Особенности текущего содержания бесстыкового пути, страница 5

Таблица 3.12 – Влияние стыкового сопротивления на длину участка «дыхания» при   температуре закрепления плетей 25ºС

Rс, тс	20	30	40
, м	62,52	47,13	31,75
, м	38,94	34,94	30,94

Таблица 3.13 – Влияние стыкового сопротивления на длину участка «дыхания» при  температуре закрепления плетей 35ºС

Rс, тс	20	30	40
, м	32,42	17,04	1,66
, м	46,77	42,77	38,77

Предварительный анализ формул (3.10) и (3.11) говорит о том, что длина "дыхания" конца рельсовой плети обратно пропорциональна стыковому и погонному сопротивлению. Так, увеличение одного или обоих сопротивлений вызывает уменьшение участка "дыхания" и наоборот. Кроме того, длина "дыхания" возрастает с увеличением типа рельсов и годовой температурной амплитуды.

Рисунок 3.8 – Влияние погонного и стыковых сопротивлений на длину "дыхания" конца рельсовой плети: а) погонное сопротивление, б) стыковое сопротивление

3.2.4  Исследование оптимальных условий работы зазоров уравнительного пролёта

3.2.4.1 Методика исследования

Для определения оптимального интервала закрепления рельсовых плетей произведён расчёт зависимости длины участка «дыхания» и величины температурных деформаций рельсовых плетей типа Р65 от погонного и стыкового сопротивления при различных температурах закрепления. Годовая температурная амплитуда составляет 91°С, максимальная расчётная температура 56°С, минимальнаярасчётная температура -35°С.

Длина участка «дыхания» конца рельсовой плети в момент наступления максимальной расчётной температуры определяется по формуле

,                                       (3.30)

зимой длина участка «дыхания»

,                                      (3.31)

где   α – коэффициент линейного расширения равный 0,0000118;

E – модуль упругости рельсовой стали, 206000МПа;

F – площадь поперечного сечения рельса, для рельса Р65 F=78,24 см²;

R – стыковое сопротивление, кН;

r – величина летнего и зимнего погонного сопротивления;

r_л = 0,65 Н/м, r_з = 2,5 Н/м;

t_max, t_min – соответственно максимальная и минимальная температура рельсов;

t_з – температура закрепления рельсовых плетей.

Удлинение одного конца плети в момент наступления максимальной Расчётной температуры определяется по формуле

,                                    (3.32)

а укорочение конца рельсовой плети по формуле

,                                   (3.33)

Изменения длины конца рельсовой плети рассчитывается по формуле (3.33) только при прямом ходе температур. При повторных изменениях температуры (при обратном ходе) формулы (3.32) и (3.33) примут вид:

,                                     (3.34)

,                                     (3.35)

Расчёт оптимального интервала закрепления рельсовых плетей производился без учёта замерзания балласта в зимнее время. Согласно [9], ошибка в подсчёте изменения длины конца плети не превышает 2 %.

При различных стыковых сопротивлениях определяются интервалы закрепления рельсовых плетей, при которых отмечаются меньшие деформации и исключается раскрытие стыковых зазоров сверх конструктивного значения. При этом снижается уровень воздействия подвижного состава на путь в зоне стыков. Установленный таким образом интервал закрепления следует сопоставить с интервалом закрепления определенным исходя из минимальных затрат на перезакрепление лежащих в пути рельсовых плетей на конкретно рассматриваемом направлении [8].

3.2.4.2 Краткий анализ температурной работы рельсовых плетей

Результаты вычислений длины «дыхания» и годовых деформаций плетей выполненных по приведённой выше методике приведены в таблицах 3.8 и 3.9. Анализ данных таблицы 3.8 показывает, что увеличение стыкового сопротивления уменьшает длину «дыхания» при одной и той же температуре закрепления. Оказывает на этот показатель и практическая температура закрепления рельсовых плетей в рассматриваемом диапазоне температур.

При стыковом сопротивлении 400 кН и t_у = 40°С в летнее время исключается удлинение конца рельсовой плети даже в момент наступления максимальной расчётной температуры ввиду того, что стыковое сопротивление в этом случае оказывается больше температурных сил возникающих в плети. При стыковом сопротивлении R=400 кН конец рельсовой плети неподвержен температурным деформациям при максимальной температуре, и если плеть уложена и закреплена при +35°С.

Рисунок 3.10– Суммарные годовые перемещения рельсовых плетей при различных стыковых перемещениях

Увеличение стыкового сопротивления с 200 кН до 400 кН уменьшает температурные деформации конца рельсовой плети от момента её укладки и закрепления при t_у = 25°С до наступления максимальной температуры с 8,84 мм до 2,68 мм.

Аналогичная картина наблюдается и при других температурах укладки и закрепления рельсовых плетей.

В процессе эксплуатации не следует допускать падения стыкового сопротивления , так как это приводит к увеличению годовых температурных перемещений концов рельсовой плети. При этом увеличиваются трудовые затраты на текущее содержание концевых «дышащих» участков, протяжённость которых возрастает с уменьшением стыкового сопротивления.

При стыковом сопротивлении 200 кН и температуре закрепления t_у=5°С суммарное годовое перемещение конца плети составляет 36,43 мм; при t_у=15°С — 26,26 мм; при t_у=25°С — 20,68 мм; при t_у=40°С — 20,91 мм. Следовательно, с повышением температуры закрепления рельсовых плетей от +5 до +25°С происходит уменьшение годовых температурных деформаций рельсовых плетей. Дальнейшее повышение температуры закрепления приводит к росту суммарных годовых перемещений рельсовых плетей, что хорошо видно из рисунка 3.8.