Особенности работы звеньевого пути без сезонной разгонки и регулировки зазоров, страница 17

Ограничение температурных деформаций рельса конструктивной вели­чиной стыкового зазора приводит к увеличению сил торцевого давления и температурных сжимающих сил. Значения сжимающих сил, возникающих в пути при ограничении раскрытия стыковых зазоров его конструктивным значением, в зависимости от годовой амплитуды колебания температуры рельсов приведены на графике (рисунок 3.1) и в таблице 3.5. При расчете

101

Рисунок 3.7 - Сжимающие силы, МЫ,

возникающие в пути при установке нормальных

стыковых зазоров

Значения сжимающих температурных сил возрастают с увеличением ти»' па рельсов и годовой амплитуды колебания температуры. При этом наи­большие сжимающие силы в суровых климатических условиях могут дости­гать 1500-1800 кН, что опасно для устойчивости рельсош паль ной решеткщ и может привести к выбросу стыкового пути в момент наступления мальных расчетных температур.

ТаблицаЗ.5- Сжимающие силы, кН, возникающие в пути при установке нормальных стыковых зазоров

Тип рельсов	Годовая амплитуда колебания температуры рельсов, °С             j
	100	105	ПО	115        1
Р50 Р65 Р75	640 873 1024	805 1078 1229	1          968 1283 1434	1134 1448 1839        I

Все вышесказанное относится к случаю, когда при укладке пути замеря­ется температура рельса, а стыковые зазоры устанавливаются в точном со­ответствии с фактической температурой. При установке зазоров, отличаю­щихся от рекомендуемых, условия работы стыковых соединений осложня­ются, а возникающие при этом фактические растягивающие или сжимаю­щие температурные силы затрудняют работу 25-метровых рельсов и могут привести к тяжелым последствиям.

Назначение стыковых зазоров больше нормальных облегчает       и. рельсов летом вследствие уменьшения сил торцевого давления при настуг

102

лении максимальных температур. Вероятность выколов головки рельсов в стыке при этом уменьшается, что следует считать положительным. Однако зимой работа 25-метровых рельсов осложняется, так как конструктивная величина стыкового зазора появляется раньше, чем температура достигает своего минимального расчетного значения. Дальнейшее понижение темпе­ратуры раскрывает стыковой зазор больше конструктивного и приводит к изгибу болтов, что, как было указано ранее, является нерациональным.

Проанализируем, какие дополнительные температурные силы возникнут в 25-метровых рельсах на костыльном скреплении при укладке их в путь с зазорами, отличающимися от нормальных. На закрытие стыкового зазора от 21 до 0 мм или для раскрытия его от 0 до 21 мм требуется перепад температуры

1             91

• = 71°С.

"^а    а/     0,295

Для изменения длины 25-метрового рельса на 1 мм потребуется перепад температуры

1/(а/)= 1/0,295 = 3,4 °С.

Тогда температурную продольную силу, передаваемую на болты в мо­мент наступления минимальной расчетной температуры, можно определить, пользуясь следующей зависимостью:

Д^_б = aEF   ^ф ~   " ,                                             (3.18)

где а - коэффициент линейного расширения рельсовой стали; Е - модуль упругости рельсовой стали, МПа; F- площадь поперечного сечения рельса, м²; Аф - величина фактически установленного стыкового зазора, м; А-н- величина нормального стыкового зазора при данной температуре, м; / - длина рельса, м. После подстановки известных величин получаем

Д/>_б=8,5ЯА._ф-А„).                                        (3.18а)

Величина 8,5 характеризует растягивающую температурную силу, сре­зающую болты, которая возникает в 25-метровом рельсе при укладке с зазо­рами, отличающимися от нормальных на 1 мм. Следовательно, ошибка в установке стыковых зазоров на 1 мм вызывает появление сил, изгибающих и срезающих стыковые болты по одной рельсовой нитке в рельсах типа Р50, Р65 и Р75 соответственно 56,1; 70 и 81,6 кН.

С увеличением отгибки в назначении стыковых зазоров при укладке 25-метровых рельсов до 2 мм типа Р65 и Р75 температурные силы, срезаю­щие болты, составляют соответственно 140 и 160 кН. Такие значительные температурные силы в зимнее время могут привести к срезу болтов и раз­рыву стыков 25-метровых рельсов, что представляет угрозу безопасному

103

движению поездов. Если при этом путь будет недостаточно закрепл* угона, то в рельсах возникнут еще большие температурные растягива: силы, величина которых находится в прямой зависимости от величины на. В результате несовершенства противоугонной системы и несвоеврв! ной замены негодных противоугонов срез болтов и разрыв стыков mi произойти при небольших отрицательных значениях температуры, т. е. долго до наступления минимальной расчетной температуры.

Установка стыковых зазоров меньше нормальных приводит к более бы­строму закрытию зазоров и вызывает увеличение сил торцевого давленвд При этом дополнительные температурные сжимающие силы, возникающие по одной рельсовой нитке в момент наступления максимальных расчетных температур,

Д/>_С=8,5Щ„-^_Ф).                                          (3.19}

Условные обозначения приведены выше. Следовательно, дополнитель­ные сжимающие силы и силы, изгибающие или срезающие стыковые бол­ты, одинаковы при одной и той же ошибке, т. е. при Х„ - Х_ф = А,_ф - Х_н. Зави­симость этих сил от величины ошибки при установке стыковых зазоров, отличающихся от нормальных, приведена на рисунке 3.8. 2

Рисунок 3.8 - Дополнительные силы (сжи­мающие и растягивающие). МН, возникающие в пути при установке зазоров, отличающихся от нормальных

Назначение стыковых зазоров меньше нормальных облегчает работу ; рельсов зимой. Даже в момент наступления минимальной расчетной темпе­ратуры зазоры не достигают конструктивной величины, что является ра­циональным. В результате этого уменьшается динамическое воздействие подвижного состава на путь в зоне стыка. Однако эксплуатация пути летом

104