Способы повышения надежности промежуточных рельсовых скреплений

Способы повышения надежности промежуточных рельсовых скреплений.

1.  Мало детальность,  чем меньше элементов в узле скрепления тем выше показатели надежности.

2.  Ремонтопригодность скрепления.

3.  Применение высоко качественных материалов при изготовлении.

4.  Применение электроизоляции.

В процессе эксплуатации рельсов в верхней части головки постепенно накапливаются пластические деформации сжатия особенно в зоне рабочего закругления. Их накопление начинается с 1го дня эксплуатации и интенсивность накопления постепенно затухает по мере наработки тоннажа. Поэтому в верхней части головки накапливаются остаточные напряжения сжатия. Глубина зоны 4 - 5 мм. Далее напряжения сжатия переходят в напряжения растяжения. Максимум напряжения растяжения зафиксирован на глубине 8 мм. Величины напряжений сжатия 50кгс/мм², растяжения 20кгс/мм². Внутриния наклонно продольная трещина(ВНПТ) возникает в зоне рабочего закрепления и развивается параллельно вдольрельса, чем больше осевые нагрузки тем глубина зарождения трещины больше. При осевой нагрузки 21-5,2мм 23-6,2мм 25-7,5мм. Трещина развивается по длине рельса постепенно расширятся и выходит на боковую грань головки рельса. После этого над трещиной возникает наплыв с образованием темного пятна на поверхности катания, в последствии происходит выкраивание. Длинна трещины может достигать до 200мм. После выкашивания образуется неровность на рабочей грани. Что повышает вероятность накатывания гребня колеса на боковую грань головки рельса. Наружная рельсовая нить в кривых. Скорость развития трещины 0,3-0,7 мм/мил.т.брутто. 150-300мил.т.брутто успевает пропускать рельс.

Теория износа для определения общей картины пластического контактного деформирования и контактно усталостного повреждения головки рельса.

Очагом зарождения внутренней продольно наклонной трещины являются как правило не металлические включения.

·  Над внутренней наклонно-продольной трещиной образуется выкраивание метала.

·  Происходит ответвление от ВНПТ к внутренней поперечной трещины.

Согласно современной усталостной картине износа:

1.  Новые рельсы имеют некоторую шероховатость поверхности катания.

2.   В процессе эксплуатации выпуклые места колес и рельсов (микронеровности) взаимно внедряются или расплющиваются с распространением пластических деформаций сжатия, на некоторую приповерхностную глубину головки рельса (приработка).

3.  В результате многократного действия колес образуется наклеп в верхней части головки. Происходит увеличение предела текучести метала в результате деформации. Увеличение происходит в следствии вдавливания и таннгенсиального перемещения из-за действия продольных касательных сил трения. Эти силы усаливаются при тяге и торможении, но наиболее при проскальзывании колес в кривых. Это процесс перестройки системы за счет изменения механических свойств материалов, за счет наклепа и микрогеометрических характеристик их поверхности.

4.  Если предел текучести рельсового метала больше величины контактных напряжений на 70% то пластические деформации в зоне контакта не происходят. Если больше 70% то происходят пластические деформации. Однако под поверхностью контакта на некоторой глубине развиваются деформации пластического сдвига

Модель цикла нагружения и сдвиговой деформации микро объема метала головки рельса в приповрхостных слоях.

Линия АВ̕ - упругая деформация

В̕В –пластическакая деформация по мере того как метал головки рельса попадает в зону контакта напряжение сдвига, растут до некоторого значения К затем меняется направление сдвига и упругий сдвиг происходит по линии ВС в точке. С деформация сдвига равна 0 и придальнейшем движении колеса происходит упругий сдвиг другого знака по линии СD̕. После того как сдвиг достиг точки К происходит пластический сдвиг но в обратном направлении по линии D̕ D когда колесо прокатывается и метал головки рельса оказывается в не приделах контактной зоны. Происходит падение поездных напряжений в металле и в результате происходи упругий сдвиг по линии  DЕ

После завершения всего цикла контактного нагружения головки рельса, метал под поверхностью катания получает не обратимый сдвиг АЕ в направлении качения плоскости параллельной поверхности катания. То есть в плоскости развития ВПНТ. Накопление этих деформаций сжатия приводит к накоплению остаточных напряжений.

Контактная усталость с точки зрения контактного износа. Это локальный процесс при котором изменяются микро объемы метала. Одна из причин это наличие косательных контактных сил трения

F=P*f

Где Р –вертикальная нагрузка от колес подвижного состава

f- коэффициент трения в зоне контакта при движении колес с жесткой насадкой фиксированный приповерхностный слой метала головки рельса испытывает многократно повторяющиеся сжимающие впереди контакта и растягивающие за контактом напряжения. Первостепенная роль в зарождении и образовании ВПНТ принадлежит циклическим сдвиговым. Пластическим деформациям в зоне контакта. И остаточных сдвиговым вдоль рельса напряжениям из-за накопления пластических деформаций сжатия в верхней части головки рельса. Стимулятором зарождения являються не металлические включения.