CC BY
64
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2015, № 6 (60)
УДК 625.1.033.3
В. П. ВЕЛШЕЦЬ1*
1 Каф. «Залiзиичиа кол1я та кол1йне господарство», Державний економшэ-технолопчний унiверситет транспорту, вул. М. Лукашевича, 19, Кшв, Укра!на, 03049, тел. +38 (044) 591 51 47, ел. пошта [email protected], ОЯСГО 0000-0002-5438-5378
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬН1 ДОСЛ1ДЖЕННЯ ГОРИЗОНТАЛЬНО? ПОПЕРЕЧНО? ЖОРСТКОСТ1 РЕЙКОВИХ НИТОК ПРИ Р1ЗНИХ КОНСТРУКЦ1ЯХ РЕЙКОВИХ СКР1ПЛЕНЬ
Мета. Розрахунок зал1знично! коли на мiцнiсть е одним iз складних роздiлiв загально! проблеми досль дження взаемодп коли та рухомого складу. В статп описано експериментальш досл1дження горизонтально! поперечно! жорсткосп рейкових ниток при рiзних конструкщях рейкових скрiплень. Матерiали дано! статп мають бути актуальними i дадуть можливiсть виконувати розрахунки залiзнично! коли на мщшсть iз засто-суванням правильних i в1дкоригованих характеристик горизонтально! поперечно! жорсткосп рейкових ниток. Методика. Визначення горизонтально! поперечно! жорсткосп рейкових ниток при рiзних конструкщях рейкових скрiплень було проведено шляхом вимiрювань величин поперечних перемiщень розрахункових точок рейки, а саме - головки й шдошви. Для проведения дослщжень було створено спецiальне обладнання, яке складалось з колiйного домкрата ДК-20, обладнаного гiдравлiчним манометром для вимiрюваиня тиску, та жорстко! горизонтально! штанги для упору в рейкову нитку, протилежну в1д домкрату. Боковi перемь щення головки i шдошви рейки ф1ксувались та вимiрювались шдикаторами годинникового типу з точнiстю до сотих часток мшметра. Горизонтальне поперечне навантаження на рейку створювалось домкратом шляхом нагнгтання тиску в робочому цилiндрi, що фiксувалось манометром, вбудованим у тiло домкрату. Навантаження рейки проводилось ступенями через 2 т в iнтервалi в1д 0 до 8 т. Для отримання достовiрних ре-зультатiв вимiрювання бокового перемiщения головки та шдошви рейки проводилось для кожного типу скршлень не менше, шж в 3 перерiзах. Вимiрювання проводились без створення вертикального навантаження. Результата. За допомогою розроблено! методики було знайдено величини поперечних перемiщень розрахункових точок рейки при рiзних конструкщях рейкових скрiплень. Наукова новизна. За експеримента-льними дослiдженнями вперше були знайдеш значення горизонтально! поперечно! жорсткосп рейкових ниток по головщ та пiдошвi для рiзних сучасних конструкцш рейкових скрiплень. Практична значимкть. Знайденi авторами значення характеристик горизонтально! поперечно! жорсткосп рейкових ниток по головщ i пiдошвi для рiзних сучасних конструкцiй рейкових скршлень дають можливiсть виконувати розрахунки залiзнично! колi! на мiцнiсть iз використанням правильних та в1дкоригованих значень цих характеристик.
Ключовi слова: залiзнична колiя; рейка; жорстк1сть рейково! нитки; перемщення
Вступ
Найважлившими розрахунковими параметрами затзнично! коли е характеристики прос-торово! пружносп рейкових, яю характеризуют здатшсть опору рейкових ниток зовшшшм силовим впливам. Вивчення характеристик просторово! пружносп рейкових ниток необ-хщне для розв'язання задач з розрахунку рейок на мщшсть в повнш постановщ, тобто при спшьнш дп на колда вертикальних i горизон-тальних сил. При повнш постановщ аналогичного розв'язання задачi необхщно з достатньою точнiстю враховувати дда на рейкову нитку вшх зовнiшнiх сил i при цьому
спшьно розглядати виникаюч1 в рейковш нитц1 деформацп: вертикальний 1 горизонтальний вигин рейково! нитки 1 И кручення.
До характеристик просторово! жорсткосп рейково! нитки в1дносять жорсткост1 у вертикально 1 горизонтальн1й площин1 1 жорсткост1 рейково! нитки при крученш та пов'язан1 1з ними функцюнально модул1 пружност1 вертикально 1 горизонтальн1й площин1 1 модуль пружносп при крученн1.
