Вероятный метод определения отказов шпал по износу древесины под подкладками

Лабораторная работа №7

Вероятный метод определения отказов шпал по износу древесины под подкладками

Общие положения

Шпалы служат для восприятия давления от рельсов и передачи его балластному слою; упругой переработки динамических воздействий на путь; обеспечения постоянства ширины колеи и совместно с балластом устойчивости рельсошпальной решетки в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

Деревянные шпалы обладают хорошей упругостью, простотой изготовления и эксплуатации, большим электрическим сопротивлением.

На железных дорогах России укладывают деревянные шпалы двух видов: обрезные (А), у которых пропилены все четыре стороны, и необрезные (Б), у которых пропилены две противоположные стороны – постели. Деревянные шпалы делятся на три типа: Ι – для главных путей, ΙΙ – для станционных и подъездных, ΙΙΙ – для малодеятельных подъездных путей промышленных предприятий. Длина шпал составляет 2,75 метра.

Деревянные шпалы заменяют из-за гниения и механического износа. Эти процессы протекают одновременно и влияют друг на друга. В России принята система выборочной смены шпал, кроме капитального ремонта, при котором шпалы заменяют сплошь.

Дефекты шпал:

·  продольные трещины с обнаженной непропитанной древесиной, расколы на торцах;

·  износ древесины под подкладками на глубину (h) до 20 мм для шпал Ι типа;

·  разработанные отверстия для прикрепителей;

·  гниль древесины на верхней части и в зоне подкладки (глубиной (h) до 20 мм для шпал Ι типа);

·  выколы кусков древесины между трещинами;

·  поперечные изломы;

·  загнивание торцов.

Методика расчета отказов деревянных шпал по углублениям под подкладками

Под интенсивностью образования углублений под подкладками понимается вертикальная средняя по площади подкладки и осредненная по длине участка величина износа древесины, образующаяся после пропуска 1 млн. т брутто:

                                   ,                                 (1)

где h^(уд) - интенсивность износа древесины шпал, мм/млн. т брутто;

Т   -  пропущенный по участку тоннаж с момента укладки новых    шпал в путь, млн. т брутто;

h - вертикальная средняя по площади подкладки, осредненная по длине участка величина износа деревянной шпалы (мм), образовавшаяся после пропуска Т млн. т брутто с момента укладки новых шпал в пути.   

Надежность пути – свойство пути сохранять в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции (бесперебойный пропуск поездов с установленной  скоростью) в заданных условиях эксплуатации (текущего содержания и ремонтов).

ВНИИЖТом в результате экспериментальных и теоретических исследований была получена формула для определения необходимого условия прочности деревянных шпал на основе обеспечения надежности пути:

                                                (2)

где h – величина износа в шпалах под подкладками заданного уровня вероятности, мм;

Т – пропущенный тоннаж с момента укладки шпал в путь, млн. т брутто;

λ_h – коэффициент связи между значениями износов заданного уровня их вероятности с наиболее вероятным (средним) значением.

где С_h  = 0,5;

ψ_h – безразмерный коэффициент перехода от наиболее вероятных значений h к их значениям заданного уровня вероятности, т.е. коэффициент уровня вероятности появления данных углублений.

 - допускаемый износ древесины шпалы под подкладками, мм.

Согласно инструкции ЦП-774 =20 мм для шпал Ι типа. Шпалы с таким износом древесины под подкладками подлежат ремонту в пути.

σ_ср - напряжение сжатия в шпале под подкладкой, осредненное по площади подкладки, кгс/см²;

γ - коэффициент связи между средней нагрузкой на рельс  и эквивалентными

Под средним значением нагрузки на рельс понимают

где Р_ст – статическое давлении колеса на рельс;

Р_р^ср – среднее значение дополнительной силы от колебания рессор в расчетном сечении:

Р_р – максимальное значение указанной силы от колебания рессор, определяется в зависимости от жесткости рессор и максимального динамического прогиба:

Р_р = Ж*Z_max,

Ж – жесткость рессор, приведенная к колесу, ее численные значения берутся из паспортных данных расчетного экипажа (в зависимости от экипажа Ж = 0,73 - 5,31 кН/мм)

Z_max – максимальный динамический прогиб рессор, величина которого определяется по эмпирическим формулам.

Коэффициент связи между средней нагрузкой на рельс  эквивалентными (γ) определяется по формуле:

γ = (1+0,94n*C_р²)