СЦБИСТ - железнодорожный форум, блоги, фотогалерея, социальная сеть СЦБИСТ - железнодорожный форум, блоги, фотогалерея, социальная сеть
Вернуться   СЦБИСТ - железнодорожный форум, блоги, фотогалерея, социальная сеть > Уголок СЦБИСТа > Книги и журналы > xx1

Ответ    
 
В мои закладки Подписка на тему по электронной почте Отправить другу по электронной почте Опции темы Поиск в этой теме
Старый 20.04.2013, 21:32   #1 (ссылка)
Crow indian
 
Аватар для Admin


Регистрация: 21.02.2009
Возраст: 42
Сообщений: 28,794
Поблагодарил: 397 раз(а)
Поблагодарили 5851 раз(а)
Фотоальбомы: 2566
Записей в дневнике: 647
Загрузки: 672
Закачек: 274
Репутация: 126089

Тема: [05-1998] Усталостное разрушение рельсов бесстыкового пути


Усталостное разрушение рельсов бесстыкового пути


Окончание. Начало см. в № 2,3 и 4.

П.С.ИВАНОВ, канд. техн. наук, зам. начальника НИЦ-ПУТЬ,
Б.В.МАЛОВ, зам. начальника дороги, В.Н.КУЛЕМИН, гл. инженер дороги


Какова же природа дополнительных напряжений в рельсовых плетях? Известно, что процесс разрушения любого материала определяется его напряженно-деформированным состоянием. Основные параметры силового взаимодействия пути и подвижного состава — осевая нагрузка, скорость движения, грузонапряженность и пропущенный тоннаж. Кроме того, в плетях возникают температурные напряжения, а также напряжения, связанные с состоянием пути, технологией изготовления элементов рельсошпальной решетки, ее сборки, укладки и ремонта (собственные напряжения).

Следует отметить, что напряжения от воздействия подвижного состава, природных факторов и собственные напряжения нередко оказываются примерно одинаковыми. К примеру, напряжения изгиба в рельсах типа Р65 (по Г.М.Шахунянцу) на прямом участке пути с железобетонными шпалами под локомотивом ТЭП10 (с осевой нагрузкой 21,5 тс/ось), движущимся со скоростью 140 км/ч находится в пределах 850—950 кгс/см2. Температурные напряжения в рельсах при изменении температуры в неподвижной части бесстыковой плети по сравнению с нейтральной на 40°С равны 1000 кгс/см2. В результате неравномерности остывания рельса по его поперечному сечению после проката и правки в нем имеются остаточные напряжения, равные 500— 1000 кгс/см2. При укладке рельса Р65 в кривую радиусом 1000 м напряжения в плети от искривления равны 155 кгс/см2, а в кривую радиусом 250 м — 620 кгс/см2.

В нашем случае —- прямой участок с отличной балльностью и вполне исправным подвижным составом — дополнительные напряжения, связанные с состоянием пути и искривлением плетей в кривых, не появляются. Остаточные напряжения в рельсах после проката, достигающие (по Г.М.Шахунянцу) 500—1000 кгс/см2, непосредственно не связаны с осевой нагрузкой и циклическим характером нагружения плети поездами.

Может быть велики напряжения от угона пути? Он происходит на участках недостаточной связи рельсов с основанием. В результате изгиба под колесами рельсы проскальзывают по основанию. Если нет противоугонных средств, то проход одной двухосной тележки с осевой нагрузкой 21—23 тс вызывает продольное перемещение рельсов Р50 и Р65, обычно равное 0,05—0,15 мм. При полном закреплении пути от угона одностороннего остаточного перемещения рельса под поездом не бывает. Угоняющие силы во время прохода поездов, состоящих из четырехосных вагонов с осевыми нагрузками 17—21 тс, колеблются на нетормозных участках от 200 до 290 кгс/м по одной рельсовой плети, а на тормозных участках до 400—460 кгс/м. Так, при площади поперечного сечения двух рельсов Р65, равной 165,4 см2, и длине раскрепленного участка 150 м максимальная продольная сила на границе этого участка достигает 81,13 кгс/см2 • 165,4 см2 = 13,42 тс, а на границе ослабленного участка длиной 200 м при 70 вагонах в поезде — 14,46 тс. Наибольшие напряжения в плети, связанные с угоном, по В.Г.Альбрехту, не превышают 100 кгс/см2.



Угоняющие силы при проходе поездов можно оценить и через силы сопротивления качению. Сила трения качения одиночной колесной пары грузового вагона определяется по формуле STp = Pf (1 --LKOJI/Ln), где Р — осевая нагрузка, f — коэффициент трения стали по стали, LKOJ1 — путь, пройденный колесом со скольжением, Ln — путь, пройденный колесом без скольжения.

