Что сопротивляется продольному смещению рельсовых плетей

, ()

где α – коэффициент линейного расширения равный 0,0000118;

Е – модуль упругости рельсовой стали, 2,1·10 6 кг/см 2 ;

F – площадь поперечного сечения рельса, для рельса Р65 с приведенным износом до 6 мм F = 78,24 см 2 ;

R – стыковое сопротивление, тс;

r – величина летнего и зимнего погонного сопротивления,

t_max, t_min – соответственно максимальная и минимальная температура

t_з – температура закрепления рельсовых плетей.

Влияние стыкового сопротивления на длину участка «дыхания» при температурах закрепления плетей 25 и 35 ºС показаны в таблицах 4.1 и 4.2 соответственно.

Таблица 4.1 – Влияние стыкового сопротивления на длину участка «дыхания» при температуре закрепления плетей 25ºС

, м

, м

Таблица 4.2 – Влияние стыкового сопротивления на длину участка «дыхания» при температуре закрепления плетей 35ºС

, м

, м

Влияние стыкового сопротивления на длину «дыхания» конца рельсовой плети показано на объемлющих эпюрах на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1 – Влияние стыкового сопротивления на длину «дыхания» конца рельсовой плети

4.8 Влияние погонного сопротивления

Погонное сопротивление продольному перемещению рельсовых плетей ввиду непостоянства затяжки клеммных и закладных болтов во времени уменьшается, вызывая на отдельных пикетах угон пути. При этом происходит перераспределение температурных сил по средней неподвижной части плети, изменяя вид эпюры, при построении которой мы полагаем, что средняя часть плети неподвижна. На самом деле перемещения отдельных участков плети имеют место при изменении температуры

Влияние погонного сопротивления на концевых участках плети хорошо видно на объемлющей эпюре температурных сил. Уменьшение погонного сопротивления продольным перемещениям рельсовых плетей бесстыкового пути приводит к резкому увеличению длины дышащих концов и величины температурных перемещений конца рельсовой плети. Оказывается, что длина дышащего конца плети обратно пропорциональна величине погонного сопротивления, а величина перемещений конца плети нелинейно зависит от погонного сопротивления.

Влияние погонного сопротивления на длину участка «дыхания» при температуре закрепления плетей 25 ºС отображено в таблице 4.3, при температуре закрепления плетей 35 ºС – в таблице 4.4.

Таблица 4.3 – Влияние погонного сопротивления на длину участка «дыхания» при температуре закрепления плетей 25ºС

Таблица 4.4 – Влияние погонного сопротивления на длину участка «дыхания» при температуре закрепления плетей 35ºС

Влияние погонного сопротивления на длину «дыхания» конца рельсовой плети показано на объемлющих эпюрах на рисунке 4.2.

Рисунок 4.2 – Влияние погонного сопротивления на длину «дыхания» конца рельсовой плети

4.9 Температурные воздействия на путь

Лежащие в пути рельсы под воздействием температуры вынуждены преодолевать стыковые и погонные сопротивления, в результате чего в них возникают температурные силы. При повышении температуры уменьшаются стыковые зазоры и могут достичь своего минимального, или нулевого, зазора в момент наступления максимальной расчетной температуры. В том случае, если нулевой зазор образовался при температуре, не достигшей своего максимального значения, дальнейшее повышение температуры приводит к появлению и увеличению сил торцевого давления, максимальное значение которого будет в момент наступления максимальной расчетной температуры рельсов.

При понижении температуры рельсов происходит раскрытие стыкового зазора до своего конструктивного значения, а дальнейшее понижение температуры приводит к изгибу и срезу болтов, а также к разрыву стыков при минимальных или близких к ним температурах.

Величина погонного сопротивления продольному смещению путевой решетки зависит от эпюры шпал, степени уплотнения балласта и скрепления.

В случае слабого скрепления рельса к подрельсовому основанию, что имеет место при костыльном скреплении, величина погонного сопротивления незначительна. Это происходит в результате того, что надернутые костыли не обеспечивают необходимого прижатия рельса к опорам, а балласт в работе почти не участвует. При костыльном скреплении погонное сопротивление лимитируется перемещением рельса относительно шпалы, поэтому зимой и летом погонное сопротивление принимается одинаковым. Для нового костыльного скрепления величина погонного сопротивления продольному перемещению по одной рельсовой нити не превышает 3 кгс/см, а в процессе эксплуатации снижается до 1 кгс/см и менее. При сотрясениях рельсов под воздействием проходящей подвижной нагрузки погонное сопротивление уменьшается вдвое.

Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).

Источник

Рельсы стандартной длины. Длинные рельсы. Бесстыковой путь

При расчетных значениях стыкового зазора 19 и 21 мм, начиная с температурной амплитуды 85 °С и выше, рельс длиной 25 м почти никогда нельзя отнести к категории «рельс обычной длины». Другими словами, одна и та же конструкция пути с рельсами длиной 25 м в зависимости от температурной зоны может быть отнесена как к рельсам обычной длины, так и к длинным рельсам.

