CC BY
23
В1СНИК ПРИАЗОВСЬКОГО ДЕРЖАВНОГ О ТЕХН1ЧНОГО УН1ВЕРСИТЕТУ 2003 р. Вип. № 13
УДК 625.151: 624.21
Парунакян В.Э Адаманов О.Ф '
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СТРЕЛОЧНОГО ПЕРЕВОДА С ОСНОВАНИЕМ ИЗ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПЛИТ
С целью совершенствования конструкции проведены комплексные экспериментальные исследования по определению прочностных и упруго-динамических показателей стрелочного перевода и напряженного состояния железобетонных плит. Изложены основные результаты проведенных исследований.
На комбинате "Азовсталь" на чугуновозном пути уложен и эксплуатируется стрелочный перевод с новым типом основания из железобетонных плит. В комплекте перевода типа Р65 марки 1/7 входят десять типоразмеров плит, рассчитанных под осевую нагрузку чугуновозов величиной 526 кН [1]. За период эксплуатации по стрелочному переводу пропущено боле 25 млн. тонн брутто. Эксплуатация показала, что плитное основание предложенной конструкции работоспособно и обеспечивает стабильность перевода в наиболее сложных условиях работы железнодорожного транспорта, обеспечивая снижение затрат его содержания.
Вместе с этим, по мере роста пропущенного тоннажа начали проявляться и нарастать отдельные неисправности элементов узла скрепления и расстройства геометрических параметров колеи. Характер основных неисправностей перевода и плит основания приведены на рисунке.
стрелка соединительные пути крестовина
Рис.- Характеристика основных неисправностей стрелочного перевода 1 - сколы бетона, приходящиеся на каждую плиту, %; 2 - срезы амортизирующих прокладок, приходящиеся на каждую плиту, %; 3 - отклонения ширины колеи от нормативных значений по боковому направлению, мм.; 4 - отклонения ширины колеи от нормативных значений по прямому направлению, мм.; 5 - число микротрещин в плитах, шт.
1 ПГТУ. канд. техн. наук. проф.
2 ПГТУ. аспирант
Приведенные данные показывают, что концентрация неисправностей и расстройств характерны в основном для зоны переводной кривой.
Для дальнейшего совершенствования конструкции проведены комплексные экспериментальные исследования по определению прочностных и упруго-динамических показателей стрелочного перевода и напряженного состояния железобетонных плит. В настоящей статье изложены основные результаты проведенных исследований.
Исследования проведены с участием ИЦ "Азовмаштест" на аппаратуре специализированного измерительного вагона - лаборатории. При этом для исследования стрелочного перевода применен тензометрический метод, а железобетонных плит - метод акустической эмиссии.
Полученные экспериментальные материалы обрабатывались методами математической статистики с определением минимальных, средних, максимальных значений фиксируемых величин (табл. 1).
Таблица 1 - Кромочные напряжения на подошве упорного рельса переводной кривой, МПа.
Напряжения Скорость движения подвижного состава, км/ч.
5 15
чугуновоз тепловоз ТГМ-6А платформа прикрытия чугуновоз тепловоз ТГМ-6А платформа прикрытия
средние 92 117 38 45 19 24 90 115 41 45 20 25
максимальные 114 137 68 70 28 34 125 138 62 74 26 32
допустимое [240]
Примечание: в числителе - при пошерстном движении, в знаменателе- при противошер-стном.
В качестве критерия прочности принята зависимость вида:
а р <[а],Мпа, (1)
где <Тр - напряжение в рельсах;
[сг ] - допустимое напряжение в рельсах, [сг ] = 240 МПа.
Анализ результатов показал, что напряжения в рельсах значительно меньше допускаемых. При этом запас прочности от напряженного состояния составил 40 %.
Кроме этого, определены боковые (горизонтальные) силы в соответствии с методикой[2].