Оказалось, что при найденных по этой формуле STp на незакрепленном участке длиной 150 м и осевой нагрузке в 25 тс напряжения в плети из-за угона пути во время движения без торможения составляют 20,6 кгс/см2, при торможении повышаются до 43,5 кгс/см2 и при экстренном торможении достигают 217,6 кгс/см2. Указанные значения хорошо сходятся с экспериментальными данными, полученными ВНИИЖТом. Напряжения растяжения только при экстремальных условиях достигают 100— 200 кгс/см2 и могут оказать некоторое влияние лишь на конечной стадии разрушения плети.


При торможении поезда происходит набегание хвостовых незаторможенных вагонов на передние заторможенные, вагоны выстраиваются в «елочку» и возникает боковое усилие распора пути. Мы подсчитали, что эти усилия тоже не могут быть определяющими в усталостном разрушении рельсов.

Так что же служит главной причиной? При замене лопнувших рельсов измерили основные размеры железобетонных шпал и подкладок, ширину колеи над каждой шпалой до и после замены рельса, подуклонку подрельсовых площадок шпал и подук-лонку этих рельсов. В результате было установлено, что подуклонка подрельсовых площадок шпал (до 20%) имеет большие сверхнормативные отклонения. Это резко изменяет подуклонку рельса и ширину колеи на 1—3 мм в пределах шпального ящика на 3—5 шпалах, причем резкое изменение ширины колеи (до 2—3 мм) в одном шпальном ящике отмечено при изломах плетей и по другим дефектам.

На звеносборочных базах ПМС дороги при сборке новой рельсошпальной решетки организовали проверку основных размеров и подуклонки подрельсовых площадок шпал. На третьей странице обложки показаны схемы измерения подуклонки подрельсовых площадок рельса с помощью специального шаблона, а в таблице приведены данные измерений на части далеко не самого худшего звена новой рельсошпальной решетки. Результаты контроля срерхнормативных отклонений подуклонки подрельсовых площадок были зафиксированы актами работы комиссий с участием представителей заво-дов-изготовителей.

В соответствии с ТУ 58-64-024-11337151-96 предельно допустимая подуклонка подрельсовых площадок от 1/18 до 1/22. Уже при таких ее значениях на одной рельсовой нити ширина колеи может изменяться на 2 мм в одном шпальном ящике. В некоторой степени это изменение можно компенсировать резиновыми прокладками, но тогда в рельсах возникнут дополнительные напряжения.

По существу, шпалы и подкладки со сверхнормативными отклонениями размеров следует браковать и не укладывать в путь. Однако на практике этого не делают, и после сборки решетки в рельсах, где подошва не плотно прилегает к подкладке, появляются дополнительные изгибные и крутящие напряжения (собственные напряжения), которые усиливаются под поездами.

Схемы появления дополнительного крутящего момента в рельсовой плети М доп представлены на рис. 1 и 2 (подрельсовая и нашпальная прокладки, а также ряд других деталей скрепления не показаны). В случае, если подуклонка подрельсовой площадки равна 1/20 или не превышает предельных значений 1/22 или 1/18, то М доп = 0. При подуклонке 1/30—1/40 появляется положительный крутящий момент, а при 1/12—1/10 и более — отрицательный (см. рис. 1).

Дополнительный крутящий момент зависит от отклонений в размерах железобетонных шпал, определяющих ширину колеи. При увеличении основного размера «а» некоторых шпал подкладка смещается к оси пути, и создается положительный крутящий момент, а при уменьшении этого размера подкладки смещаются от оси пути, и возникает отрицательный крутящий момент (см. рис. 2). Эти схемы нагружения плети поездной нагрузкой поясняют причину разрушения до 50—60% подкладок в местах излома рельсов по усталостным дефектам. Положение усугубляется при совпадении отклонений, показанных на рис. 1 и 2.

По нашим подсчетам, дополнительные напряжения в плетях, связанные с низким качеством рельсошпальной решетки, под поездами могут достигать 500—5000 кгс/см2, т.е. они соизмеримы с критическими напряжениями при разрушении, равными 1000—5000 кгс/см2.


Таким образом, разрушение плетей связано с появлением в них дополнительных местных напряжений, возникающих в некачественно собранной рельсошпальной решетке при взаимодействии с колесной тележкой грузового вагона. Предположим, что на шпалах 5, 6 и 7 (рис. 3) из-за малой подуклонки появляется положительный крутящий момент, а на шпалах 1, 2 и 3 из-за большой подуклонки возникает отрицательный момент. Тогда эти дополнительные крутящие моменты наложатся друг на друга на шпале 4 и создадут наиболее напряженное сечение в рельсовой плети. Если уж в этой зоне высококачественный объемнозакаленный рельс разрушается по дефектам 69 или 79, то тем более произойдет излом, когда в ней окажутся внутренние дефекты — газовые пузыри, флокены, инородные включения, непровары сварных швов, или же внешние пороки — надрывы, продольные и поперечные трещины и прочие концентраторы напряжений. Плеть с такими дефектами прослужит значительно дольше, если в ней не будет дополнительных местных напряжений. Снизить или полностью устранить дополнительные напряжения плети можно, повысив качество изготовления элементов верхнего строения пути и качество сборки рельсошпальной решетки.

