CC BY
9
УДК 625.143.482
АРБУЗОВ М. А., к.т.н., доцент (ДНУЗТ)
Дослщження горизонтально!' поперечно1 жорсткосп рейко-шпально1 решггки сумщено! коли
Постановка проблемы
Сумщена кол1я - це конструктивне ршення, що дозволило в межах одного земляного полотна улаштувати дв1 рейков1 коли ширини 1520 та 1435 мм. Укладання рейкових пл1тей на сумщенш коли дозволить зал1зницям скоротити експлуатацшш витрати та тдвищити ефективнють конструкци сумщено! коли. Одним з найважливших параметр1в у дослщженш стшкосп сумщено! безстиково! коли е приведений горизон-тальний момент шерцп рейко-шпально! решггки, який характеризуе здатнють коли чинити отр горизонтальним попе-речним деформащям. Приведений момент шерцп - це вщношення поперечно! жорсткосп рейко-шпально! решптси як балки до модуля пружносп рейково! сталь
На сьогодшшнш день даних про момент шерцп рейко-шпально! решптси сумщено! колГ! немае.
Анал1з попередшх дослщжень
В перших дослщженнях рейко-шпальна решггка розглядалася як балка ¡з жорстким закршленням одного кшця. Для тако! схеми закршлення жорсткють ви-значалася по методу початкових парам етр1в за формулою [1]:
Е1 =
I 2
во 13
до14 (91 - 9)15
2 у 6 у 24 у
120еу
,(1)
де М0 - згинальний момент, що д1е у перер1з1, який зб1гаеться з початком ко-
ординат;
в0 - поперечна сила, що д1е у перер1з1, який зб1гаеться з початком координат;
90 та - ординати розподшеного навантаження вщповщно у перер1з1, який зб1гаеться з початком координат, та у першому перер1з1;
е - вщстань м1ж перер1зом, який зб1гаеться з початком координат, та першим перер1зом;
I - довжина балки;
у - прогин балки.
В подальшому жорсткють рейко-шпально! решггки, що пщнята краном за середню шпалу, визначалася за формулою:
Е1 =
Р13 48 у
(2)
де Р - поперечна сила; I - довжина балки; у - прогин балки.
Експериментальш дослщження, проведен! МаркарьяномМ. А. [1], показали, що похибка визначення приведеного моменту шерцп зменшуеться з ростом прикладено! сили. При навантаженнях бшьше 0,5 т на ланку довжиною 12,5 м при рейках Р50 похибка не перевищуе 7%, ! приведений момент шерцп являеться постшною величиною. Встановлено та-кож, що розходження у величинах прогишв по л1вш та правш рейковш нитщ знаходиться в межах похибки вим1рювань, а тому даш прогини можуть бути прийнят1 р1вними. Але величина приведеного моменту шерцп значно зале-жить вщ ступеш притиснення клем до
тдошви рейки. В даних дослщженнях коефщент горизонтально! жорсткосп рейко-шпально! решггки р для зал1зобетонних шпал при затяжщ гайок клемних болпв крутним моментом 150 Н-м склав 2,5. Коефщент горизонтально! жорсткосп рейко-шпально! решггки визначаеться за формулою:
Р =
LB0B
2I
(3)
даеёё
де 1В0В - приведений горизонталь-ний момент шерци рейко-шпально! решггки;
^даеее - ГОрИЗОНТЭЛЬНИЙ МОМеНТ
шерци одше! рейки. Мета дослщжень
Метою даних дослщжень е пор1вняння жорсткосп рейко-шпально! решггки звичайно! 1 сумщено! коли, та пор1вняння двох запропонованих метод1в визначення жорсткосп рейко-шпально! решггки на баз! проведеного експери-менту.
Основний матер1ал дослщження
В данш робоп проведено експери-мент по визначенню горизонтально! жорсткосп звичайно! рейко-шпально! решггки та горизонтально! жорсткосп рейко-шпально! решггки сумщено! коли. Для дослщжень було з1брано три рейко-шпальш решггки: рейко-шпальна решггка звичайно! колГ! з двох рейок типу Р65 довжиною 9,483 м, 18 шпал типу Ш1, та скршлення типу КБ-65; рейко-шпальна решггка звичайно! колГ! з двох рейок типу Р65 довжиною 12,495 м, 23 зал1зобетонних шпал, та скршлення типу КПП-5.2; рейко-шпальна решггка сумщено! колГ! з1брана з чотирьох рейок типу Р65 довжиною 12,505 м, 19 шпал типу Ш2С, та скршлення типу КПП-5.2. Рейко-шпальш решггки пщшмаються
двома козловими кранами за дв1 точки. Захват здшснюеться за одну рейку. При пщшманш рейко-шпально! решггки шпа-ли намагаються зайняти вертикальне положения. В результат! того, що рейко-шпальна решггка пщнята за дв1 точки, вщбуваеться деформащя. Стрша вигину вим1рюеться посередиш вигнуто! решггки за двома розрахунковими схемами.
