является грузонапряженность железнодорожной линии. Поэтому при сплошной смене рельсов проверяют все скрепления, сортируют и, если это возможно, используют повторно. Для повторной укладки в путь используют до 90–95 % накладок, 70–80 % болтов и 50–60 упругих шайб.
Для соединения примыкающих друг к другу торцами отдельных рельсов с целью образования непрерывных рельсовых нитей в звеньевой конструкции пути их концы перекрывают с обеих сторон накладками, которые стягивают через отверстия болтами; такое соединение рельсов называется болтовым. Основными его элементами являются накладки, болты, гайки, пружинные шайбы.
Стыковые накладки предназначены для прочного соединения рельсов в непрерывную рельсовую нить. По типу и применению они подразделяются:
· на двухголовые (рис. 3.1);
В настоящее время в звеньевых конструкциях железнодорожного пути в наибольшем объеме применяются простые по форме двухголовые накладки с постоянным по длине поперечным сечением, что обеспечивает оптимальную работу стыка за счет плотного прилегания своих рабочих граней к рельсу. Маркировка железнодорожных накладок соответствует типам рельсов, для которых они предназначены. В зависимости от типа накладки железнодорожные могут иметь разное число болтовых отверстий: в накладках 2Р65 – таких отверстий четыре, во всех остальных, включая и накладку 1Р65, – шесть.
Промежуточные рельсовые скрепления.
Требования, предъявляемые к ним
Промежуточные скрепления осуществляют связь между рельсами и подрельсовыми основаниями.
Основные требования, предъявляемые к промежуточным скреплениям:
· обеспечение стабильности ширины колеи и подуклонки рельсов;
· исключение продольного перемещения рельсовых нитей по опорам, отрыва и угона рельсов;
· обладание прочностью и в целом достаточной упругостью, чтобы смягчать динамическое воздействие вертикальных и горизонтальных (поперечных и продольных) нагрузок, вибрацию и колебания рельсов;
· скрепления должны иметь возможно меньше деталей;
· содержание скреплений в исправном состоянии должно быть по возможности менее трудоемким и т. д.
Скрепления имеют различную конструкцию применительно к виду шпал, на которых укладывают рельсы (деревянные или железобетонные).
3.3.1. Промежуточные скрепления для деревянных шпал
Типовым промежуточным скреплением для деревянных шпал служит подкладочное костыльное скрепление смешанного типа ДО (рис. 3.3). Основными его элементами являются клинчатая ребордчатая подкладка, обеспечивающая большую площадь передачи давления от рельса на опору и костыли (основные и обшивочные от 4 до 5 шт.). В скреплении ДО основные костыли удерживают рельс от бокового сдвига и опрокидывания (на опрокидывание работает на каждой подкладке один костыль, на сдвиг, как правило, – все), а обшивочные костыли уменьшают сдвиг подкладки при действии горизонтальных сил и вибрацию подкладок. Нормальные (обычные) костыли имеют овальную головку, а удлиненные (пучинные) – призматическую. Длина нормальных костылей 165 мм, масса 0,378 кг; длина пучинных – 205, 240 и 280 мм. Чтобы уменьшить разрушающее действие костылей, в шпалах предварительно сверлят и антисептируют отверстия глубиной 130 мм и диаметром 12,7 мм.
Рис. 3.4. Рельсовое скрепление КД на деревянных шпалах: 1 – двухвитковая шайба; 2 – шуруп; 3 – подкладка; 4 – клеммный болт; 5 – клемма; 6 – подрельсовая площадка; 7 – прокладка под подкладку
Раздельные пункты.
Раздельный пункт — пункт, делящий железнодорожную линию на блок-участки или перегоны.
К раздельным пунктам на железной дороге относятся:
· проходные светофоры путевой автоматической блокировки;
· границы блок-участков при АЛСН, применяемой как самостоятельное средство сигнализации и связи.
