Затяжка клеммных и закладных болтов.

Сопротивление продольным перемещениям рельсов.

Сопротивление стыка Р_н

Затяжка гаек стыковых болтов

Величина момента затяжки М_кс в соответствии с ТУ 2000

Для гаек обычных болтов составляет 600 Нм при рельсах Р75 и Р65, Для высокопрочных болтов не менее 1100 Нм

Для рельсов Р50 не менее 400 Нм.

Затяжка клеммных и закладных болтов.

Сопротивление продольному перемещению плетей должно быть (25-30 кН/м).

Нормативное прижатие рельса к основанию должно составлять не менее 20 кН.

Для скрепления КБ это достигается при затяжке болтов с крутящим моментом: 200 Нм для клеммных и 150 кНм для закладных болтов. Во избежание угона плетей средние крутящие моменты в эксплуатации должны быть не менее 100 Нм для клеммных и 70 кНм для закладных болтов.

Температурные напряжения и перемещения в плетях.

Для подвижного сечения суммарная сила сопротивления будет

Р_t= Р_н +p х, разделив все члены формулы на F (площадь поперечного сечения рельса), получим

или

а) Эпюра напряжений s_t

l_t z

l

б) Эпюра перемещений

l_t

l

Перемещение сечений рельса

Перемещения рельсошпальной решетки (летом) и рельсов по шпалам (зимой), неблагоприятные для балласта, скреплений и пути в целом, имеют место только на концевых участках l_t, а в неподвижной средней части длиной 2 z путь стабилен.

Величина температурных напряжений

.

Где:

a = 11, 8× 10 ^-6 1/°С и Е = 2, 1× 10 ^-5 МПа, получим

s_t» 2, 5D t (МПа).

Температурная сила в неподвижной части рельса Р65 (F» 80 cм²) составит

Р_t» 20D t (кН),

Устойчивость пути, результаты экспериментальных исследований.

Выброс пути как установлено экспериментально – это быстрый, практически мгновенный процесс искривления рельсов в горизонтальной плоскости с одновременным или предшествующим подъемом путевой решетки до 15 мм, при котором контакт нижней постели шпал с балластом теряется частично или полностью.

На прямых участках выброс протекает с резким звуком, на кривых более плавно и тихо. При одинаковых условиях в кривых выброс происходит при меньшем нагреве, чем на прямых участках. При этом образуется резкое искривление рельсов (до 0, 3-0, 5 м на длине 20-40 м) с несколькими волнами в горизонтальной плоскости.

Расчет устойчивости сводится к определению допускаемого по устойчивости пути повышения температуры рельсов [Dt_y] по сравнению с температурой их закрепления

,

где ç Р_t-y ç - допускаемое по устойчивости значение горизонтальной продольной сжимающей силы (при бесстыковом пути, когда угон пути с раздельными скреплениями исключен, температурной силы), кН

ç Р_t-y ç =

где Р_k - критическая сила, при которой путь теряет устойчивость, кН

k_y – коэффициент запаса по устойчивости, k_y» 1, 5¸ 2, 0 (в зависимости от плана).

Методика расчета условий укладки бесстыкового пути.

1. Расчет повышений и понижений температуры рельсовых плетей, допустимых по условиям прочности и устойчивости.

Возможность укладки бесстыкового пути

Т_А £ [ T ], (1)

Значение Т_А определяется как алгебраическая разность наивысшей t _{max max} и наинизшей t _{min min} температур рельса, из наблюдавшихся в данной местности.

Наибольшая температура рельса на открытых участках превышает наибольшую температуру воздуха на 20 °С

Т_А = t _{max max} - t _{min min}. (2)

Амплитуда допускаемых изменений температур рельсов [ T ]

[ T ] = [D t _y] + [D t _p] – [D t _з], (3)

где [D t _y] – допускаемое повышение температуры рельсов по сравнению с температурой их закрепления, определяемое устойчивостью пути против выброса при действии продольных сжимающих сил;

[D t _p] – допускаемое понижение температуры рельсов по сравнению с температурой их закрепления, определяемое их прочностью при действии продольных растягивающих сил;

[D t _з] – минимальный интервал температур, в котором окончательно закрепляются плети.

