Не спешите наказывать монтера. Стратегия текущего содержания пути в Великобритании. Гидравлический способ удаления покрытий, страница 89

Проводившиеся ранее исследования позволили сделать вывод, что только благодаря увеличению этого расстояния можно заметно снизить внутренние напряжения в рельсе. При оптимизированной роликовой правке на такой машине растягивающие внутренние напряжения в головке и подошве рельса в среднем уменьшились соответственно на 70 и 50 %. В выходной части правильной машины расстояние между роликами выбрано меньшим, чем во входной, где воздействующие силы должны быть максимальными.

Достигнутое в экспериментах на заводах НР и NMH улучшение для рельсов типа S54 подтверждается приведенным на рис. 6 распределением внутренних напряжений по высоте рельса; для сравнения показано их распределение, допускаемое стандартом DIN EN 13674-1.

Повышение стойкости рельсов к излому

Трещины и изломы, зарождающиеся в подошве рельса

Вязкость, равную 1000 Н/мм^3/2, при испытаниях рассматривали как нижнюю границу для рельсовой стали марки 900. При нагружении рельса в эксплуатации максимальное напряжение изгиба равно 100 Н/мм². На него накладываются внутренние напряжения растяжения зимой (–20 °C), равные 100 Н/мм², и сжатия летом (60 °C), также равные 100 Н/мм². В подошве рельса внутренние напряжения, обусловленные роликовой правкой, сохраняются в течение всего времени эксплуатации.

Значения критической для поперечного излома подошвы глубины трещин при внутренних напряжениях, равных 250, 100 и 50 Н/мм², приведены в таблице, из которой видно, что минимальная критическая глубина наблюдается зимой. Это согласуется с увеличенной частотой изломов рельсов в это время года. В случае уменьшения внутренних напряжений до 100 Н/мм² критическая глубина при температуре –20 °C повышается на 167 %, а до 50 Н/мм² — на 300 %. Небольшие механические или коррозионные повреждения поверхности катания неопасны. Более крупные трещины и иные дефекты выявить легче. Это позволяет своевременно заменять дефектные рельсы до того, как произойдет излом.

Трещины при пониженном уровне среднего значения напряжений развиваются медленнее, что связано с более низкими внутренними напряжениями. Следовательно, с точки зрения стойкости к изломам внутренние напряжения должны быть минимальными. При дефектоскопии рельсов, выполняемой в эксплуатации с жесткими интервалами времени, снижается вероятность того, что некоторые трещины не будут обнаружены до достижения ими критической глубины.

Аналогичному анализу может быть подвергнут процесс образования трещин в головке рельса. Возникающие в ней в процессе правки растягивающие внутренние напряжения имеют меньшую величину и с ростом поездной нагрузки переходят в напряжения сжатия вследствие пластической деформации рельсовой стали.

Трещины и изломы, зарождающиеся в головке рельса

Усталостный излом рельса по овальному пятну. Излом по овальному пятну сначала медленно развивается внутри головки рельса (рис. 7). Когда он достигает поверхности рабочей грани, имеющей дефекты типа выкрашиваний (дефект 2222 по международной классификации), скорость его распространения заметно возрастает. Этот излом быстро развивается в горизонтальном направлении, медленнее — в глубину и очень медленно — вверх, почти прекращаясь на расстоянии нескольких миллиметров от поверхности катания. На рис. 7, а видно, что рельс имеет на рабочей грани головки еще и микротрещины (дефект 2223), однако они не связаны с изломом по овальному пятну, начинающим интенсивно развиваться в зоне дефекта 2222.