Назначение:Раздельные пункты, простейшими из которых являются разъезды и обгонные пункты, служат для скрещения, обгона поездов, обеспечивают безопасность их движения и увеличивают пропускную способность участков железных дорог. На станциях кроме того осуществляются операции по приёму, отправлению, формированию и расформированию (сортировочные и участковые станции) поездов, производится приём-выдача грузов, обслуживание пассажиров, ремонт и обслуживание подвижного состава.
Границы: Каждый раздельный пункт имеет чётко установленные границы, отделяющие его от прилегающих перегонов. Границами раздельных пунктов являются:
· на однопутных участках — входные светофоры;
· на двухпутных участках по каждому в отдельности главному пути — с одной стороны — входной светофор, с другой сигнальный знак «Граница станции»;
· на двухпутных участках, оборудованных двухсторонней автоблокировкой, границами с обеих сторон по каждому в отдельности главному пути являются входные светофоры.
Что соединяют промежуточное и стыковое соединение
Стыкование рельсов между собой производится с помощью шести- или четырехдырных накладок и болтов с пружинными шайбами или тарельчатыми пружинами.
Рисунок 1.1 Стыковое и промежуточное костыльное скрепление в пути
Рисунок 1.1 Стыковое и промежуточное костыльное скрепление в пути
Видеоролик 1.1 Стыковое скрепление с четырехдырными накладками
Видеоролик 1.1 Стыковое скрепление с четырехдырными накладками
Шестидырные накладки применяются:
Рисунок 1.2 Чертеж: Стыковое и промежуточное костыльное скрепление при рельсах Р65, Р75 (мм)
Рисунок 1.2 Чертеж: Стыковое и промежуточное костыльное скрепление при рельсах Р65, Р75 (мм)
Рисунок 1.3 Стыковое скрепление КБ на железобетонных шпалах
Рисунок 1.3 Стыковое скрепление КБ на железобетонных шпалах
Рисунок 1.4 Чертеж: Стыковое скрепление КБ65 на железобетонных шпалах с рельсами Р65 и Р75 (мм)
Рисунок 1.4 Чертеж: Стыковое скрепление КБ65 на железобетонных шпалах с рельсами Р65 и Р75 (мм)
Запрещается использование нетиповых, посторонних предметов в конструкцию стыкового скрепления и в стыковой зазор (в том числе в хвост крестовины).
Переход от рельсов одного типа к рельсам другого типа осуществляют с использованием переходных рельсов или переходных накладок.
Рисунок 1.5 Переходный рельс
Рисунок 1.5 Переходный рельс
Рисунок 1.6 Переходные стыковые рельсовые накладки Р65/Р50 (мм)
Рисунок 1.6 Чертеж переходного стыка Р65/Р50 (мм)
Рисунок 1.6 Переходные стыковые рельсовые накладки Р65/Р50 (мм) и чертеж переходного стыка Р65/Р50 (мм)
Таблица 1.1 Усилия затяжки гаек стыковых болтов
Гайки стыковых болтов должны затягиваться с усилием, соответствующим следующему крутящему моменту: | |||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
с пружинными одновитковыми шайбами при рельсах: | |||||||||||
типа Р65 и Р75 | 600 Н·м (60 кгс·м) | ||||||||||
при рельсах типа Р50 | 450 Н·м (45 кгс·м) | ||||||||||
при рельсах типа Р65 и Р75 и высокопрочных стыковых болтах (устанавливаются в стыках уравнительных пролетов бесстыкового пути) | 1100 Н·м (110 кгс·м) | ||||||||||
с тарельчатыми пружинами при рельсах типа Р65 и Р75 | 350 Н·м (35 кгс·м) | ||||||||||
В стыках уравнительных рельсов на болты устанавливают по две тарельчатых пружины (одна в одну) и затягивают гайки с крутящим моментом | 600 Н·м (60 кгс·м) | ||||||||||
Минимально допустимые (в среднем на стыке) значения затяжки гаек болтов, при которых еще не требуется их дозатяжка, составляют: | |||||||||||
для рельсов типа Р65 (в т.ч. уравнительных) | 300 Н·м (30 кгс·м) | ||||||||||
для рельсов типа Р65 при высокопрочных болтах | 550 Н·м (55 кгс·м) | ||||||||||
для рельсов типа Р50 | 225 Н·м (22,5 кгс·м) | ||||||||||
для рельсов длиной 25 м с тарельчатыми пружинами | 175 Н·м (17,5 кгс·м) |
Критерии годности элементов старогодных стыковых рельсовых скреплений
В процессе эксплуатации стыковых рельсовых скреплений, по мере наработки пропущенного тоннажа, под воздействием осевых нагрузок и климатических факторов, в элементах стыковых рельсовых скреплений развиваются различные дефекты.
