Определение условий укладки бесстыкового пути

 

Возможность укладки бесстыкового пути в конкретных условиях устанавливается сравнением допускаемой температурной амплитуды [ Т ] для данных условий с фактически наблюдавшейся в данной местности амплитудой колебаний температуры Т_А. Если по расчету Т_А ≤ [ Т ], то бесстыковой путь можно укладывать.

Значение Т_А определяется, как алгебраическая разность наивысшей t _{max max} и наинизшей t _{min min} температур рельса, наблюдавшейся в данной местности (при этом учитывается, что наибольшая температура рельса на открытых участках превышает на 20 ⁰С наибольшую температуру воздуха).

 

 

 

2.1. Расчет повышение и понижений температуры рельсовых плетей, допускаемых по условиям прочности и устойчивости.

 

Амплитуда допускаемых изменений температур рельсов

 

 

- минимальный интервал температур, в котором окончательно закрепляются рельсовые плети.

 

- допускаемое повышение температуры рельсов по сравнению с температурой их закрепления, определяемое устойчивостью против выброса пути при
действии сжимающих продольных сил;

 

– допускаемое понижение температуры рельсовых плетей по сравнению с температурой закрепления, определяемое их прочностью при действии растягивающих продольных сил.

 

Согласно таблице 4 [1, с.13] определяем повышение температуры рельсовой плети , допускаемое по условию устойчивости пути.

 

Для Р65 при железобетонных шпалах с асбестовым балластом:

 

Тип рельсов	Эпюра шпал	Превышение температуры рельсовой плети , допускаемое по условию устойчивости пути
В прямом участке	В кривой радиусом 1 200 м
Р 65

 

Произведем расчет для эпюры шпал 1840 шт./км.

 

Допускаемое понижение температуры рельсовых плетей определяется расчетом прочности рельсов, основанным на условии, что сумма растягивающих напряжений, возникающих от воздействия подвижного состава и от изменений температуры, не должна превышать допускаемого напряжения материалов рельсов:

	Коэффициент запаса прочности для рельсов первого срока службы, для рельсов, пропустивших нормативный тоннаж.
	Напряжение в кромках подошвы рельса под нагрузкой от колес подвижного состава, МПа.
	Напряжение в поперечном сечении рельса от действия растягивающих температурных сил, возникающих при понижении температуры рельса по сравнению с его температурой закрепления.
	Допускаемое напряжение – для новых незакаленных рельсов равно 350 МПа, для новых термоупрочненных – 400 МПа.

Напряжение в подошве рельса определяется по правилам расчета верхнего строения пути на прочность.

Температурное напряжение, возникающее в рельсе в связи с несостоявшимся изменением его длины при изменении температуры

 

 

	Коэффициент линейного расширения α = 0,0000118 1/град.
	Модуль упругости рельсовой стали (Е=210ГПа=2,1∙105 МПа).
	Разность между температурой, при которой определяются напряжения, и температурой закрепления плети 0С.

Наибольшее допускаемое по условию прочности рельса понижение температуры рельсовой плети по сравнению с ее температурой при закреплении:

 

 

Согласно таблице 5 [1, с.16] определяем допускаемое по условию прочности рельсов понижение температуры , для типа рельсов Р65, локомотива ВЛ 23 и скорости движения 100 км/час:

 

 

При термоупроченных рельсах первого срока службы значение [Δt_p ] увеличивают на 20 ⁰С по сравнению с данными табл.5. При старогодных рельсах в главных путях и приемоотправочных путях сквозного прохода [Δt_p ] уменьшают на 5 ⁰С по сравнению с данными табл.5.

В прямом участке пути:

 

95⁰С ≤ 110⁰С,

 

В кривой R= 1200 м:

 

95⁰С ≤ 104⁰С,

 

Следовательно, бесстыковой путь можно укладывать.

 

2.2. Расчет интервалов закрепления плетей.

 

 

Для прямого участка пути:

 

 

Для кривой R=1200 м:

 

 

 

Границы интервала закрепления, т.е. самую низкую min t_з и наибольшую mах t_з определяем по формулам:

 

Для прямого участка пути:

 

 

Для кривой R = 1200 м:

 

При укладке плетей длиной более 800 м нижняя граница интервала закрепления должна быть не менее чем на 8⁰С выше нижней границы, установленной для плетей обычной длины. По исходным данным длина укладываемой плети составляет 650 м, т.е. нормальной длины.

 

=54⁰С

 

=71⁰С

 

 

 

 

 

-38⁰C 3⁰C +33⁰C +57⁰C

t_{min min} t_{min з} t_{mах з} t_{max max}

 

Рис.2.1. Диаграмма температурного режима плетей в прямом участке.

 

 

=45⁰С

 

=69⁰С

 

 

 

 

 

-38⁰C +12⁰C +31⁰C +57⁰C

t_{min min} t_{min з} t_{mах з} t_{max max}

Рис.2.2. Диаграмма температурного режима плетей в кривой R=1200 м.

 

2.3. Расчет данных для принудительного ввода плетей в оптимальную температуру закрепления.

 

В случаях необходимости укладки рельсовых плетей при температуре рельсов ниже оптимальной, следует прибегнуть к способу принудительного ввода их в оптимальную температуру закрепления. Такой способ применяется и перед сваркой эксплуатируемых плетей, ранее уложенных и закрепленных при температуре ниже оптимальной.

Если укладка плетей производилась при температуре выше оптимальной, то с наступлением оптимальной температуры производится разрядка температурных напряжений.

Принудительный ввод плетей в оптимальную температуру выполняется с использованием гидравлических натяжных устройств или нагревательных установок и обязательным вывешиванием их на роликовые опоры или пластины.

Перед началом работ с использованием натяжных устройств должны быть выполнены расчеты по определению изменения длины плети ΔL и прилагаемого растягивающего усилия N, необходимого для удлинения плети (или полуплети).

Удлинение плети, мм определяется по формуле:

 

	Длина плети, м
	Перепад между температурой первоначального закрепления или температурой рельсовых плетей при укладке и планируемой температурой закрепления 150С
	Коэффициент линейного расширения.

 

Необходимые усилия для создания расчетных удлинений в плетях N_t определяются из условия:

Площадь поперечного сечения рельса, см2 (65,99 см2 – для Р50 и 82,65 – для рельса Р65).

Для обеспечения неподвижности уравнительных рельсов с обеих сторон от удлиняемой плети должны находиться анкерные участки. Рельсовые стыки, расположенные в пределах анкерных участков и прилегающие к ним, должны обеспечивать нормальное стыковое сопротивление продольному перемещению рельсов R_н = 400 кН (для рельсов типа р65), что достигается затяжкой гаек стыковых болтов с крутящим моментом, равным 600 Нм, а гайки клеммных болтов должны быть затянуты с крутящим моментом 150-200 Нм.

Длина анкерного участка, м, определяется по формуле:

 

Погонное сопротивление рельсов (при замерзшем балласте принимается r=25 кН/м) или шпал (при незамерзшем балласте r = 7 кН/м – при неуплотненном балласте м r = 12 кН/м – при уплотненном балласте) продольному перемещению в пределах анкерного участка.