Враховуючи те, що головними зовн1шн1ми д1ючими силами на рейкову нитку е вертикальна 1 горизонтальна динам1чн1 сили (Р ; Н ),
як1 передаються в1д колеса на рейку, а також беручи до уваги те, що методика 1нженерних
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2015, № 6 (60)
розрахунк1в на м1цн1сть п1д д1ею вертикальних динам1чних сил Р достатньо детально роз-
роблена 1 описана в довщкових виданнях [6, 7], в цш статп йтиметься про визначення характеристик жорсткосп рейково! нитки ву .
У затвердженш методищ !нженерних розра-хунюв коли на мщшсть [7] вплив на роботу рейки горизонтальних динам1чних сил врахову-еться не безпосередньо, а опосередковано -тшьки через застосування коефщ1енпв впливу, яю взят !з експериментальних дослщжень 1 в багатьох випадках не мають точного шдтвердження для конкретних розрахунюв. Тому вивчення характеристик горизонтально! поперечно! жорсткост ву е надзвичайно важ-
ливим.
Мета
В статп описано експери-ментальш досл1-дження горизонтально! попе-речно! жорсткосп рейкових ниток при р1зних конструкщях рей-кових скршлень. Отримаш значення жорсткосп рейкових ниток дадуть можливють виконувати розрахунки зал1знично! коли на мщшсть !з ви-користанням правильних { вщкоригованих да-них.
Методика
Огляд { анал1з наукових праць, яю виконаш вченими в галуз1 вивчення характеристик вертикально! жорсткост { характеристик горизонтально! поперечно! та поздовжньо! жорсткосп рейково! нитки, свщчить про те, що для визначення цих характеристик було придшено вели-ку увагу.
У великш кшькосп юнуючих дослщжень характеристики вертикально! жорсткосп роз-глядалися окремо вщ характеристик горизонтально! поперечно! та поздовжньо! жорсткосп рейково! нитки [1, 2, 5]. У деяких ¡з праць характеристики горизонтально! 1 вертикально! жорсткост подаш разом [8].
В процес експериментальних дослщжень, виконаних р1зними науково-дослщними оргаш-защями { вузами зал1зничного транспорту, були дослщжеш характеристики жорсткосп рейкових ниток, яю наведен! у спещальнш довщковш лггератур1 { в нормативних документах [1, 3, 5, 6, 11, 12, 13, 14] (див. табл. 1).
Ц даш використовуються в наш час вс1ма дослщниками з проблем взаемодп коли i рухо-мого складу, а також при розрахунках коли на мщшсть i стшкють.
Таблиця 1
Значення жорсткосп рейковоТ нитки Р для рпних конструкцiй коли
Table 1
The value of the stiffness of the rail thread P for different designs of a track
н о и « 'И & !з * 1 * Й Щ Горизонтальна поперечна жорстсть рейково! нитки, кН/мм
ft ft И о Н отримаш значення
о к £ н .5 Ру(ср) ß™ Ру(ср)
Кол1я на зал1зобетон-них шпалах "Л Рч 1 840 КБ ЖБ 17-23 [3] 18,7 [10] 8-12 [3] 12,0 [10] 37-58 [3] 45.4 [3] 64,9 [10] 25-40 [3] 31,6 [3] 19.5 [10]
ä "Л Рц 1 840 1 920 2 000 Д0 16-22 [3] 19,2 [10] 32-48 [3] 35,0 [3] 43,5 [10]
п ш х и 1 600 12,6 [5] 25,2 [5]
н „<я "и е а о >л Рц 1 840 1 920 Д0 13,5 [5] 13,8 [5] 27,0 [5] 27,6 [5]
е ч а 2000 - -
н .13 1 600 10,9 [5] 21,8 [5]
£ m рц 1 840 1 920 2 000 Д0 11,8 [5] 12,1 [5] 23,6 [5] 24,2 [5]
Однак, по-перше, треба зазначити, що наведена довщкова лггература була розроблена 40-50 роюв тому на п1дстав1 анал1зу старих конструкцш верхньо! будови коли i конструкцш скрiплень, що застосовувались на той час, тому використання застарших довiдкових даних для сучасних конструкцш колi! i рейкових скршлень не е правильним; по-друге, аналiз багатьох дослiджень з визначення пружно-динамiчних параметрiв коли, що виконаш за
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2015, № 6 (60)
останш 50 роюв, дае дуже великий i неодно-значний спектр результапв щодо рiзних аналiзованих конструкцiй залiзнично! коли; потрете, як з'ясувалось, натурна жорстюсть рей-кових ниток вiдрiзняеться вiд розрахункових значень, яю зазвичай приймаються для розрахунюв коли на мiцнiсть i стiйкiсть. Таким чином, постае питання про коректшсть викори-стання юнуючих застарiлих розрахункових да-них для реального розрахунку коли на мщшсть i стiйкiсть.