Критерии годности элементов старогодных стыковых рельсовых скреплений и их граничные величины приведены в таблице 1.2.
Таблица 1.2 Критерии годности элементов старогодных стыковых рельсовых скреплений для повторного применения
Элементы скрепления | Вид дефекта, наименование параметров | Критерии годности | Способ определения критериев годности | ||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Годные для повторного применения | Негодные для повторного применения | ||||||||||
Накладки двухголовые для рельсов типов Р65 и Р75 | Наличие трещин и надрывов | Не допускаются | Имеются | Визуально | |||||||
Отклонение от прямолинейности в горизонтальной и вертикальной плоскостях, мм | До 2 | Больше или равно 2 | Линейкой, щупами | ||||||||
Смятие в стыковой зоне и образование вертикальной ступеньки, мм | До 2 | Больше или равно 2 | Линейкой, щупами | ||||||||
Износ на опорных частях, мм | До 1 | Больше или равен 1 | Линейкой, щупами | ||||||||
Болты и гайки для рельсовых стыков | Диаметр болта в цилиндрической части в месте наибольшего износа и коррозии, мм | Больше 25 | Меньше или равен 25 | Штангенциркулем | |||||||
Смятие одного и более витков на заходе резьбы | Не допускается | Имеется | Визуально | ||||||||
Смятие трех витков резьбы и более в месте затяжки гайки | Не допускается | Имеется | Визуально | ||||||||
Расстояние между противоположными ребрами гайки, мм | Больше 44 | Меньше или равно 44 | Штангенциркулем | ||||||||
Пружины тарельчатые | Высота шайбы, мм | Больше 7 | Меньше или равна 7 | Штангенциркулем | |||||||
Накладки композитные | Износ материала на опорных гранях, мм | До 3 | Больше или равен 3 | Штангенциркулем | |||||||
Износ накладок в зоне контакта с торцевой изоляцией, мм | До 5 | Больше или равен 5 | Штангенциркулем | ||||||||
Смятие в болтовых отверстиях, мм | До 4 | Больше или равно 4 | Штангенциркулем | ||||||||
Отщепление, скалывание материала на верхней опорной грани и внутренней поверхности накладки | Не допускаются | Имеется | Визуально | ||||||||
Поперечные трещины в верхней и нижней части накладок | Не допускаются | Имеются | Визуально | ||||||||
Продольное расслоение накладок | Не допускается | Имеется | Визуально | ||||||||
Накладки металлополимерные | Вмятины и износ на верхних опорных поверхностях, мм | До 4 | Больше или равны 4 | Штангенциркулем | |||||||
Снижение сопротивления, кОм | До 1 | Более или равно 1 | Омметром | ||||||||
Отщепление поверхностного слоя изоляции до оголения металла сердечника глубиной, мм | До 3 | Больше или равно 3 | Штангенциркулем | ||||||||
Изоляция сборных изолирующих стыков | Наличие надрывов, трещин, нарушение целостности изолирующих элементов | Не допускается | Имеется | Визуально |
Оценка технического состояния и сортировка элементов старогодных стыковых рельсовых скреплений
Оценка технического состояния и сортировка элементов старогодных стыковых рельсовых скреплений на годные и негодные для повторного использования осуществляется визуально и с использованием измерительных инструментов: штангенциркуля, линейки на базах ПМС и ПЧ.
Рисунок 1.7 Измерение величин искривлений двухголовых накладок
Рисунок 1.7 Измерение величин искривлений двухголовых накладок
Факты отщепления, скалывания поверхностного слоя изоляционного материала, наличие поперечных трещин определяют при осмотре.
