Расчеты верхнего строения пути. Расчеты пути на прочность. Классификация рельсов по длине. Расчеты бесстыкового пути, страница 16

Более сложная зависимость у длинных рельсов, перемещения которых ограничены величиной конструктивного стыкового зазора. В первый момент до закрытия стыкового зазора с повышением стыкового сопротивления снижаются сжимающие и повышаются растягивающие температурные силы. Дальнейшее повышение R приводит к резкому повышению сжимающих и растягивающих сил. При Rопт в пути наименьшие сжимающие температурные силы. При этом 

.

Режимы эксплуатации

В процессе эксплуатации 25-метровых рельсов наблюдается торцевое давление и раскрытие стыковых зазоров сверх конструктивного значения, приводящее к изгибу и срезу болтов или разрыву стыков. Как показывает опыт, 25-метровые рельсы эксплуатируются в следующих режимах:

а) без сезонной разгонки и регулировки стыковых зазоров

  - без изгиба стыковых болтов (tб=0);

  - с изгибом стыковых болтов (tб=7 и 14˚С);

б) с сезонной разгонкой и регулировкой стыковых зазоров.

Графики изменения стыковых зазоров без сезонной разгонки и регулировки стыковых зазоров длинных рельсов приведены выше, а график изменения стыковых зазоров 25-метровых рельсов с сезонной разгонкой и регулировкой стыковых зазоров имеет вид:

При этом исключается торцевое давление и изгиб болтов соответственно при наступлении максимальных расчетных или близких температур и минимальной температуры рельсов.

Сезонная разгонка и регулировка стыковых зазоров производится весной и осенью с заменой от двух до шести 25-метровых рельсов на укороченные или удлиненные соответственно. Это в обязательном порядке должно сопровождаться ослаблением стыковых болтов и установкой соответствующих зазоров на весенне-летний или осенне-зимний периоды эксплуатации в зависимости от фактической температуры рельса. Сезонная разгонка и регулировка стыковых зазоров сопровождается перестановкой пружинных противоугонов, которые от этого преждевременно выходят из строя и требуют замены. Для уменьшения объема таких работ мы вынужденно допускаем изгиб болтов в зимнее время, хотя это явно нецелесообразно.

Допустимые температурные амплитуды, позволяющие эксплуатировать 25-метровые рельсы без сезонной разгонки и регулировки стыковых зазоров для различных конструкций пути, величины конструктивного стыкового зазора и плана линии указаны в таблице.

4.5 Сварные рельсы

Разрешены для укладки в 1961 г. на всей сети союза Главным управлением пути МПС по инициативе МИИТа, прошедших экономический, а не технико-экономический расчет, в результате которого определена экономия металла на стыковом скреплении. Разрешалось укладывать сварные рельсы длиной 25; 37,5; 50; 75 и 100 м. Закреплять сварные рельсы противоугонами рекомендовалось на основе эксплуатационного опыта (а его как раз в то время не было), не допуская раскрытия стыковых зазоров сверх конструктивного значения (что практически неосуществимо).

Годовые деформации 25-метрового рельса даже в условиях Беларуси составляют 28-29 мм, что почти в 1,5 раза больше конструктивного зазора. Естественно, 50-ти и 100-метровые сварные рельсы имеют перемещения соответственно в 2 и 4 раза больше, чем 25-метровые. При этом 100-метровые рельс при определенных условиях укладки работает аналогично бесстыковому пути, т.е. имеет среднюю неподвижную часть и температурно-подвижные концевые участки. Сварные рельсы занимают промежуточное положение между длинными рельсами и бесстыковым путем.

Ввиду невозможности обеспечить нормальную работу сварных рельсов при существующем конструктивном зазоре, спустя некоторое время укладка их была запрещена. Исследование работы сварных рельсов позволило обосновать возможность и целесообразность укладки и эксплуатации бесстыкового пути с костыльным скреплением на деревянных шпалах, последовательно сваривая в пути сварные рельсы и закрепляя полученные плети противоугонами. На многих дорогах Союза, в том числе и в районах с суровым климатом, успешно работала такая конструкция бесстыкового пути.

Эпюры температурных сил сварных рельсов аналогичны эпюрам длинных рельсов, за исключением 100-метровых рельсов. При этом зачастую летом создается угроза выброса рельсошпальной решетки, т.к. фактические температурные силы превышают допускаемые.

4.6 Бесстыковой путь

Бесстыковым называется путь со сварными рельсовыми плетями, у которых даже при наибольших годовых изменениях температуры удлиняются или укорачиваются только концевые участки протяженностью 60-90 м, а средняя часть остается неподвижной.

Бесстыковой путь в идеальном понимании представляет собой непрерывные сварные плети, не имеющие стыковых соединений. На практике до сих пор не удалось создать такую конструкцию бесконечной длины, так как требовалось прерывать рельсовые нити на границах блок-участков на подходах к большим мостам и стрелочным переводам. К настоящему времени создание клееболтовых изолирующих стыков повышенной прочности с полнопрофильными накладками позволяет устранить уравнительные пролеты, вваривая изостыки между смежными плетями. Этому способствует также новая система автоблокировки с кодированными (тональными) рельсовыми цепями и локомотивной АЛСН, которая не требует наличия изостыков и светофоров на перегоне, а все обустройства автоблокировки расположены на станциях. Поэтому бесстыковой путь на длину перегона – реальная действительность.

Дальнейшее увеличение длины рельсовых плетей на несколько перегонов задерживается из-за отсутствия технологии по сварке стрелочных переводов и ввариванию их между плетями. На железных дорогах России начали разработку и внедрение такой технологии, т.е. для укладки и эксплуатации бесстыкового пути с плетями неограниченной длины имеются все реальные предпосылки. Дело за внедрением.

Рельсы бесстыкового пути, помимо изгибных и других напряжений от воздействия колес подвижного состава, испытывают значительные температурные напряжения. Следовательно, в рельсах приходится иметь значительный запас прочности на восприятие этих дополнительных напряжений и, как следствие, необходимость на участках бесстыкового пути применять рельсы повышенной мощности.