На кафедрi «Затзнична колiя та колiйне го-сподарство» ДЕТУТ автором пiд керiвництвом проф. Е. I. Даншенка було розроблено методику дослщжень для визначення горизонтально! поперечно! жорсткост рейкових ниток шляхом вимiрювань величин поперечних перемщень розрахункових точок рейки, а сааме: головки i пiдошви рейки. Дослщження були виконанi на дiлянках з промiжними скрiпленнями типiв КБ, КПП-5, КПП-1, СБ-3, Д0. Для виконання ек-спериментальних дослiджень були обраш рейковi плiтi в дiючiй коли iз наступними технiчними параметрами:
— тип рейки - Р65, Р50;
— тип шпали - затзобетонш i дерев'янi;
— тип промiжного скрiплення: при затзо-бетонних шпалах - КБ, КПП-5, КПП-1, СБ-3; при дерев'яних шпалах - Д0.
Вимiрювання виконувались в 2014—2015 рр. протягом 6 мiсяцiв на дшянках коли, якi знахо-дяться на територн ДТГО «Пiвденно—Захiдна залiзниця», а саме на головних колiях в межах станцш: ст. Ки!в—Волинський; ст. Вишневе; ст. Ки!в—Пасажирський; ст. Протаав Яр; ст. Ки-!в—Московський.
При дослщженнях визначали поперечну го-ризонтальну жорсткiсть рейкових ниток по го-ловцi i пiдошвi, для чого вщслщковували величину поперечних перемщень кромок головки i шдошви рейки у фiксованих перерiзах, де прикладалась поперечна горизонтальна сила.
Для виконання дослщжень було створено спещальне обладнання, яке складалось з колш-ного домкрата ДК-20, обладнаного гiдравлiч-ним манометром для вимiрювання тиску, i жор-стко! горизонтально! штанги для упору в рей-кову нитку, протилежну вiд домкрата. Боковi перемщення головки i пiдошви рейки фшсува-лись i вимiрювались iндикаторами годиннико-
вого типу з точнiстю до сотих часток мiлiметра.
Загальний вигляд розстановки приладiв при виконаннi дослщжень з вимiрювання поперечно! горизонтально! жорсткост рейкових ниток наведений на рис. 1 i 2.
Рис. 1. Загальний вигляд розстановки прилад1в
Fig. 1. General view of the devices alignment
Рис. 2. Загальний вигляд розстановки приладiв (в nepepi3i вимiрювань)
Fig. 2. General view of the devices alignment (a section measurements)
Горизонтальне поперечне навантаження на рейку створювалось домкратом шляхом нагш-тання тиску в робочому цилшдр^ що фшсува-лось манометром, вбудованим в тшо домкрата. Навантаження рейки виконувалось ступенями через 2 т в штерват вщ 0 до 8 т. Для отримання достов1рних результапв вим1рювання бокового перемщення головки i тдошви рейки виконувалось для кожного типу скршлень не менше нiж в трьох перерiзах.
Шука та yрoгрec трaнcyoрту. Вкник Днiyрoyeтрoвcькoгo нaцioнaльнoгo унiвeрcитeту зaлiзничнoгo трaнcyoртг, 201S, № 6 (60)
Bимiрювaння викoнувaлиcь бeз cтвoрeння вeртикaльнoгo нaвaнтaжeння.
Дo пoчaтку дocлiджeнь мaнoмeтр гoризoн-тaльнoгo тиску був прoтaрoвaний в лaбoрaтoрiï iнcтитуту eлeктрoзвaрювaння iм. G. О. Пaтoнa Ha^oHamHoï aкaдeмiï наук Украши.