В зависимости от расчетной для данной местности амплитуды экстремальных температур рельсов, типа, конструкции и состояния промежуточных и стыковых скреплений, рода и состояния балластного слоя, величины установленных при укладке стыковых зазоров и некоторых других причин длина длинного рельса на сети дорог может изменяться от 25 до 150 м.

Известны и другие определения понятия «бесстыковой путь». В статье «Бесстыковой путь» (см.: Большая Советская энциклопедия. Т. 3. С. 273) дано следующее определение: «Бесстыковой путь — условное название железнодорожного пути, расстояние между рельсовыми стыками которого значительно превосходит длину стандартного рельса», т.е. за основной классификационный признак принята длина рельса. Это не совсем точно. Например, бесстыковой путь с саморазрядкой напряжений, уложенный по предложению М.С. Боченкова в 1949 г. на бывшей Томской железной дороге, а в 1954 г. — на бывшей Московско-Курско-Донбасской железной дороге (более 10 км пути с уравнительными приборами по концам 800-метровых плетей), бесстыковым путем не был, так как температурные напряжения в рельсах при изменениях температуры практически отсутствовали.

В официальном документе («Технических указаниях по устройству, укладке, содержанию и ремонту бесстыкового пути») дано иное определение: «Бесстыковой путь — железнодорожный путь, имеющий рельсы столь большой длины, что в них при изменениях температуры возникают продольные силы, пропорциональные этим значениям», т.е. за классификационный признак принято наличие температурных продольных сил. Но выше было показано, что даже в рельсах длиной 25 м при изменениях температуры возникают и пропорционально им меняются продольные силы.

Нам представляется, что более точным классификационным признаком бесстыкового пути является наличие в рельсовых плетях бесстыкового пути неподвижной средней части рельса при максимально возможных в данной местности изменениях температур рельсов.

Отличительные признаки рельса обычной длины, длинного рельса и бесстыкового пути приведены в табл. 1.1.

Отличительные признаки рельсов различной длины

Итак, мы установили, что из-за отсутствия стыков внешне более простой, чем звеньевой, бесстыковой путь на большей части рельсовой плети нагружен значительными по величине продольными температурными силами.

Источник

При проходе подвижного состава в плетях бесстыкового пути возникают значительные продольные силы, особенно на тормозных участках. Если не принять меры по предотвращению их отрицательного воздействия, то, суммируясь с температурными, они могут нарушить устойчивость пути. Следовательно, конструкция прикрепителей рельсовой плети к основанию должна не допустить разрушительного действия этих продольных сил угона.

К особенности бесстыкового пути следует отнести и специальные методы его восстановления. В процессе эксплуатации в рельсах возникают дефекты, недопустимые для безопасной эксплуатации пути, удаление которых связано с поэтапным выполнением ряда более сложных операций по сравнению со звеньевым путем.

Таким образом, бесстыковой путь, имеющий ряд бесспорных достоинств по сравнению со звеньевой конструкцией (комфортабельность пассажиров, меньшее сопротивлению движению, сокращение расходов на ремонты и содержание пути и подвижного состава и др.) имеет ряд особенностей в работе и определенные сложности при его содержании и восстановлении целостности лопнувших плетей. Поэтому конструкция бесстыкового пути должна быть повышенной надежности и долговечности для того, чтобы обеспечивать высокий уровень безопасности движения поездов.

Кроме общих требований к скреплениям, для бесстыкового пути особое значение имеет способность скреплений длительное время препятствовать продольным перемещениям плетей при движении поезда и температурных воздействиях. В большинстве стран применяется раздельное скрепление с жесткими и упругими клеммами. В Канаде, США, Австралии и некоторых других странах применяют костыльное скрепление с установкой пружинных противоугонов «в замок», как правило, по 4 шт. на каждой шпале. Такое решение в определенной мере обеспечивает совместный поворот шпалы и рельса при изгибе последнего во время прохода колес подвижного состава, что либо исключает местное проскальзывание подошвы рельса по подкладкам, либо резко его исключает. Для бесстыкового пути пригодны все виды подре6льсовых оснований: деревянные и железобетонные шпалы, рамы, плиты. При костыльном скреплении применяются только деревянные шпалы.

Температурные перемещения и силы

Построим объемлющую эпюру температурных сил в районе Гомеля. Рельсы Р65, R=20 т, r_л=6,5, r_з=25, Т=93˚.

Перепад температуры на преодоление стыкового сопротивления

.

Для оптимального интервала закрепления рельсовых плетей, равного для условий Беларуси от +25 до 35˚С, определим величину участка дыхания конца рельсовой плети для летних и зимних условий по формулам

и

.

