Влияние подуклонки и ширины колеи на износ рельсов

ВЛИЯНИЕ ПОДУКЛОНКИ И ШИРИНЫ КОЛЕИ НА ИЗНОС РЕЛЬСОВ

, докт. техн. наук, , , кандидаты техн. наук, , инженер

Несколько лет кафедра «Путь и путевое хозяйство» СГАПС (НИИЖТа) изучала взаимосвязь параметров пути с интенсивностью изнашивания рельсов в кривых. Наибольшее внимание при этом уделяли ширине колеи и подуклонке рельсов. Наблюдения проводили на участках Западно-Сибирской, Кемеровской и Восточно-Сибирской дорог со сложным планом и профилем.

Проанализировали результаты измерений на 22 кривых радиусом от 300 до 1000 м. Грузонапряженность там от 33 до 106 млн.т-км/км брутто в год, осевая нагрузка от 78 до 225 кН. Рельсы типа Р65 объемнозакаленные длиной 25 м, шпалы деревянные, 2000 шт./км, скрепление костыльное, балласт асбестовый и частично щебеночный.

Износ определяли по профилограммам, снимаемым игольчатым профилографом в пяти сечениях каждого рельса кривой: в 1,5 м от принимающего и отдающего концов, через 11 шпальных ящиков от этих сечений и в середине рельсов. На некоторых опытных участках профилограммы получали в сечениях, расположенных через 1 м один от другого. Кроме того, измеряли ширину колеи, возвышение наружного рельса и подуклонку рельсов с помощью шаблона ЦУП и линейки системы Д.А.Акользина.

Очертания головок рельсов затем совмещали с профилем нового рельса Р65 и специальным шаблоном находили вертикальный и боковой износы, углы наклона касательной к поверхности катания и боковой рабочей грани головки. С помощью планиметра устанавливали площадь износа головки рельса. Все эти данные, собранные в одних и тех же сечениях рельсов за 1,5—2,0 года, позволили проследить закономерность и характер из

менения износа в процессе эксплуатации пути.

Для определения наиболее изнашиваемой рабочей части головки поперечный профиль рельса на каждой профилограмме разбивали на 6 зон, для каждой из которых узнавали площадь износа и его интенсивность (рис. 1). Обобщенные данные об изнашивании различных зон головки в зависимости от пропущенного тоннажа свидетельствуют о том, что до пропуска примерно 40 млн. т груза наиболее частому воздействию колес подвергаются зоны округления головки рельсов и боковой грани. При этом интенсивность износа поверхности катания в 5-й зоне снижается. К моменту пропуска 60—90 млн. т груза в этой зоне она резко увеличивается, а в 1-й и 2-й зонах заметно уменьшается, что говорит о смещении места наиболее частого соприкосновения колес и рельсов ближе к округлению головки. При пропуске около 100 млн. т груза наибольшее количество циклов воздействия колес вновь приходится на 1-ю зону, т.е. на боковую рабочую грань. При этом изменяются угол ее наклона, угол наклона поверхности катания и радиус округления головки.

Для анализа изменения формы головки рельсов Р65 по профилограммам определяли также ординаты точек поверхности головки в 15-и сечениях по схеме, показанной на рис. 2. Затем по ординатам в зависимости от пропущенного тоннажа Т устанавливали связь линейного вертикального износа вида у = аТ + Ь, вычисляли параметры линейной регрессии а и и и выборочный коэффициент корреляции г. В таблице приведены эти данные для кривых радиусом 296—301 м, расположенных на подъемах и спусках уклоном 15—16%о высокогрузонапряженного направления.

Анализ показал, что быстрее изнашиваются зо ны округления и боковой рабочей грани (сечения 9—15), особенно в начальный период работы рельсов, что

Примечание. Задаваясь пропущенным тоннажом, по уравнениям регрессии можно определять ординаты поверхности головки для построения профиля рельса.

приводит к изменению угла наклона боковой грани от 90° до 65—66' при вертикальном износе рельса 8—10 мм. По мере нарастания износа радиус округления головки увеличивается до 30—40 мм, а при вертикальном износе более 6—8 мм этот радиус вновь несколько уменьшается.

В результате более интенсивного износа рельсов в сечениях, прилегающих к зоне скруг-ления головки, поверхность катания приобретает уклон внутрь колеи. Причем наиболее быстро он возрастает до пропуска примерно 40 млн. т груза, достигая 1/15—1/18. Затем к моменту пропуска примерно 90—100 млн. т груза уклон почти не изменяется, а в дальнейшем опять начинает несколько расти. Одновременно с этим происходит постепенная разуклонка рельсов под действием значительных боковых сил на наружную нить и интенсивного врезания наружной кромки подкладки в шпалу. Поэтому истинную подуклонку, согласно ранее выполненным