Слiд сказати, щo зaлeжнicть гoризoнтaльниx пeрeмiщeнь готовки i пiдoшви рeйки вiд гори-зoнтaльнoгo нaвaнтaжeння e icтoтнo галтш-нoю, тoму щo cпoчaтку вiдбувaeтьcя вибiркa люфтiв в дeтaляx ^п^ння рeйки дo шпали i тшьки на другoму eтaпi (приблизнo шсля при-клaдeнoгo нaвaнтaжeння Н=40 kH i бiльшe) вщ-бувaeтьcя caмe бoкoвe пeрeмiщeння рeйкoвoï нитки вщ дiï гoризoнтaльнoï сили. Тoму при aнaлiзi i oбрoбцi мaтeрiaлiв eкcпeримeнтaльниx дocлiджeнь при визнaчeннi гoризoнтaльнoï 6o-кoвoï жoрcткocтi рeйкoвиx нитoк приймались дo cтaтиcтичнoï oбрoбки тiльки рeзультaти за-мiрiв бoкoвиx прoгинiв готовки i пiдoшви рeй-ки ( утол ; ушД ), як були oтримaнi при дiï 6oko-
виx сил Н=40,60,80 kH. В рeзультaтi в ocтaтoч-ну таблицю (табл. 2) зaнocилиcь ceрeднi зна-чeння бoкoвиx пeрeмiщeнь гoтовки i пiдoшви
рeйки, oтримaнi yo трьox пeрeрiзax ( уСл ; уУРД ).
Бoкoву пoпeрeчну жoрcткicть рeйкoвиx нитoк знaxoдили при вiдcутнocтi вeртикaльнoï сили P i визначали в^тав^то дo icнуючoï мeтoдики [1, 9], як вiднoшeння приклaдeнoï дo рeйки сили H6oK Д0 пoпeрeчнoгo пeрeмiщeння:
ßГ0л = н/уср ;
гу f J гол '
ßyw = н/ус2д.
(1)
Hижчe в табл. 2 нaвeдeнi рeзультaти вим> рювань пружниx гoризoнтaльниx пeрeмiщeнь гoтовки i пiдoшви рeйoк P6S ( у^ ; упрД ) при
рiзниx знaчeнняx гoризoнтaльнoï бoкoвoï сили H, а тaкoж при рiзниx типax рeйкoвиx скрш-i рiзниx видax шпал, уклaдeниx iз eпюрoю 1 840 шт/км.
В тш жe табл. 2 нaвeдeнi знaчeння гoризo-нтaльнoï пoпeрeчнoï жoрcткocтi рeйкoвиx ни-тoк, яК визнaчeнi за фoрмулaми (1). Як насл> дoк, за рeзультaтaми вимiрювaнь бoкoвиx пeрeмiщeнь рeйкoвиx нитoк yo готовщ i пiдoшвi при ди бoкoвиx сил Н=40,60,80 kH (тобто бeз урaxувaння дeфoрмaцiй рeйoк, щo витрачаються на вибiрку люфтiв в дeтaляx cкрiплeнь) визначались oceрeднeнi знaчeння
жoрcткocтi рeйкoвиx нитoк yo готовщ i ПiД0ШBi
( ßУoЛP) ; ßy^ri ), як ceрeднe aрифмeтичнe знaчeння
вiд зaмiрiв He мeншe нiж в трьox пeрeрiзax, при рiзниx знaчeнняx бoкoвиx сил за фoрмутою (2).
Z (ß
гол
'у (P=40)
ß
у(P=60) ^ г'у(P
ß?
))
у(ср)
ß
Z (ß
УiД
'у (P=40)
3
■'у(P=60) ^ г'у(P=
у(ср)
3
(2)
Дiaпaзoн бoкoвиx сил Н=40,60,80 kH при визнaчeннi бoкoвoï жoрcткocтi рeйкoвиx ниток рoзглядaвcя як нaйбiльш рeaльний дiaпaзoн циx сил, щo рeaлiзуютьcя при динaмiчнiй взaeмoдiï руxoмoгo складу i толи.
Результати
За дoпoмoгoю рoзрoблeнoï мeтoдики буто знaйдeнo вeличини пoпeрeчниx пeрeмiщeнь рoзрaxункoвиx тoчoк рeйки при рiзниx сучас-ниx кoнcтрукцiяx рeйкoвиx cкрiплeнь i визна-чeнo гoризoнтaльну пoпeрeчну жoрcткicть рeй-кoвиx ниток за рoзрoблeнoю мeтoдикoю. Pe-зультати нaвeдeнi в табл. 2.
