2.7.1 Исследования рельсов
Увеличение сроков службы рельсов и способы оценки их эксплуатационной пригодности были предметом множества научно-исследовательских работ и технических мероприятий.
Их результатом явилось внедрение верхнего строения пути тяжелого типа Р75. Увеличение надежности рельсов преследует две основные цели: повышение безопасности движения поездов и снижение затрат на содержание верхнего строения пути, важнейшие из которых — затраты, связанные со сменой рельсов.
Область диагностических исследований рельсов очень велика. В нее входят геометрические измерения различных форм износа и деформаций, измерения перемещений, характеризующихся угоном и изменением зазоров, измерения температуры и продольных сил, дефектоскопические обследования. Все эти исследования будут рассмотрены только в пределах диагностики верхнего строения пути. Многие частности, относящиеся к научно-исследовательским работам, будут опущены.
2.7.2. Измерения износа
Эти измерения можно разбить на измерения вертикального и бокового износа, измерения, преследующие цель выявления и определения размеров волнообразного износа, и измерения (иногда только осмотры), позволяющие определить другие поверхностные дефекты. Износ рельсов измеряют преимущественно для того, чтобы установить их дальнейшую пригодность к эксплуатации в заданных условиях конструкции и содержания. Естественно, что в начальный период эксплуатации верхнего строения пути значение этих измерений невелико и по существу их можно не выполнять. По мере его старения значение измерений возрастает, увеличивается и частота их проведения.
2.7.3. Вертикальный и боковой износы
Характеристики и величины:
В применявшихся ранее рельсах легкого типа, сечение которых рассчитывали на передачу наибольших изгибных напряжений с небольшим запасом, допускаемый вертикальный износ был единственным критерием срока службы. В современных условиях, т. е. при возросших нагрузках на ось и большой грузонапряженности, часто возникает необходимость смены рельсов задолго до того, как износ достигнет допускаемого. Следовательно, важность измерения вертикального износа уменьшилась. Однако не снизилась роль измерения бокового износа, особенно угла износа, от которого зависит коэффициент схода, т. е. отношение бокового направляющего усилия QH, воздействующего на рельс, к вертикальной нагрузке колеса Р, при котором гребень колеса может подняться на рельс.
Допускаемый износ рельсов:
Допускаемые значения вертикального и бокового износа рельсов, принятые в различных странах, сильно различаются. Большей частью для рельсов тяжелого типа допускается вертикальный износ порядка 12-16 мм. Допускаемый боковой износ обычно задают значением угла износа, который в принципе не должен быть меньше 55° (Германия) или 60° (Франция) и даже 64° (Великобритания). Соответствующий линейный износ для рельсов тяжелого типа примерно 13—16 мм.
Для рельсов среднего типа допускаемые значения вертикального и бокового износа обычно на 1/4—1/3 меньше, чем для рельсов тяжелого типа (при равных углах износа).
Метод измерения и измерительные средства:
Расстояние между точками измерения износа рельсов зависит от цели измерения и разброса результатов. Простейшим измерительным средством является стрелочный штангенциркуль , удлиненные губки которого обеспечивают хороший поджим к подошве. Углубление в губках начинается на расстоянии 15 мм от линейки, благодаря чему боковой износ измеряют всегда на одной высоте.
Износ рельса измеряют также различными специальными измерительными средствами. Один из таких инструментов изображен на рис. 2.21 Базовая деталь лежит наверху подошвы рельса, опираясь на нее шариками. Два нониуса, закрепленных на базовой детали, позволяют измерять износ в соответствующих точках с точностью до 0,1 мм. Этот инструмент предназначен для проверки только одного типа рельсов.
1-рама; 2-нониус, жестко закрепленный на раме; 3-линейки со шкалой; 4-два шарика с шагом 37мм.
Рис 2.21 Прибор для измерения износа рельсов кострукции ЦНИИ МПС в Москве
2.7.4. Волнообразный износ и другие внешние дефекты
Характеристики и величины:
Волнообразный износ проявляется в виде небольших (порядка десятых долей миллиметра) выступов, распределенных более или менее равномерно на поверхности катания. Расстояние между ними 5—7 см. Вершины их имеют металлический блеск, а впадины выглядят как темные пятна. Форма этих пятен может быть самой различной (рис. 2.22). Причины волнообразного износа рельсов полностью не установлены, несмотря на то что им посвящены сотни научно-исследовательских работ. Нет сомнения в том, что этот износ является следствием многих причин, из которых одни и те же (в зависимости от условий эксплуатации верхнего строения пути) могут в одном случае носить основной, а в другом — второстепенный характер. Очевидно, что на волнообразный износ рельсов с большой длиной волн (25—150 см) в основном влияет технология прокатки (вибрация прокатных клетей), а на рифли (3 — 12 см) — конструктивные и эксплуатационные условия , например упругость верхнего строения пути и давление колес
Рис 2.22 Различные виды пятен на рельсах с волнообразным износом
Отрицательные последствия волнообразного износа рельсов проявляются в виде быстрого ухудшения общего состояния верхнего строения пути, большого шума, сопровождающего движение поезда («поющие рельсы»), усталости от поездки и т. п. Причиной этих явлений бывают вибрации рельсов с частотой f, Гц, пропорциональной скорости поезда v, км/ч: f= 4,32 v
При длине волны износа 6 см, глубине впадин 0,15 мм и скорости поезда 180 км/ч дополнительное динамическое воздействие составляет примерно 40 кН. Отсюда, собственно, становится столь необходимым устранение волнообразного износа на линиях, предназначенных для движения с высокими скоростями. Волнообразный износ устраняют, ошлифовывая поверхность катания рельсов специальными вагонами.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.