Величина износа накладок на опорных гранях определяется с помощью линейки и штангенциркуля. Величина смятия болтовых отверстий определяется как разность фактического диаметра отверстия и номиниального.
Сферы применения элементов старогодных стыковых рельсовых скреплений и порядок хранения
Элементы старогодных стыковых рельсовых скреплений могут быть повторно использованы.
Рельсовое скрепление
Рельсовое скрепление — конструкция, соединяющая рельсы между собой или прикрепляющая их к подрельсовому основанию.
Рельсовые скрепления подразделяются на стыковые, служащие для соединения рельсов между собой вдоль пути, и промежуточные — для прикрепления рельсов к опорам (шпалам, рамам, плитам и т. д.).
Стыковые скрепления выполняются в виде плоских накладок, соединяющих рельсы при помощи болтов. В начале XX века от ранее применявшихся четырёхдырных плоских накладок перешли к шестидырным фартучным накладкам, у которых подошва рельса перекрывается горизонтальной полкой, переходящей в вертикальный «фартук». В месте прикрепления рельсов к стыковым шпалам для размещения подкладок и костылей (против второго и пятого болтовых отверстий) в полке и фартуке сделаны вырезы. При увеличении нагрузок и скоростей в этом ослабленном сечении возникали косые изломы. С 1947 года на отечественных железных дорогах осуществлялся переход на двухголовые накладки с четырьмя болтовыми отверстиями (рис. 1) для рельсов Р75 и Р65 и шестью для рельсов Р50. Масса четырёхдырных накладок для рельсов Р50 — 18,77 кг, для рельсов Р65 и Р75 — 23,48 кг, а шестидырных для рельсов Р50 — 18,77 кг, для рельсов Р65 и Р75 — 29,5 кг. В уравнительных пролётах бесстыкового пути применяются накладки с шестью отверстиями. Отверстия в накладках сделаны поочерёдно овальной и круглой формы. Верхние и нижние головки накладок имеют скос, выполненный под тем же углом, как нижняя грань головки и верхняя грань подошвы рельса. Поэтому при затягивании стыковых болтов обеспечивается устойчивость рельсового стыка. Стыковые болты диаметром 27 мм для рельсов Р65 и Р75 и 24 мм для рельсов Р50 имеют круглую голову и овальный подголовок. Такой подголовок входит в овальное отверстие накладки, благодаря чему болт при завинчивании гайки не проворачивается. Разрезные шайбы, надеваемые на болт под гайку, обеспечивают упругое восприятие сил до 12 кН. Для изолирующих стыков на линиях, оборудованных автоматической блокировкой, применялись первоначально деревянные накладки, позже лигнофолиевые, а с 1950-х годов — металлические. Между металлической накладкой и рельсом помещается полиэтиленовая прокладка, на болты надеваются полиэтиленовые втулки. Торцы рельсов также разделены изолирующей прокладкой. В конструкции изолирующего стыка могут применяться и объемлющие накладки, охватывающие рельсы со стороны нижней плоскости подошвы. С 1969 года широко применяют клееболтовые электроизолирующие стыки, в которых двухголовые накладки уменьшены по высоте с обеих сторон на 3 мм. Образующийся между накладкой и рельсом люфт заполнятеся стеклотканью, пропитанной эпоксидным клеем с добавлением отвердителя. При использовании накладок с шестью болтовыми отверстиями и затяжкой болтов до 150—170 кН такой стык упруго воспринимает продольные силы до 1500 кН, а при применении объемлющих накладок — до 3000 кН.
Промежуточные скрепления могут быть раздельными (тип Д2 и Д4 для деревянных и тип КБ для железобетонных шпал), нераздельными (костыльные с подкладками, имеющими три костыльных отверстия, для деревянных шпал и тип ЖБ для железобетонных шпал) и смешанными (тип ДО — костыльные с подкладками, имеющими пять костыльных отверстий, для деревянных шпал).