Нау^ва нoвизнa та практична знaчимicть
За eкcпeримeнтaльними дocлiджeннями впeршe були знaйдeнi знaчeння гoризoнтaльнoï пoпeрeчнoï жoрcткocтi рeйкoвиx нитoк yo гo-товцi i пiдoшвi для рiзниx cучacниx кoнcтрук-цiй рeйкoвиx cкрiплeнь. Знaйдeнi знaчeння гo-ризoнтaльнoï пoпeрeчнoï жoрcткocтi рeйкoвиx нитoк yo гoтовцi i пiдoшвi для рiзниx кoнcтру-кцiй рeйкoвиx cкрiплeнь дають мoжливicть ви-^^вати рoзрaxунки зaлiзничнoï кoлiï на мщ-нicть iз викoриcтaнням прaвильниx i в^^риго-вaниx xaрaктeриcтик.
BnCMoBRn
В щдаму за eкcпeримeнтaльними дocлiджe-ннями вcтaнoвлeнo знaчeння гoризoнтaльнoï пoпeрeчнoï жoрcткocтi рeйкoвиx hmxok при рiзниx imax рeйкoвиx cкрiплeнь. Мaтeрiaли цieï статп e актуальними i дадуть мoжливicть викoнувaти рoзрaxунки зaлiзничнoï кoлiï на мiцнicть iз засто-суванням правильнж i вiдкoригoвaниx xaрaктeри-стик yрocтoрoвoï жoрcткocтi.
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2015, № 6 (60)
ЗАЛ1ЗНИЧНА КОЛ1Я
Таблиця 2
Результати вшпркшань
Table 2
Measurement results
Тип ВБК а Перемщення головки i щдошви рейки, мм Горизонтальна поперечна жорстисть рейкових ниток, кН/мм
Тип шпал Тип рейкових скршлень Тип рейки си Н ак в, о м уср ./гол уср ßr „гол Ру(ср) „г Ру(ср)
КБ Р-65 0 40 0 2,04 0 1,01 0 19,41 0 0 39,71 0
60 3,54 1,54 16,93 17,71 38,84 38,92
80 4,77 2,09 16,78 38,21
КБ Р-50 - - - - 12,68 - 31,41
| КПП-5 Р-65 0 0 0 0 0 0 0
о 00 20 40 60 80 1,04 2,14 3,17 4,37 0,25 0,51 0,90 1,23 19,29 18,68 18,91 18,32 18,80 80,01 77,80 66,60 65,26 72,44
g б 1 КПП-1 Р-65 0 20 0 1,09 0 0,28 0 18,30 0 0 70,90 0
40 60 2,25 3,36 0,58 0,92 17,74 17,84 17,87 69,26 64,66 68,27
80 4,54 - 17,61 -
СБ-3 Р-65 0 0 0 0 0 0 0
60 80 4,49 5,31 1,39 1,36 13,35 15,06 14,20 43,19 57,87 51,00
9 т Д0 Р-65 - - - - 19,20* - 35,73***
Ü О Р-50 13,50** 27,00**
S 3 О . —н
& Р-43 - - - - 11,80** - 23,60**
* - за даними ВНД1ЗТ
** - за даними проф. О. П. Сршкова [5]
*** - по перерахунку вщ жорсткосп Р50 прийняго! за даними проф. О. П. Сршкова [2, 5]
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2015, № 6 (60)
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
1. Бесстыковой путь / под ред. В. Г. Альбрехта, Е. М. Бромберга. - Москва : Транспорт, 1982. -204 с.
2. Бондаренко, И. А. К вопросу об определении модуля упругости пути в вертикальной плоскости / И. А. Бондаренко // Зб. наук. пр. Кшвського ун-ту економiки i технологш трансп. Сер. : Трансп. системи i технологи. -Кшв, 2004. - Вип. 5. - С. 14-25.
3. Вериго, М. Ф., Взаимодействие пути и подвижного состава / М. Ф. Вериго, А. Я. Коган. -Москва : Транспорт, 1984. - 559 с.
4. Ершков, О. П. Расчет рельса на действие боковых сил в кривых / О. П. Ершков // Тр. ВНИИЖТа. - Москва, 1940. - Вып. 192. -С. 5-59.