По условиям производства работ для расчетов минимальный интервал закрепления температур принимается от 5°С. до 10 °С,

Допускаемое повышение температуры рельсовых плетей [D t _y] по устойчивости РШР

,

Допускаемое понижение температуры рельсовых плетей [D t _р] определяется расчетом прочности рельсов, основанным на условии, что сумма растягивающих напряжений, возникающих от воздействия подвижного состава и от изменения температуры, не должна превышать допускаемое напряжение материала рельсов.

Эпюры напряжений

А) от подвижного состава

Б) от температуры

В) суммарно

Эти напряжения определяют по следующей формуле

(4)

где k _п – коэффициент запаса прочности (k _п = 1, 3 для рельсов первого срока службы и старогодних плетей прошедших диагностирование и ремонт в стационарных условиях или профильное шлифование и диагностирование в пути; k _п =1, 4 для рельсов, пропустивших нормативный тоннаж и переложенных без шлифования);

s _к – напряжения в кромках подошвы рельса от изгиба и кручения под нагрузкой от колес подвижного состава, МПа;

s_t – напряжения в поперечном сечении рельса от действия растягивающих температурных сил, возникающих при понижении рельса по сравнению с его температурой при закреплении, МПа;

[ s ] – допускаемое напряжение, которое принимается для термоупрочненных рельсов [ s ] = 400 МПа и [ s ] = 350 – для незакаленных рельсов.

Температурное напряжение s_t, возникающее в рельсе определяют по формуле

» 2, 5D t (МПа), (5)

где a = 11, 8× 10 ^-6 1/°С – коэффициент линейного расширения и Е = 2, 1× 10 ^-5 МПа – модуль упругости рельсовой стали.

Понижения температуры рельсовой плети по сравнению с температурой

. (6)

Величины для движения основных типов подвижных единиц в зависимости от их скорости и плана линии посчитаны и сведены в ТУ-2000 в таблицу.

Расчет интервалов закрепления плетей. Расчетный интервал закрепления рельсовых плетей D t _з, исходя из предельного значения, определяемого уравнениями (1 и 3) находится по формуле

D t _з = [D t _y] + [D t _p] – T _A. (7)

Границы расчетного интервала закрепления, т.е. самую низкую (min t _з) и самую высокую (max t _з) температуры закрепления определяют по формуле

min t _з = t _{max max} – [D t _y];

max t _з = t _{min min} + [D t _p].

Закрепление плетей любой длины при любой температуре в пределах расчетного интервала гарантирует надежность их работы при условии полного соблюдения требований ТУ-2000, касающихся конструкции и содержания бесстыкового пути. При этом следует учитывать, что закрепление плетей при очень высоких температурах может в отдельных случаях привести к образованию большого зазора при сквозном изломе плети в холодную погоду или к разрыву болтов в стыках уравнительных пролетов с большим расхождением концов рельсов.

Зазор l (мм), образовавшийся при изломе плети, пропорционален квадрату фактического понижения температуры D t _p по сравнению с температурой закрепления и определяется по следующим формулам в зависимости от типа рельсов:

где r – погонное сопротивление (кН/см) продольному перемещению рельсовых плетей (зимой при смерзшемся балласте) при нормативном натяжении клеммных и закладных болтов.

Если условие (1) не выполняется и Т_А > [ T ], то необходимо рассмотреть целесообразность реализации следующих мероприятий:

1) усиление конструкции верхнего строения пути за счет укладки более мощного типа рельсов, увеличения числа шпал на 1 км пути, увеличения размеров балластной призмы;

2) уположение кривых, если ограничение связано с кривизной пути в плане;

3) временного ограничения скорости движения поездов на короткие периоды действия особо низких температур зимой (близких к экстремальным);

4) проведения сезонных разрядок температурных напряжений два раза в год – весной и осенью в соответствующих температурных интервалах закрепления (как исключительная мера).