Для нижней границы оптимального интервала закрепления

t_y=25˚C; =64,62м; =51,46м;

Изменение длины одного конца плети при повышении температуры после закрепления бесстыкового пути определяется по формуле:

.

Изменение длины плети при понижении температуры

.

Суммарные годовые перемещения конца рельсовой плети в первый год эксплуатации составят λ_г=λ₁+λ₂. При обратном ходе температур суммарные годовые температурные перемещения будут меньше указанных значений, т.к. при этом должно преодолеваться двойное стыковое сопротивление.

Проще пользоваться графо-аналитическим способом определения перемещения рельсовых плетей. Температурная работа рельсов, возникающая при изменениях температуры, проявляется или в виде температурных напряжений, или в виде температурных перемещений. При этом проявившиеся перемещения соответствуют непроявившимся напряжениям, а проявившиеся напряжения – непроявившимся перемещениям. В дальнейшем проявившиеся напряжения будем представлять в виде вертикально заштрихованной площади, а непроявившиеся напряжения, по которым можно определить перемещения рельса или конца рельсовой плети – в виде незаштрихованной площади, причем суммарная температурная работа (перемещения и напряжения, или только перемещения или только напряжения) всегда выражаются прямоугольником. На основании закона Гука получаем, что удлинение

.

Величина = представляет собой площадь эпюры состоявшихся температурных деформаций рельсов, т.е. прямоугольник высотой 25t и длиной 1. Площадь эпюры состоявшихся температурных деформаций рельсов (незаштрихованную часть эпюры напряжений) обозначим через S_λ, тогда λ= S_λ/E.

Указанная формула действительна не только для прямоугольной эпюры проявившихся перемещений, но и для любого очертания эпюры. Это в значительной степени облегчает определение фактических изменений длины лежащих в пути рельсов и плетей в любой интересующий нас момент, т.к. определение площади эпюры проявившихся перемещений рельсов графическим способом не представляет особого труда. Определить перемещения можно и по площади эпюры несостоявшихся температурных сил, которую в этом случае надо дополнительно разделить на площадь поперечного сечения рельса.

4.7 Влияние стыкового сопротивления

Влияние стыкового сопротивления на температурную работу (напряжения и перемещения) рельсовых плетей бесстыкового пути хорошо видно из объемлющей эпюры температурных сил. С увеличением стыкового сопротивления уменьшается площадь проявившихся температурных перемещения, что естественно приводит к уменьшению температурных деформаций и участков дыхания конца рельсовой плети. При этом облегчается температурная работа уравнительного пролета, а меньшие величины стыковых зазоров снижают уровень взаимодействия пути и подвижного состава и продлят срок их службы. Кроме восьмидырных накладок, хорошо зарекомендовавших себя в процессе эксплуатации, на ряде железных дорог пытались применять в уравнительном пролете 12-дырные накладки. Для согласованной работы стыков уравнительного пролета в первом стыке от плети устанавливают восьмидырные, а во втором – шестидырные накладки. При одинаковом стыковом сопротивлении в основном работает первый стык от плети.

Длина участка «дыхания» конца рельсовой плети в момент наступления максимальной расчетной температуры определяется по формуле

, ()

зимой длина участка «дыхания» определяется по формуле

Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).

Источник

По значениям, определенным выше, строится диаграмма температурной работы бесстыкового пути (рисунок). Расчетный интервал закрепления рельсовой плети находится в пределах =8,6 0 С и =43,4 0 С.

Запас на растяжение и сжатие определяется по формулам

, ()

, ()

Значения запаса на растяжение и сжатие рельсовых плетей при верхней и нижней границах оптимального интервала закрепления плетей представлены в таблице 3.2.

Таблица 3.2 – Запас на растяжение и сжатие рельсовых плетей при верхней и

нижней границах оптимального интервала закрепления плетей

, тс

, тс

5.6 Определение зазоров при изломе плети

Разрыв рельсовой плети может произойти зимой под действием больших растягивающих температурных сил. Зазор более 40 мм представляет угрозу безопасности движения поездов. Величина зазора в месте разрыва плети равна

.

погонное сопротивление продольному перемещению рельсовой плети в момент ее излома или разрыва, принимается равным 13 кг/см

перепад температуры от момента закрепления плети до ее излома.

Следовательно, пользуясь указанной зависимостью можно решить две задачи:

— определить величину крутящего момента на гайках клемнных болтов, при котором зазор не превышает допустимую величину 40 мм;

— определить среднюю величину крутящего момента по известной величине раскрытия зазора при разрыве рельсовой плети.

Величина крутящего момента на гайках клеммных болтов

,

Величина крутящего момента должна быть не менее 12 кгм.