5. Ершков, О. П. Характеристики пространственной упругости рельсовой нити / О. П. Ершков // Тр. ВНИИЖТа. - Москва, 1940. - Вып. 192. -С. 59-101.
6. Даншенко, Е. I. Залiзнична колiя. Улаштуван-ня, проектування i розрахунки, взаeмодiя з ру-хомим складом : тдручник для вищ. навч. закл. : у 2 т. / Е. I. Даншенко. - Кшв : 1нпрес, 2010. - 2 т.
7. Правила розрахуншв залiзничноl коли на мщшсть i стшшсть / тд ред. Е. I. Даншенко. -Кшв : Транспорт Украши, 2004. - 148 с.
8. Тимошенко, С. П. Метод исследований статистических и динамических напряжений в рельсе / С. П. Тимошенко // Статист. и динам. проблемы теории упругости. - Киев : Наук. думка, 1975. - С. 209-220.
9. Тимошенко, С. П. Напряжения в железнодорожном рельсе / С. П. Тимошенко // Статист.
В. П. ВЕЛИНЕЦ1*
1 Каф. «Железнодорожный путь и путевое хозяйство», Государственный экономико-технологический университет транспорта, ул. Н. Лукашевича, 19, Киев, Украина, 03049, тел. +38 (044) 591 51 47, эл. почта [email protected], ОЯСГО 0000-0002-5438-5378
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ПОПЕРЕЧНОЙ ЖЕСТКОСТИ РЕЛЬСОВЫХ НИТЕЙ ПРИ РАЗНЫХ КОНСТРУКЦИЯХ РЕЛЬСОВЫХ СКРЕПЛЕНИЙ
Цель. Расчет железнодорожного пути на прочность является одним из сложных разделов общей проблемы исследования взаимодействия пути и подвижного состава. В статье описаны экспериментальные исследования горизонтальной поперечной жесткости рельсовых нитей при разных конструкциях рельсовых скреплений. Материалы данной статьи должны быть актуальными и дадут возможность выполнять расчеты железнодорожного пути на прочность с применением правильных и откорректированных характеристик гори-
и динам. проблемы теории упругости. - Киев : Наукова думка, 1975. - С. 318-355.
10. Уманов, М. И. Исследования напряженно-деформированного состояния пути со скреплением КПП / М. И. Уманов, В. В. Ковалев, С. Н. Сова // В1сн. Дшпропетр. нац. ун-ту зал1зн. трансп. 1м. акад. В. Лазаряна. -Дншропетровськ, 2003. - Вип. 2. - С. 101-105.
11. Experimental study on the transverse stiffness of WJ-8 rail fastening / C. Liu, Zh. Zeng, B. Wu [et al.] // Applied Mechanics and Materials. - 2014. -Vol. 596. - P. 3-6. doi: 10.4028/www.scienti-fic.net/amm.596.3.
12. Quantification of Lateral Forces in Concrete Sleeper Fastening Systems Under Heavy Haul Freight Loads [Електронний ресурс] / D. E. Holder, B. A. Williams, M. S. Dersch [et al.] // 11th Intern. Heavy Haul Association Conf. (21.06.24.06.2015). - Perth, Australia, 2015. - Режим доступу: http://railtec.illinois.edu/articles/Files-/Conference%20Proceedings/2015/IHHA%20201 5%20Paper%20219%20Holder_Final.pdf - Наз-ва з екрана. - Перев1рено : 4.11.2015.
13. Tests on lateral resistance in railway tracks during the operation of a tamping machine / W. Koc, A. Wilk, P. Chrostowski, S. Grulkowski // Proc. of the Institution of Mechanical Engineers, Part F: J. of Rail and Rapid Transit. - 2011. - Vol. 225. -Iss. 3. - P. 325-340. doi: 10.1243/09544097jr-rt324.
14. Wayside system for wheel-rail contact forces measurements / D. Milkovic', G. Simic', Z\ Ja-kovljevic' [et al.] // Measurement. - 2013. - Vol. 46. - P. 3308-3318. doi: 10.1016/j.measure-ment.2013.06.017.
