УДК 625.151.2

 

Омарова Г.А.

Казахский университет путей сообщения, г Алматы

ОСНОВЫ РАСЧЕТА УРАВНИТЕЛЬНЫХ ПРОЛЕТОВ

 

Методические основы применяемого в настоящее время расчета концевых участков плетей бесстыкового пути и примыкающих к ним уравнительных пролетов различных конструкций разработаны М.С.Бочанковым [1] и Н.В.Зверевым [2]. Этой  методикой воспользовался к.т.н. А.А.Кондратьев для оценки влияния высокопрочных болтов при увеличенном монтажном натяжении на температурную работу уравнительного пролета.

Основа методики состоит в последовательном преодолении температурными силами, возникающими в рельсах при изменении их температуры, сопротивлений, имеющихся в местах контактирования элементов  верхнего строения пути друг с другом.

 При расчете принят ряд допущений,  обычных для расчетов такого рода:

-в качестве расчетного принято состояние «прямого хода» изменения температуры рельсовой нити стрелочного перевода, т.е. ее изменения по сравнению с температурой закрепления происходит монотонно;

- сопротивления стыков и погонные считаются не зависящими от величины перемещения, а сопротивления стыков зимой и летом одинаковые.

Помимо сопротивления продольным перемещениям рельсовых стыков Rс в расчете температурной работы стрелочного перевода учитывалось сопротивление перемещениям рельса в скреплениях и сопротивление перемещению шпал в балласте.

Как известно, для рельсовых стыков с двухголовыми накладками сопротивление рельсовых стыков Rс зависит от числа болтов – п, коэффициента трения накладки по рельсу f, натяжения болтов.  По исследованиям Н.Б. Зверева [3], расчетно-экспериментальные значения Rс , кг,  при f = 0,2 для четырехболтовых стыков типа Р65  составляют:

 

Rс = 4,62 Мкр       (1)

Для  шестиболтовых

Rс = 7,0 Мкр         (2)

 

где  Мкр  - крутящий момент на гайках болтов /кгс/.

Специальные исследования стыков с высокопрочными болтами [4] подтвердили наличие  линейных зависимостей  стыкового сопротивления от величины крутящего момента на гайках болтов. Для четырехболтовых типа Р65

Rс = 0,48 Мкр       (3)

 

для  шестиболтовых типа Р65

 

Rс = 0,71 Мкр       (4)

 

здесь  Мкр/Н.м/, Rс /кН/.

При изменении температуры рельсов сопротивление стыков преодолевается, если

             (5)

 

α – коэффициент линейного расширения рельсовой стали, равен 0,0000118 1/град; E – модуль упругости рельсовой стали 2,1 .105МПа; F – площадь поперечного сечения рельса, для Р65 равна 82,65 см2.

Исследования предельного сопротивления рельсовых скреплений и балласта на стрелочных переводах с рельсами  S49 и S60 проведены на польских железных дорогах [5]. Наименьшее предельное сопротивление перемещению рельсов по скреплениям имеет место в зоне стрелки. Оно составляет 365-40% от сопротивления в других частях стрелочного перевода. Погонные сопротивления сдвигу стрелочного перевода в щебне вдоль пути выше,  чем на обычных участках пути. Если для обычных участков с деревянными шпалами оно составляет  1660 кг/км – 0,06 – 0,08 кН/см по одной рельсовой нити, то для  стрелочного перевода при свежей подбивке оно равно 0,12 – 0,15 кН/см,  а  в процессе эксплуатации  увеличивается до 0,23 – 0,25 кН/см. Сопротивление перемещению рельса составляет 0,2 – 0,3 кН/см.

Для современной отечественной конструкции бесстыкового пути на деревянных шпалах величины сопротивлений сдвигу шпалы вдоль пути составляют 7 кН, поперек пути – 4,5 кН. При эпюре шпал 2500 кг на 1 км погонные сопротивления соответственно  равны 0,14 и 0,09 кН/см [6]. При сдвиге шпалы поперек пути доля  сопротивления торца шпалы составляет 5-7% полного сопротивления шпалы. При незаполненных щебнем шпальных ящиках сопротивление понижается на 20%. Основная доля сопротивления обусловлена трением и сцеплением подошвы шпалы, поэтому большое значение имеет вес решетки.