5.7 Особенности укладки бесстыкового пути на мостах

Работа и расчеты рельсовых плетей, перекрывающих мосты с ездой на балласте, на прочность и устойчивость не имеют никакой специфики и производятся обычным порядком. Следует лишь учитывать особенность определения летних расчетных температур рельсов.

Величина зазора в месте излома λ_и равняется площади указанных эпюр разрядившихся напряжений в масштабе 1/Е:

,

погонное сопротивление продольному сдвигу рельсов на подходах к мосту, Н/м;

температурный перепад в момент излома плети;

б) при 33 м 4,0 см), то рассмотреть возможность закрепления плетей, перекрывающих мост, при более низких температурах — ближе к нижней границе расчетного температурного интервала закрепления. Как видно из указанных формул, величина λ_и прямо пропорциональна температурному перепаду в момент излома ∆t_и и его квадрату.

При укладке рельсовых плетей на больших мостах длиной, равной температурным пролетам, нет необходимости проводить дополнительные расчеты прочности или устойчивости таких плетей, так как при изменениях температуры их напряженное состояние практически не отличается от состояния звеньевого пути. В последнем случае (если путь надежно закреплен от угона) нет оснований также опасаться раскрытия больших зазоров в месте излома рельсовой плети на мосту. При сезонных уравнительных рельсах (п. 1.6.3 []) необходимо производить их своевременную замену два раза в год в расчетных интервалах температур.

Бесстыковой путь в тоннелях

Бесстыковый путь в тоннелях длиной до 300 м устраивают так же, как и за пределами тоннеля. Температуры закрепления плетей при этом рассчитывают как для открытых участков.

В более длинных тоннелях при расположении плетей полностью внутри тоннеля уравнительные пролеты следует размещать вне тоннеля. Расчетную амплитуду температур рельсов в этих тоннелях принимают на 20ºС меньше, чем вне тоннеля.

В тоннелях бесстыковой путь может быть как с балластным, так и с безбалластным основанием. Балласт в тоннелях и на подходах к ним должен быть щебеночный. Безбалластная конструкция пути выполняется по проектам, утвержденным ЦП, с эпюрой шпал 2000 шт/км.

Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).

Источник

ТЕРМИНЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ИНСТРУКЦИИ

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Указания к ведению журнала

1. Журнал составляется на каждую короткую плеть, ведется дорожным мастером и техником участка и хранится на линейном участке. Второй (контрольный) экземпляр Журнала в электронной и бумажной версиях хранится в техническом отделе дистанции пути и заполняется инженером технического отдела, ведущим вопросы бесстыкового пути. Выписки из Журнала учета службы и температурного режима каждой рельсовой плети выдаются техническим отделом дистанции пути как вкладыш в книгу проверок по форме ПУ-28 для контролеров состояния железнодорожного пути, бригадиров пути, дорожных мастеров, начальников участков, эксплуатирующих бесстыковой путь с допустимыми отклонениями температур рельсовых плетей при производстве работ от температуры их закрепления.

2. Все листы Журнала должны быть пронумерованы, прошнурованы и скреплены печатью и подписью, а в конце журнала должна быть запись об общем числе листов.

3. Журнал ведется с момента укладки до снятия плетей при реконструкции, капитальных ремонтах и сплошной замене рельсов. Все записи в Журнале ведутся четко и аккуратно шариковой ручкой с синей или черной пастами. Не допускается использование карандаша и корректирующей жидкости.

4. Записи начального температурного режима и последующих его изменений для каждой плети (отдельно для левой и правой плетей) выполняют в отдельных графах.

5. Номера плетей записывают в соответствии с номерами, указанными в проекте (в укладочном плане), с отметкой Л или П (левая по счету километров или правая).

6. В Журнал заносят работы, которые влияют на температурный режим плети и на ее напряженное состояние: разрядка температурных напряжений с указанием способа (нагрев, растяжение, применение роликов или прокладок), восстановление целостности рельсовых плетей (с указанием зазора и температуры при их разрыве), смена уравнительных рельсов с указанием длин и температуры рельсов, ликвидация угона, все работы с применением путевых машин (табл. 4.2.) с указанием температуры рельсов в начале и конце работы, а также длин участков раскрепления в соответствии с п. 4.4.9.

7. Температурой закрепления и перезакрепления плети (короткой) считается средняя между измеренными в начале и конце ее закрепления.

8. При окончательном восстановлении целостности плетей сваркой записывается способ сварки (электроконтактная (ПРСМ) или алюминотермитная) и номера сваренных стыков раздельные для каждого из способов сварки.

9. Журнал учета службы и температурного режима рельсовых плетей проверяется начальником участка ежеквартально, а руководством дистанции пути во время весеннего и осеннего осмотров пути с обязательной их отметкой о проверке.

10. Журналы ведутся отдельно по левой и правой нитям.

**) –длина временного рельса;

Источник