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2015, № 6 (60)
зонтальной поперечной жесткости рельсовых нитей. Методика. Определение горизонтальной поперечной жесткости рельсовых нитей при разных конструкциях рельсовых скреплений было проведено путем измерений величин поперечных перемещений расчетных точек рельса, а именно - головки и подошвы. Для проведения исследований было создано специальное оборудование, которое состояло из путевого домкрата ДК-20, оборудованного гидравлическим манометром для измерения давления, и жесткой горизонтальной штанги для упора в рельсовую нить, противоположную от домкрата. Боковые перемещения головки и подошвы рельса фиксировались и измерялись индикаторами часового типа с точностью до сотых долей миллиметра. Горизонтальная поперечная нагрузка на рельс создавалась домкратом путем нагнетания давления в рабочем цилиндре, фиксировалось манометром, встроенным в тело домкрата. Нагружение рельса проводилось ступенями через 2 т в интервале от 0 до 8 т. Для получения достоверных результатов измерение бокового перемещения головки и подошвы рельса проводилось для каждого типа скреплений не менее, чем в 3 сечениях. Измерение проводились без создания вертикальной нагрузки. Результаты. С помощью разработанной методики были найдены величины поперечных перемещений расчетных точек рельса при различных конструкциях рельсовых скреплений. Научная новизна. По экспериментальным исследованиям впервые были найдены значения горизонтальной поперечной жесткости рельсовых нитей по головке и подошве для различных современных конструкций рельсовых скреплений. Практическая значимость. Найденные автором значения характеристик горизонтальной поперечной жесткости рельсовых нитей по головке и подошве для различных современных конструкций рельсовых скреплений дают возможность выполнять расчеты железнодорожного пути на прочность с использованием правильных и откорректированных значений этих характеристик.
Ключевые слова: железнодорожный путь; рельс; жесткость рельсовой нити; перемещения
V. P. VELINETS1*
1 Dep. «Railroad and Track Facilities», State Economic and Technological University of Transport, Lukashevich St., 19, Kyiv, Ukraine, 03049, tel. +38 (044) 591 51 47, е-mail [email protected], ORCID 0000-0002-5438-5378
EXPERIMENTAL INVESTIGATIONS OF HORIZONTAL LATERAL STIFFNESS OF RAILS UNDER DIFFERENT DESIGNS OF RAIL FASTENERS
Purpose. Calculation of a railway track on the strength is one of the sections of the overall complex research problems of interaction track and rolling stock. This paper describes the experimental study of horizontal transverse stiffness of railway rails with various strands of rail fasteners. Materials of this article should be relevant and will make it possible to calculate the strength of railway track using the correct and corrected performance of horizontal transverse stiffness of rail threads. Methodology. Determination of horizontal transverse rigidity of rail yarns with different designs of rail fasteners was conducted by measuring the quantities of transverse displacement of rails calculation points - namely the head and sole. For research the specialist equipment was created, made up of lineside jack DC-20, equipped with a hydraulic pressure gauge to measure pressure and rigid rod for horizontal rail stop in the thread, the opposite of the jack. Lateral movement of the head and sole of the track were recorded, and measured with indicators of clock type within a few hundredths of a millimeter. The horizontal lateral load on the rail jack was created by the injection pressure in the cylinder which was fixed with manometer into the jack. Load of rails was conducted over 2 tons of degrees ranging from 0 to 8 tons. To obtain reliable measurement results of lateral movement of the head and the base rails, its movement was conducted for each type fasteners not less than in 3 sections. Measurements were carried out without the creation of vertical load. Findings. With the developed method was found transverse displacement magnitude of rails calculation points at different designs of rail fasteners. Originality. The experimental studies were first found the mentioned horizontal transverse stiffness of rail threads in the head and sole of modern designs for different rail fasteners. Practical value. The values of horizontal transverse stiffness of rail threads in the head and sole of modern designs for different rail fasteners that were found by the author make it possible to calculate the strength of railway track using correct and corrected values of these characteristics.
Keywords: railway track; rail; rail stiffness thread; displacement
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2015, № 6 (60)
REFERENCES
1. Albrekht V.G., Bromberg Ye.M. Besstykovoy put [Continuous welded rail]. Moscow, Transport Publ., 1982. 204 p.
2. Bondarento I.A. K voprosu ob opredelenii modulya uprugosti puti v vertikalnoy ploskosti [To the question of determining the elastic modulus of the track in the vertical plane]. K voprosu ob opredelenii modulya uprugosti puti v vertikalnoy ploskosti [Proc. of Kyiv University of Economy and Technologies of Transport. Series: Transport Systems and Technologies.]. Kyiv, 2004, vol. 5, pp. 14-25.
