Расчеты верхнего строения пути. Расчеты пути на прочность. Классификация рельсов по длине. Расчеты бесстыкового пути, страница 3

Колеса в поперечном разрезе имеют сложную форму. Гребень колес сопрягается с поверхностью катания по кривой, очерченной радиусом 15 мм у вагонов и 13,5 мм у локомотивов. Этот радиус близок к радиусу сопряжения верхней и боковой граней головки рельсов. Это сделано для того, чтобы затруднить вкатывание колес на рельсы. Далее идет коническая поверхность с уклоном 1/20, а затем - 1/7, при этом облегчается их перекатывание с остряка на рамный рельс и с сердечника на усовик и обратно. У края колеса имеется фаска шириной и высотой 6 мм, которая необходима, для обеспечения свободного перекатывания колеса с одного элемента стрелки и крестовины на другой.

На дорогах Союза установлен стандарт на размеры колес: диаметр колес вагонов равен 950-1050 мм, электровозов и тепловозов – 1050-1220 мм. Толщина неизношенного нового гребня вагонных колес составляет 33 мм. Наименьшая толщина изношенного гребня допускается 25 мм.

1.3.2 Силы, действующие на путь

Железнодорожный путь выполняет тяжелую работу в трудных условиях. Находясь под воздействием подвижных нагрузок и природных явлений (ветра, влаги, температуры и т.п.), обеспечивая непрерывность и безопасность движения поездов, он должен быть исправным в любое время года, дня и ночи.

Назначение верхнего строения пути - воспринимать, упруго перерабатывать и распределять (по возможности равномерно) на основную площадку земляного полотна динамические давления колес, а также направлять колеса в движении.

На железнодорожный путь оказывает воздействия:

- подвижной состав;

- природно-климатические явления: температурные силы в рельсах, вызываемые изменением температуры рельсовых плетей, достигающие 300-400 тс, сейсмические, гидродинамические силы в насыпях мостовых переходов, температурно-влажностные условия работы подрельсового основания и грунтов земляного полотна;

- собственные напряжения, возникающие в рельсах при их остывании после проката и. правки на правильных роликовых машинах, при термической обработке и последующей правке (например, остаточные растягивающие напряжения в головке термообработанных рельсов типа Р65 составляют 800-1200, нетермообработанных - 500-1000 кгс/см2) при укладке рельсов в кривые участки пути (напряжения изгиба при укладке в кривую радиусом 500 м рельсов типа Р65 составляют-310 кгс/см2), при исправлении пути на пучинах (особенно коротких) и ремонтах пути; технологические монтажные напряжения в подкладкам на железобетонных шпалах при затяжке клеммных и закладных болтов, а также в путевых и контррельсовых болтах и др. В контррельсовых болтах при рельсах типа Р65 напряжения растяжения достигают 800-1000 кгс/см2.

1.3.3 Характер движения экипажа по рельсам

Железнодорожный путь и подвижной состав составляют единую механическую систему, в которой они взаимодействуют, находясь в непосредственной зависимости друг от друга. В реальных эксплуатационных условиях рельсы и колеса подвижного состава имеют неровности. При движении по неровностям пути неидеальные колеса совершают сложные пространственные перемещения, вызывая колебания рессор и находящегося на них кузова, который начинает совершать возвратно-поступательные (подпрыгивание, подергивание, относ) и вращательные колебания (виляние, боковая качка, галопирование).

На характер и размеры колебаний экипажа существенное влияние оказывают силы трения букс, рессорного подвешивания, зазоры, силы внутреннего трения в пути, силы тяги, сопротивления движению экипажа и др. Возбужденные указанными причинами колебания увеличивают силы, передаваемые на путь, и приводят в конечном счёте к усиленному расстройству и износу элементов пути и подвижного состава. При неблагоприятных условиях эти колебания могут явиться причиной разрушения пути, всползания колес на рельсы, схода и опрокидывания подвижного состава.

Подпрыгивание - это вертикальные колебательные перемещения части экипажа, подвешенной на рессорах, вызываемые в основном неровностью пути.

Подергивание - когда весь экипаж испытывает колебания вдоль пути.

Боковой относ - когда весь экипаж смещается поперек пути.

Продольная качка (галопирование) - это вращательные колебания при продольной качке экипажа вокруг оси, перпендикулярной продольной оси пути, сопровождающиеся попеременно то разгрузкой передних рессор и перегрузкой задних, то перегрузкой передних и разгрузкой задних колес. С точки зрения безопасности движения разгрузка, передних по ходу рессор крайне нежелательна, так как она облегчает всползание колеса на рельс и последующий сход экипажа с рельсов.

Поперечная (боковая) качка совершается вокруг продольной оси экипажа, направо и налево. При этом особенно опасна разгрузка колеса, набегающего на наружный рельс в кривой, так как разгруженное колесо, направленное к тому же под некоторым углом к рельсу, может въехать на головку рельса и вызвать сход экипажа.

Виляние - это колебания экипажа или отдельных его колесных пар, почти периодически смещающихся поперек пути. Эти колебания вызываются вертикальными и горизонтальными неровностями пути, коничностью бандажей или их неравномерным износом, игрой в подшипниках, толчками со стороны соседних экипажей и т. п. Воздействия виляния на путь и подвижной состав возрастают с увеличением скорости движения, которые могут быть причиной расстройства, пути по ширине колеи, а при некоторых обстоятельствах - даже аварий.

Рисунок -

Под воздействием колебаний экипажей вовлекается в колебательный процесс и железнодорожный путь. Вследствие этого при движении поезда возникают разные по своим параметрам колебания железнодорожного пути, неподрессоренных масс и надрессорного строения, а между ними - динамические силы взаимодействия (вертикальные Рдин, горизонтальные поперечные Нбок и горизонтальные продольные Нпрод), подчиняющиеся вероятностным закономерностям.

Появление неровностей на пути обусловлено следующими причинами:

- несоответствием фактического положения рельсовых нитей (пути) в плане и профиле проектному;

- несоответствием фактических размеров колесных пар номинальным;