Перший метод: визначення жорсткосп рейко-шпально! решггки по прогину, що вим1рювався, вщносно дов-жини нер!вносп вае! деформовано! рейко-шпально! решггки.
Розрахункова схема експеримен-тальних дослщжень по першому методу представлена на рис. 1.
ш.
/
ТТТГТДТТ1-,
Рис. 1. Розрахункова схема експери-менту при першому метод!
При першому метод! стрша вигину Vmax вим1рювалася вщносно довжини не-piBHOCTi Bcie! деформовано! рейко-шпально! решггки посередиш, де поточна
У- з
координата x = a + ,^ . матер!ал1в [2] вщомо, що
теорп опору
V =
qal3
24EI
2 3 Л
1" 6 От - 3 0,'
i2 I3
v 1 1
ql
4 i
16EI
24
a
'J-
2
(4)
де Vmax - прогин балки, де поточна l
координата х = а + ,2
q - ордината р!вном1рно розподшеного навантаження; Е1 - жорсткють балки; I - вщстань м1ж опорами балки; а - довжина консольно! частини балки.
При вщомих значениях q, а, I, та
^тах можна знайти жорсткють рейко-шпально! решггки Е1.
Дослщження горизонтально! б1чно! жорсткост! звичайно! коли проводилися на рейко-шпальнш решггщ довжиною 9483 мм, скршлення типу КБ-65, рейки Р65. Рейко-шпальна решггка була пщнята за дв1 точки, що знаходяться вщ торщв рейок на вщсташ 340 мм. Кшькють шпал типу Ш1 - 18 шт.
В результат! пщйому вщ власно! ваги рейко-шпальна решггка деформувалася, утворюючи стршу прогину (рис. 2).
В таблиц! 1 представлено вим1ряш значения стрши прогину звичайно! рейко-шпально! реш1тки. Середне значения стрши прогину складае 142,5 мм.
Рис. 2. Дослщження горизонтально! б!чно! жорсткост! звичайно! безстиково! колГ! з1 скршленням типу КБ-65
Таблиця 1
Стрши вигину рейко-шпально! реш1-тки звичайно! коли з1 скр!пленням типу КБ-65
жорсткост! сумщено! безстиково! колГ! проводилися на рейко-шпальнш решггщ довжиною 12505 мм, скршлення типу КПП-5, рейки Р65. Рейко-шпальна решгг-ка була пщнята за дв1 точки, що знаходяться вщ торщв рейок на вщсташ 760 мм. Кшькють шпал типу Ш2С -19 шт. В результат! пщйому вщ власно! ваги рейко-шпальна решггка деформувалася, утворюючи стршу прогину (рис. 3).
Номер дослщу Стрши вигину, мм
1 152
2 155
3 155
4 131
5 131
6 131
Рис. 3. Дослщження горизонтально! б1чно! жорсткост! сумщено! безстиково! коли
В таблиц! 2 представлено вим1ряш значения стрши прогину сумщено! рейко-шпально! реш1тки. Середне значения стрши прогину складае 235,9 мм.
Дослщження горизонтально! б1чно!
Таблиця 2
Стрши вигину рейко-шпально! реш1-
тки сум1щено1 коли
Номер дослщу Стрши вигину, мм
1 231
2 230
3 234
4 231
5 234
6 234
7 240
8 239
9 240
10 239
11 240
12 239
Рис. 4. Дослщження горизонтально! б1чно! жорсткост! звичайно! безстиково! коли з1 скршленням типу КПП-5.2
В таблиц! 3 представлено вим1ряш значения стрши прогину звичайно! рейко-шпально! решггки з1 скршленням типу КПП-5.2.