Наиболее распространённой конструкцией промежуточного рельсового скрепления на пути с деревянными шпалами является костыльное скрепление (тип ДО). В этой конструкции (рис.2) применяются клинчатые двухребордчатые подкладки с пятью костыльными отверстиями: три для постановки костылей у подошвы рельса (из них два — с внутренней стороны) и два — для обшивочных костылей, для удобства расшивки которых на подкладке предусмотрены бортики. Для предохранения от прорезания древесины шпал подкладки имеют закруглённые по концам нижние грани и укладываются на прокладки из полимерных материалов (гамбелита или резины). Костыли имеют длину 165 мм, поперечное сечение 16×16 мм, овальную головку; пучинные костыли выпускаются длиной 205, 230, 255, 280 мм. Для более стабильного прижатия рельсов к подкладкам и шпалам могут применяться термически обработанные изогнутые костыли, обладающие пружинящими свойствами. В раздельных промежуточных скреплениях (тип Д2 и Д4) подкладка прикрепляется к шпале шурупами, а рельс к шпале клеммами и клеммными болтами (рис. 3). Скрепления этих типов имеют много деталей, большую металлоёмкость, но позволяют укладывать бесстыковой путь на деревянных шпалах и производить выправку пути установкой дополнительных подрельсовых прокладок между подошвой рельса и подкладкой.
Промежуточные рельсовые скрепления для пути на железобетонных шпалах применяются двух основных типов: подкладочные типа КБ с жёсткой клеммой (рис. 4) и бесподкладочные типа ЖБ с пружинной клеммой (рис. 5). В скреплении КБ подкладка, имеющая две реборды, крепится к шпале двумя закладными болтами, которые вставляются в шпальные отверстия и после поворота на 90° упираются плечиками
в закладную шайбу. Под гайкой и шайбой закладного болта устанавливают текстолитовую втулку, обеспечивающую электрическую изоляцию болта от подкладки. Под подкладку укладывается изоляционная резиновая рифлёная прокладка, позволяющая также снизить жёсткость конструкции. Обычно резиновая прокладка имеет толщину 7 мм, в шпале с углублением для подрельсовой площадки — 14 мм. В отверстия реборд в виде ласточкиного хвоста вставляют клеммные болты, закрепляющие клеммы. Опираясь одной лапкой в подкладку, а другой — в подошву рельса, клеммы фиксируют рельс на подкладке. Для уменьшения жёсткости и большей стабильности прижатия подошвы рельса к шпале под гайку клеммного болта укладывают двухвитковую шайбу, а под подошву рельса — прокладки. Положение рельса можно регулировать по высоте до 14 мм укладкой дополнительных прокладок из полиэтилена. Установка пружинной прутковой клеммы типа «Краб» позволяет дополнительно снизить жёсткость конструкции. Скрепление ЖБ имеет два закладных болта, которые прижимают пружинные клеммы к шпале и подошве рельса. У пластинчатой клеммы нижняя ветвь доходит до кромки подошвы, а верхняя прижимает подошву рельса к шпале. Изоляция закладного болта аналогична изоляции скрепления КБ. Рельс от шпалы изолируется постановкой резиновой прокладки, служащей одновременно амортизатором. Пружинящие свойства клеммы обеспечивают стабильное прижатие подошвы рельса к прокладке и шпале. Скрепление ЖБ не позволяет регулировать рельсы по высоте и имеет недостаточное сопротивление горизонтальным боковым силам в крутых кривых. Основные недостатки скреплений КБ — высокую жёсткость и многодетальность — позволяют устранить скрепления типа БП (рис. 6), в которых закладной болт выполняет функции и клеммного болта, а клеммы — пружинные, пластинчатые или прутковые. При этом сохраняется возможность регулировки положения рельса по высоте. Скрепление БП является универсальным, поскольку при заглублении подрельсовой площадки на 25 мм оно может использоваться и без подкладки, но с упругими прокладками и клеммами. Бесподкладочное скрепление типа ЖБР (рис. 7) отличается повышенной надёжностью по сравнению со скреплением типа ЖБ. Так же, как скрепление БП, имеет заглублённую подрельсовую площадку и пружинную клемму, в которой подошва рельса перекрывается её верхней и нижней ветвями.