УДК 625.151.2

Бижигитова Р.Н., Забиева А.Б., Шайкулова А.А.

НАПРЯЖЕНИЯ В КОНТРРЕЛЬСОВОМ УЗЛЕ И ВШЕЙКЕ РЕЛЬСА ВЗОНЕ СТЫКА

В таблице 1 приведены средние и максимальные вероятные значения результирующих напряжений, возникающих в контррельсе типа Р50 в зоне отвода при типовом и увеличенном монтажном натяжении контррельсовых болтов при воздействии поездной нагрузки.

Таблица 1– Напряженное состояние контррельса типа Р50 в зоне контррельсового отвода

Место измерения	Напряжения в контррельсе, МПа, при крутящем моменте на гайках контррельсовых болтов, Н·м
	250		500		750
Верхняя кромка контррельса	149	205	160	207	153	209
Переход от шейки к головке	127	144	158	213	197	269
Кромка болтового отверстия	58	70	68	78	80	98

Особенностью работы контррельсов является то, что из проходящих по крестовинному узлу осей экипажей только часть отнимается контррельсом и оказывает на него давление. Поэтому величина допускаемых напряжений в контррельсе в силу отличительного по сравнению с рельсом характера взаимодействия с колесами подвижного состава может быть принята большей, чем обычно принимаемая для рельсов без учета температурных напряжений. По данным ВНИИЖТ [1], для средних сетевых условий [σ]_кр = 1,21[σ]_р и составляет 330 МПа.

Растягивающие напряжения, возникающие в контррельсе от воздействия колес локомотивов 2ТЭ116 и ВЛ80 в зоне контррельсового отвода (наиболее нагруженного, по исследованиям д.т.н. Н.Н.Путри, сечения) при увеличении монтажного натяжения контррельсовых болтов до 750 Н·м не превышают допускаемых.

Наибольшие сжимающие напряжения достигали в эксперименте 98МПа. В этих эеместах с противоположной стороны контррельса расположена переходная кромка вкладыша, которая является концентратором напряжений с уровнем концентрации порядка 2,5-3,0 [1]. В связи с этим, напряжения вблизщи болтов могут превышать прочностные возможности стали. По этим соображениям величину наибольшего монтажного натяжения высокопрочных контррельсовых болтов по условию непревышения допускаемых напряжений в металле самого контррельса мледует на данном этапе исследований ограничить для переводов типа Р50 на уровне М_кр ≈ 600 Н·м.

Дополнительные к описанным, представления об изменении напряженного состояния контррельсов в связи с изменением монтажной затяжки контррельсовых высокопрочных болтов дали испытания контррельса – протектора типа Р65 для стрелки (см. П.4.4.7).

Наибольшие изменения величин монтажных напряжений в шейке рельсов стрелочного перевода типа Р50 зафиксированы в ходе испытаний от воздействия тепловоза ЗТЭ-10 М при скорости 70 км/ч.

Результаты статистической обоработки полученного экспериментального материала в зависимости от монтажной затяжки стыковых болтов приведены в табл. 2 (статистическая совокупность для каждого из значений состоит из 24 измерений).

Как и следовало ожидать, влияние поездной нагрузки на изменение монтажных растягивающих напряжений по абсолютному значению не есть велико, т.к. болтовое отверстие находится недалеко от нейтральной оси рельса. Вполне закономерно также зафиксированное превышение уровня сжимающих напряжений, под растягивающими. Если увеличение растягивающих монтажных напряжений в шейке рельса происходит под локомотивом в среднем на 3-7 МПа, то их уменьшение – на 31-25 МПа, что соответствует 2-3% или 27-8% величины монтажных направлений.

Таблица 2 – Изменение монтажных напряжений в шейке рельса Р50 по болтовому отверстию от поездной нагрузки

Крутящий момент, Мкр, Н.м.	Монтажные напряжения, МПа		Изменения монтажных напряжений, МПа						Суммарные напряжения растяжения, МПа
			Увеличение			Уменьшение
				Sσ			Sσ
250	112	142	3	1,4	6	31	5,6	45	115	150
500	213	238	5	1,0	8	29	2,9	36	218	246
750	324	364	7	1,3	1,3	25	3,1	33	331	374

С увеличением затяжки гаек стыковых болтов изменяется конфигурация линии влияния изгибающих рельс моментов, приближаясь к линии влияния для целевого рельса. Поэтому с увеличением М_кр сжимающие напряжения от поедной нагрузки уменьшаются, а растягивающие увеличиваются. Снижение сжимающих напряжений может благоприятно сказаться на выносливости рельсов в зоне болтовых отверстий.

Суммарные значения напряжений растяжения в шейке рельсов по болтовому отверстию от поездной и монтажной нагрузок увеличиваются с увеличением крутящего момента.Их максимальные вероятные значения, по результатам эксперимента,составили 150 и 374 МПа при крутящем моменте соответственно 250 и 750 МПа.Однако, они находятся в предела допускаемых для неупрочненных рельсов напряжений в оне болтовых отверстий крутящий момент на гайках стыковых болтов стрелочных переводов типа Р50 не должен превышать 1000 Н.м.

Крутящий момент на гайках болтов, М_кр,Нм

- Суммарные напряжения ()

- монтажные напряжения ()

Рисунок 1 – Зависимость напряжений в шейке рельса типа Р50 по первому болтовому отверстию от воздействия монтажной и поездной нагрузок

Литература:

1. Глюзберг Б.Э. Методы оптимизации основных элементов стрелочных переводов и их приложение к крестовинным узлам массовых конструкций : Дис. … докт.техн. наук: 05.22.06/ВНИИЖТ. М., 1991. -449 с.