Особенности работы звеньевого пути без сезонной разгонки и регулировки зазоров, страница 11

Рассмотрим влияние стыкового сопротивления на напряженное состоя­ние обычных рельсов, изменение длины которых не ограничивается вели­чиной конструктивного стыкового зазора. Для указанных условий измене­ние напряженного состояния рельсов нормальной длины должно осуществ­ляться аналогично жестко заделанному стержню, по концам которого при­ложены сопротивления ограниченной величины.

В районе Сочи 25-метровые рельсы являются рельсами нормальной дли­ны, так как годовые фактические температурные изменения их длины мень­ше конструктивной величины стыкового зазора. Эпюры температурных сил 25-метровых рельсов типа Р65, возникающие в рельсах, для различных зна­чений стыкового сопротивления (100, 200 и 300 кН) в районе Сочи (/_гоах = = +58, /_mjn = -14 °C) приведены на рисунке 3.1.

Из эпюр, представленных на рисунке 3.1, устанавливаем, что сжимаю­щие и растягивающие температурные силы возрастают с увеличением сты­кового сопротивления и оказываются равными величине стыкового сопро­тивления. При этом с увеличением стыкового сопротивления наблюдается

85

уменьшение годовых изменений длины 25-метровых рельсов, которьк-Сочи являются рельсами нормальной длины или обычными. Это, безус, но, является положительным и заслуживает пристального внимания. Ани гичные эпюры температурных сил в указанном районе будут для рель других типов, а также и для рельсов длиной 12,5 м.

/г=юокн

N_f= JOO кН

N_c = 200 кН 7V_p= 200 кН

N, = 300 кН

.V,- 300 кН

Рисунок 3.1 - Эпюры температурных сил 25-метровых рельсов типа Р65 в районе Сочи при разных стыковых сопротивлениях

I

При существующем стыковом скреплении и отношении к затяжке сты| ковых болтов без дополнительного расхода рабочей силы можно надеж! обеспечивать стыковое сопротивление 25-метровых рельсов порядка 16( 200 кН. При этом фактические годовые изменения длины рельса в райок Сочи не будут превышать 15 мм. Такое состояние стыковых зазоров улуч шает взаимодействие пути и подвижного состава в зоне стыка и способе! вует продлению их срока службы.

Следовательно, для рельсов обычной длины увеличение стыкового со-| противления приводит к росту температурных сил в рельсах, но уменьшает^ годовые изменения их длины. Несколько сложнее формирование темпера-'! турных сил длинных рельсов, годовые изменения длины которых ограниче-| ны конструктивной величиной стыкового зазора.

При этом после закрытия стыкового зазора проявляется торцевое давле-| ние и возникает угроза нарушения устойчивости путевой решетки. Сил!

86

торцевого давления по одной рельсовой нити могут быть определены по следующей зависимости:

(3.13)

где а - коэффициент расширения рельсовой стали;

F- площадь поперечного сечения рельса, м²;

Д^торц - перепад температуры, на протяжении которого проявляется торце­вое давление, °С;

Т- годовая температурная амплитуда, °С;

Х_к - конструктивный стыковой зазор, мм; / - длина рельсов, мм;

R - стыковое сопротивление, кН.

Температурная сжимающая сила в пути, состоящая из сил стыкового со­противления и торцевого давления, при одинаковых стыковых зазорах по обеим рельсовым нитям

0.14)

При разных значениях стыковых зазоров температурные силы суммиру­ются по обеим нитям или в формулу (3.14) подставляется значение среднего стыкового зазора на пикете по обеим нитям. Указанные формулы справед-

ливы при

(      ос/    2,5F

В случае невыполнения этого условия, что имеет место при достаточно высоком стыковом сопротивлении, происходит частичное раскрытие стыко­вого зазора, т. е. конструктивный зазор используется неполностью. При этом из указанного условия может быть определена величина стыкового зазора, которая используется для компенсации температурных перемеще­ний 25-метровых рельсов в конкретно рассматриваемом районе. Величину >того зазора можно получить по формуле

При обеспечении изменения стыкового зазора в пределах его конструк­тивного значения растягивающая температурная сила по одной рельсовой нитке равна величине стыкового сопротивления при прямом ходе. В случае нарушения условий установки зазоров и появления стыковых зазоров больше нормальных возникает дополнительная растягивающая сила, которая стре­мится изогнуть и срезать стыковые болты. При определенной величине этой силы может произойти срез болтов и разрыв стыков. Поэтому ошибки в уста­новке стыковых зазоров осложняют температурную работу 25-метровых

87

 

рельсов и требуют дополнительных трудовых затрат на их разгонку и ре ровку, а нередко и на разрядку температурных напряжений стыкового

Когда требование формулы (3.14) не выполняется и выражение в с: ках становится равным нулю или отрицательным, величину сжимающ растягивающей температурной силы в пути следует определять по форму

^_р = ^_сж = 2R.(3!

По указанным зависимостям определим величину сжимающих темпв[ турных сил, возникающих в 25-метровых рельсах, при различных значен! ях стыкового сопротивления в районе, где годовая амплитуда колебащ температуры рельса составляет 100 °С, а результаты расчета сведем в таб? лицу 3.3. Для значений стыкового сопротивления при выполнении требо-

т,         т/? ^
- _х _             > 0 величину сжимающей силы в пути можно опре»

a/    2,5F)

делить по формуле (3.14), а когда указанное требование не выполняется, то сжимающую силу следует определять по формуле (3.16).

Необходимо уяснить, что суммарные температурные (сжимающие и рас­тягивающие) силы в одном и том же районе остаются постоянными. Умень­шение же сжимающих продольных сил с увеличением стыкового сопро ления происходит за счет перевода части сжимающих температурных сил растягивающие.