Нб = к6-(А1 ■акир +А2-а:),кН, (2)
где кб, А]. А2 - коэффициенты, полученные расчетным путем исходя из геометрических размеров и прочностных параметров рельса;
К к „
о нр, и вр - напряжения на наружной и внутренней кромках подошвы рельса, МПа.
Вертикальные силы определялись по напряжениям в наружной и внутренней части шейки рельса:
ш ш
Нв = кв • 8Н ,кН, (3)
где кв - коэффициент, полученный расчетным путем. Результаты проведенных исследований приведены в таблице 2.
Таблица 2 - Силы, действующие на упорный рельс в середине переводной
кривой, кН
Сечения в зоне соединительных путей Максимальные величины Расчетные значения
Силы 1-1 П-П (пли- Ш-Ш (пли-
(плита№4) та№6) та№8)
горизонтальные 9,8 10,7 8,4 10,7 12
вертикальные 12,7 12,8 8,1 12,8 15
В результате максимальные значения вертикальных и боковых сил оказались на 17 % и 12% соответственно ниже допускаемых значений, принятых при проектировании плит. Поэтому имеется запас прочности и по силовому взаимодействию.
По результатам исследований установлено, что основной причиной снизившей прочностные параметры и работоспособность узла прикрепления явилась недостаточная прочность и упругость амортизирующей резиновой прокладки, которая имела значительные механические повреждения от воздействия боковых сил. В результате произошел срез резиновой прокладки, и вслед за этим промежуточная металлическая пластина сместилась до контакта с бетоном, вызывая его выкрашивание, а, следовательно, и уширение колеи.
Полученные данные боковых и вертикальных сил были заложены в основу разработки специальной методики расчета параметров амортизирующих элементов узла прикрепления. [3]
С целью исследования дефектостойкости железобетонных плит в конструкции пути впервые был применен акустический метод. Контроль развивающихся дефектов в плитах методом акустической эмиссии (АЭ) состоял в регистрации импульсных колебаний, возникающих в плитах при нагружении.
Выявление активных дефектов проводилось в железобетонных плитах №№ 1, 3, 6, 9.
По результатам испытаний наибольшая активность сигналов АЭ зарегистрирована в бетоне плиты № 3. где амплитуда сигнала составила 9,88 В, превысив предельно допускаемое значение 5 В, что свидетельствует о продолжающемся процессе развития трещин, вызванным неравномерным опиранием плиты на основание земляного полотна. Однако после завершения процесса приработки и стабилизации земляного полотна развитие дефектов в бетоне плиты № 3 прекратилось, что подтверждено повторными эксплуатационными наблюдениями.
При нагружении плитных оснований №№ 1, 6, 9 в бетоне зарегистрированы единичные сигналы АЭ, что свидетельствует о прекращении процесса развития трещин и более тщательно подготовленным основанием.
Выводы
1. Конструкция стрелочного перевода на железобетонном плитном основании работоспособна, обеспечивает перевозочный процесс в наиболее сложных условиях металлургических предприятий при осевой нагрузке до 256 кН и рекомендуется к широкому промышленному применению;
2. Полученные значения вертикальных и горизонтальных сил и распределения напряжений в плитах являются основой для корректировки проектной, технологической и технической документации с целью дальнейшего повышения надежности узла прикрепления и плитного основания в эксплуатации.
Перечень ссылок
1. Железобетонное плитное основание для стрелочных переводов на промышленных предпри-ятиях./Л.М. Суслов, А.П. Чумак, В.Э. Парунакян и др.// Зал1зничний транспорт Украши. -2001.-№3,-С. 20- 24.
2. Ершков О.П. Расчет поперечных горизонтальных сил в кривых. /О.П. ЕршковИ - М.: Транс-
порт, 1966. - 235с.
3. Парунакян В.Э. Исследование прочностных параметров амортизационных элементов узла прикрепления стрелочного перевода к железобетонным основаниям./В.Э. Парунакян., О.Ф. Адаманов // Вюник Приазов. держ. техн. ун-ту. - Мар1уполь, 2002. - Вип.,12. - С. 270-275.
Статья поступила 05.05.2003