Основываясь на приведенных выше соотношениях выполнен расчет [7] погонных сопротивлений сдвигу стрелочного перевода в балласте вдоль и поперек пути. При этом учтено изменение длины и площади поверхностей сдвига за счет увеличения размера брусьев по сравнению со шпалами и увеличение веси стрелочного перевода по сравнению с участком пути такой же длины. Результаты расчета показали, что  по длине стрелочного перевода значение погонного сопротивления сдвигу и щебеночном балласте по менее чем на 40% ниже сопротивления примыкающего пути и составляет не менее 0,13кН/см поперек пути и не менее 0,20 кН/см вдоль пути. Опираясь на  исследования можно предположить, что фактические значения  сопротивлений выше расчетных.

Это дает  основание учитывать в расчетах температурной работы стрелочного перевода только сопротивления продольным перемещениям рельсов по основанию. В зоне стрелочного перевода принята для расчета  осредненная величина Рстр = rстр = 0,10 кН/см. Для  бесстыкового пути летнее погонное сопротивление нити пути продольному сдвигу Рбп =0,07 кН/см, зимнее -  rбп = 0,25 кН/см [7].

Погонные сопротивления преодолеваются при температуре ∆tp

 

 

Расчет температурной работы рельсов стрелочного перевода был выполнен для следующих схем примыкания рельсовых нитей бесстыкового пути к стрелочному переводу: посредством двух пар уравнительных рельсов, одной пары уравнительных рельсов и посредством накладочных стыков.

По каждой схеме были рассмотрены два состояния - повышение и понижение температуры рельсов наружней нити прямого направления стрелочного перевода и примыкающих уравнительных рельсов по сравнению с температурой их закрепления.

Расчетным путем определялись следующие характеристики температурной работы рельсов стрелочного перевода:

- приращение температуры рельсов по сравнению с температурой закрепления - ∆tiСо;

- температурные напряжения

 

σi = αЕF∆ti;          (6)

 

- удлинение рельсов ∆ℓ;

;          (7)

- расстояние Хбп, на котором преодолевается погонное сопротивление рельсов бесстыкового пути

        (8)

- величина угона рельсовых стыков стрелочного перевода ∆λ.

 

 

Литература:

 

1.     Боченков М.С. Исследование температурной работы конце-участков плетей бесстыкового пути//Сб. науч.тр./ВНИИЖТ.- 1962.- Вып. 244.-С.61-97.

2.     Модули нормальной упругости конструкционных сталей и сплавов:  Стандартные и рекомендуемые справочные данные.- М.: Изд-во стандартов, 1991.- 25 с.

3.     Зверев Н.Б. Стыкование длинных рельсовых плетей//СБ. науч.тр/ВНИИЖТ.-1962.-Вып.244.-С.97-121.

4.     Кондратьев  А.А. Рельсовый стык повышенной работоспособности с высокопрочными болтами/Дис. … канд.техн.наук:05.22.06/МИИТ.-М., 1988.-274 с.

5.     Олексиевич В. Продольное сопротивление  поверхности в стрелочных переводах: пер. с польс. № Б-998.Рег. № 2063917, ТПП УССР, Харьк.отд.-Харьков. 1987.- С. 11.

6.     Маркарян М.А., Зверев Н.Б. Сопротивление бесстыкового пути перемещениям//Сб. науч.тр.//ВНИИЖТ.- 1962.- Вып. 244.-С. 19-45.

  1. Разработать коструктивные мероприятия по повышению надежности зон стыкования рельсовых плетей и выдать исходные требования на разработку и  освоение конструкции бесстыкового пути для  высокоскоростного движения: Отчет о НИР/Всеросс. Ин-т инж. Ж.д. трансп. (ВНИИЖТ); Руководитель Г.С. Хвостик.- М., 1990 г. – С.65.