3. Verigo M.F., Kogan A.Ya. Vzaimodeystviye puti i podvizhnogo sostava [The interaction of track and rolling stock]. Moscow, Transport Publ., 1984. 559 p.
4. Yershkov O.P. Raschet relsa na deystviye bokovykh sil v krivykh [Calculation of rail on the action of lateral forces in curves]. Trudy Vserossiyskogo nauchno-issledovatelskogo instituta zheleznodorozhnogo transporta [Proc. of All-Russian Research Institute of Railway Transport]. Moscow, 1940, vol. 192, pp. 5-59.
5. Yershkov O.P. Kharakteristiki prostranstvennoy uprugosti relsovoy niti [The characteristics of the spatial elasticity of railway]. Trudy Vserossiyskogo nauchno-issledovatelskogo instituta zheleznodorozhnogo transporta [Proc. of All-Russian Research Institute of Railway Transport]. Moscow, 1940, vol. 192, pp. 59101.
6. Danilenko E.I. Zaliznychna koliia. Ulashtuvannia, proektuvannia i rozrakhunky, vzaiemodiia z rukhomym skladom [Railway track. Device, design and analysis, interaction with rolling stock]. Kyiv, Inpres Publ., 2010. 2 vol.
7. Danilenko E.I. Pravyla rozrakhunkiv zaliznychnoi kolii na mitsnist i stiikist [Rules of calculations of the railway track strength and stability]. Kyiv, Transport Ukrainy Publ., 2004. 148 p.
8. Timoshenko S.P. Metod issledovaniy statisticheskikh i dinamicheskikh napryazheniy v relse [Research method of statistical and dynamical stresses in rail]. Statisticheskiye i dinamicheskiye problemy teorii uprugosti [Statistical and dynamic problems of the elasticity theory]. Kyiv, Naukova dumka Publ., 1975, pp. 209-220.
9. Timoshenko S.P. Napryazheniya v zheleznodorozhnom relse [Stresses in a railway rail]. Statisticheskiye i dinamicheskiye problemy teorii uprugosti [Statistical and dynamic problems of the elasticity theory]. Kyiv, Naukova dumka Publ., 1975, pp. 318-355.
10. Umanov M.I., Kovalev V.V., Sova S.N. Issledovaniya napryazhenno-deformirovannogo sostoyaniya puti so skrepleniyem KPP [The study of stress-strain state of the road with a bond of checkpoint]. Visnyk Dnipropet-rovskoho natsionalnoho universytetu zaliznychnoho transportu imeni akademika V. Lazariana [Bulletin of Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan], 2003, issue 2, pp. 101-105.
11. Liu C., Zeng Zh., Wu B., Yuan J., He X. Experimental study on the transverse stiffness of WJ-8 rail fastening. Applied Mechanics and Materials, 2014, vol. 596, pp. 3-6. doi: 10.4028/www.scientific.net/amm.596.3.
12. Holder D.E., Williams B.A., Dersch M.S., Edwards J.R., Barkan C.P.L. Quantification of Lateral Forces in Concrete Sleeper Fastening Systems Under Heavy Haul Freight Loads. 11th Intern. Heavy Haul Association Conf. (21.06.-24.06.2015). Perth, Australia, 2015. Available at: http://railtec.illinois.edu/articles/Files/Confe-rence%20Proceedings/2015/IHHA%202015%20Paper%20219%20Holder_Final.pdf (Accessed: 4 November 2015).
13. Koc W., Wilk A., Chrostowski P., Grulkowski S. Tests on lateral resistance in railway tracks during the operation of a tamping machine. Proc. of the Institution of Mechanical Engineers, Part F: Journal of Rail and Rapid Transit. 2011. vol. 225, issue 3, pp. 325-340. doi: 10.1243/09544097jrrt324.
14. Milkovic' D., Simic' G., Jakovljevic Z\,' Tanaskovic J., Lucanin V. Wayside system for wheel-rail contact forces measurements. Measurement, 2013, vol. 46, pp. 3308-3318. doi: 10.1016/j.measurement.2013.06.017.
Стаття рекомендована до публ1кацИ' д.т.н., проф. В. Д. Петренком (Украгна); науковим KOMi-
тетом Млжнародног, науково-практичног конференцИ' iменi д.т.н. Сокола Е. М. «Безпека руху
i науковi засади експертних до^джень транспортних пригод та iнженерних споруд»
Надшшла до редколегп 25.09.2015
Прийнята до друку 19.11.2015