Выводы


Усталостное разрушение высококачественных объемпозакаленных рельсов Р65 — результат ошибок, заложенных в конструкцию бесстыкового пути, и низкого качества элементов рельсошпальной решетки.

Главные причины усталостного разрушения — напряженно-деформированное состояние плетей и интенсивная коррозия подошвы рельса в узле скрепления.

Нормальные изгибные напряжения в рельсе Р65 даже при осевой нагрузке 30 тс не превышают 1000 кгс/см2; при таких напряжениях рельс не разрушается по усталостным признакам при неограниченно большом количестве циклов нагружения.

Усталостное разрушение обусловлено не изгибны-ми поездными напряжениями, а дополнительными напряжениями в местах рельсошпальной решетки со сверхнормативными отклонениями основных размеров шпал и подуклонки подрельсовых площадок.

Закрепление плети при высокой температуре и неравномерность температуры закрепления по длине плети увеличивают растягивающие напряжения, которые проявляются лишь на окончательной стадии разрушения.


Плети чаще разрушаются на участках, где преобладает движение грузовых поездов с максимальными осевыми нагрузками и где уложена рельсошпальная решетка со сверхнормативными отклонениями в размерах шпал.

Ускоренная коррозия подошвы рельса в узле скрепления способствует развитию усталостных трещин и значительно сокращает долговечность объемнозакаленных рельсов.

Для предупреждения изломов надо повысить качество железобетонных шпал и подкладок, снизить коррозию подошвы рельсов укладкой прокладок с рифлением и ввести контроль качества рельсошпальной решетки на звеносборочных базах ПМС.
__________________
Если у вас возникли вопросы по работе сайте - пишите на почту admin@scbist.com
Admin вне форума   Ответить с цитированием 12
Старый 30.08.2015, 08:34   #2 (ссылка)
Робот
 
Аватар для СЦБот


Регистрация: 05.05.2009
Сообщений: 2,402
Поблагодарил: 0 раз(а)
Поблагодарили 73 раз(а)
Фотоальбомы: 0
Загрузки: 0
Закачек: 0
Репутация: 0

Тема: Тема перенесена


Эта тема была перенесена из раздела Журнал "Путь и путевое хозяйство".

Перенес: Admin
СЦБот вне форума   Ответить с цитированием 0
Похожие темы
Тема Автор Раздел Ответов Последнее сообщение
[05-1998] Управлять надежностью бесстыкового пути Admin xx1 0 20.04.2013 21:26
[05-1998] Повышение эксплуатационной стойкости рельсов Admin xx1 0 20.04.2013 19:33
=Диплом= капитальный ремонт бесстыкового пути Дмитрий Бачинин Курсовое и дипломное проектирование 0 05.04.2013 09:31
=Курсовая работа= Расчет бесстыкового пути Admin Студенту-путeйцу 0 14.10.2012 09:35
Перспективы и проблемы укладки бесстыкового пути. Применение бесстыковой конструкции пути на железных дорогах России и мира. Admin Путейцы 0 22.02.2011 12:13

Ответ


Здесь присутствуют: 1 (пользователей: 0 , гостей: 1)
 
Опции темы Поиск в этой теме
Поиск в этой теме:

Расширенный поиск

Ваши права в разделе
Вы не можете создавать новые темы
Вы не можете отвечать в темах
Вы не можете прикреплять вложения
Вы можете редактировать свои сообщения

BB коды Вкл.
Смайлы Вкл.
[IMG] код Вкл.
HTML код Выкл.
Trackbacks are Вкл.
Pingbacks are Вкл.
Refbacks are Выкл.



Часовой пояс GMT +3, время: 15:01.

СЦБ на железнодорожном транспорте Справочник 
сцбист.ру сцбист.рф

СЦБИСТ (ранее назывался: Форум СЦБистов - Railway Automation Forum) - крупнейший сайт работников локомотивного хозяйства, движенцев, эсцебистов, путейцев, контактников, вагонников, связистов, проводников, работников ЦФТО, ИВЦ железных дорог, дистанций погрузочно-разгрузочных работ и других железнодорожников.
Связь с администрацией сайта: admin@scbist.com
Advertisement System V2.4