Таблиця 3
Стрши вигину рейко-шпально! реш1-
тки звичаино1 коли 31 скр1пленням типу КПП-5.2
Номер дослщу Стрши вигину, мм
1 484
2 499
3 511
4 481
5 494
6 505
Дослщження горизонтально! б1чно! жорсткост! звичайно! безстиково! коли з1 скршленням типу КПП-5.2 проводилися на рейко-шпальнш решггщ довжиною 12495 мм, рейки Р65 (рис. 4). Рейко-шпальна решггка була пщнята за дв1 точки, що знаходяться вщ торщв рейок на вщсташ 590 мм. Кшькють шпал - 23 шт.
Середне значения стрши вигину рейко-шпально! решггки звичайно! колГ! з1 скршленням типу КПП-5.2 складае 495,7 мм.
Розрахунок жорсткост! рейко-шпально! решггки представлено в таблиц! 4. Прийнят! позначення вщповщають розрахунковш схем! (див. рис. 1).
Таблиця 4 Розрахунок жорсткостей рейко-
шпальних реш1ток при пе зшому метод!
Тип РШР q, кН/см а, см 1, см V , тах ' СМ Е1, кН/см
звичайна КБ-65 0,0657 34 880,3 14,3 40207421
сумщена КПП-5.2 0,0816 76 1098,5 23,6 78166162
звичайна КПП-5.2 0,0613 59 1131,5 49,6 30379409
При другому метод! стрша вигину Vmax вим1рювалася вщносно нер!вносп м1ж точками пщвшування решггки, де поточна координата х = а + (рис. 5).
Ё-у.......................................Т
^ " " " 1Г чг 4 чг. ав Ш ЧГ 1 X 7 а
2 а ^'иаг 77в! С а
Рис. 5. Розрахункова схема експерименту при другому метод! 3 теорГ! опору матер!ал1в [2] вщомо,
що
ql
4 (
16 Е1
а
2 Л
V 24 13 У
де ¥тах - прогин балки, де поточна координата х = а + ^2 ;
q - ордината р1вном1рно розподшеного навантаження; Е1 - жорсткють балки; I - вщстань м1ж опорами балки; а - довжина консольно! частини балки.
Розрахунок жорсткост! рейко-шпально! решггки при другому метод! представлено в таблиц! 5.
Таблиця 5 Розрахунок жорсткостей рейко-
шпальних решггок при другому метод!
Тип РШР q, кН/см a, см l, см V max ' СМ EI, кН/см
звичайна КБ-65 0,0657 34 880,3 13,1 38934513
сумщена КПП-5.2 0,0816 76 1098,5 19,5 77517534
звичайна КПП-5.2 0,0613 59 1131,5 42,9 30099204
Висновки
Таким чином, результата експери-ментальних дослщжень показали, що зви-чайна тшя з1 скр!пленням КБ-65 бшьш жорстка, шж з1 скр!пленням КПП-5.2. Горизонтальна поперечна жорсткють рейко-шпально! решггки сумщено! коли бшьша в 2,6 рази в пор1внянш з1 звичайною кол1ею. Виходячи з проведених розрахунюв, можна зробити висновок, що р1зниця м1ж двома запропонованими методами е невеликою. Для звичайно!
безстиково! коли з1 скр!пленням КБ з рейками Р65 р1зниця м1ж першим ! другим методом склала 3 %. Для сумщено! коли р1зниця м1ж методами складае 0,8 %. Для звичайно! безстиково! коли з скршленням КПП-5 р1зниця м1ж двома використаними методами складае 0,9 %. Таким чином, для дослщження жорсткост! рейко-шпально! решггки достатньо точним та простим е метод вим1рювання стрши вигину вщносно довжини нер!вносп м1ж точками пщвшування решггки.
Список лггератури
Бесстыковой путь [Текст]: Труды всесоюзного научно-исследовательского института железнодорожного транспорта № 244 / за ред. Е. М. Бромберга. - М. : Трансжелдорриздат, 1962. - 216 с.
Писаренко, Г. С. Справочник по сопротивлению материалов [Текст] / Г. С. Писаренко, А. П. Яковлев, В. В. Матвеев. - К. : Наук. думка, 1988. - 736 с.
Анотацп:
В данш статп наведен! результата дослщжень, що стосуються горизонтально! жорсткост! рейко-шпально! решггки сумщено! коли.
В данной статье приведены результаты исследований, касающиеся горизонтальной жостко-сти рельсо-шпальной решетки совмещенного пути.
This article presents the results of studies concerning the of horizontal transverse stiffness of the rail-sleeper combination of combined railway track.
