CC BY
55
УДК 625.143.002.7:625.142.4
В. В. РИБК1Н, М. П. НАСТЕЧИК, О. В. ГУБАР, В. С. АНДРееВ (ДПТ)
ДОСЛ1ДЖЕННЯ ДЕФОРМАТИВНО1 РОБОТИ КОЛ11 З1 СКР1ПЛЕННЯМ ТИПУ АРС-4
В данiй статп наведенi результати аналiзу динамiчних характеристик дшянок коли 3i скрiпленням АРС-4.
В данной статье приведены результаты анализа динамических характеристик участков пути с использованием скрепления АРС-4.
In the given article the analysis of dynamic characteristics of the railway track with fastenings АРС-4 is presented.
Анкерне скршлення АРС-4 (рис. 1) вщно- нтричного регулятора. Кр1м того, цей регулятор ситься до безболтових пружних скршлень i йо- дае можливють змшювати силу притискання го конструкцiя дозволяе регулювати положення рейки до шпали у випадку зношення чи релак-рейки по висоп за рахунок спещального ексце- сацп шдрейково! прокладки.
Рис. 1. Вузол скрiплення АРС-4 (а) та пвдрейкова зона анкерно! залiзобетонноi шпали (б):
1 - клема; 2, 3 - монорегулятор (регулятор + фжсатор); 4 - тдклемник; 5 - анкер; 6 - iзолюючий кутовик;
7 - гумова прокладка
Анкерне рейкове скршлення може застосо-вуватися на мапстральних лшях в прямих дь лянках та кривих радiусом 1200 м i бiльше без обмеження швидкостi руху поIздiв.
АРС-4 характеризуеться високою надшшс-тю та стабiльнiстю колiI, малодетальнютю, простотою складання та експлуатацiI, високою економiчною ефективнiстю. Застосований до сершного використання вузол скрiплення АРС-4 зменшуе матерiаломiсткiсть порiвняно з КБ-65 на 30 %, що дозволяе економити на кожному кiлометрi 12,6 т металу. Незмiннiсть анкера, який е частиною шпали, в 3,4 рази змен-шуе вагу змiнних деталей вузла [3].
Вузол скршлення АРС-4 забезпечуе регулю-вання положення рейки по висоп за рахунок вузла скршлення до 20.. .40 мм.
Для перевiрки можливосп застосування ко-лiI зi скршленням АРС-4 i надання рекоменда-цш щодо застосування скрiплення АРС-4 на за-
лiзницях Укра1ни виконанi динамшо-мщшсш випробування колiI з цим скршленням.
В якост дослiдноI була обрана дшянка колiI ПриднiпровськоI залiзницi, яка розташована на 219 км головно! непарно!' колiI перегону 1ларю-нове - Синельникове-2, де була вкладена рей-ко-шпальна решiтка зi скршленнями АРС-4 з епюрою шпал 1840 шп./км.
Дослiдження роботи колiI виконувалось пiд дiею колiс графiкових вантажних поIздiв з максимальною швидюстю 80 км/год та паса-жирських - з максимальною швидюстю 100 км/год [2].
У результат виконаних експериментальних дослiджень дiлянки колiI зi скршленням АРС-4 шд дiею графiкових поIздiв, якi рухалися зi швидкостями вщ 5 км/год до 100 км/год в пря-мiй дiлянцi, було встановлено наступне:
Вертикальш сили, що дiяли вщ колеса на рейку, для вша сукупносп екiпaжiв не перевищу-
вали 148 кН як тд колесами локомотивами, так i пiд колесами тввагошв. На цiлянцi коли 3i скрш-ленням КПП5 цi показники склацають 194 кН.
Бiчнi вщжимання головки рейки пiц цieю рiзних еюпашв на цослiцнiй цiлянцi 3i скршлен-ням АРС-4 не перевищували 1,1 мм як пiц колесами локомотивiв, так i тд колесами пiввагонiв.
Вертикальнi перемiщення (прогини) рейки щц цieю колiс екшашв на цiлянцi коли 3i скрш-ленням АРС-4 не перевищували 2,6 мм як щц колесами локомотивiв, так i шд колесами тввагошв.
На контрольнш дшянщ 3i скрiпленням Kill 1-5 вертикальш перемщення рейки -
Прокладка характерна тим, що мае товщину 14 мм, рифлена поздовжшми жолобами рiзноl глибини, а в центральнш частинi шдсилена конструктивною нерiвнопружнiстю. Для зачепу за шпалу прокладка мае два крайовi фланщ трапецеидально! форми.
3,5 мм - тд колесами локомотивiв та тввагошв;
Напруження в кромках пщошви рейки на
колй зi скрiпленням АРС-4 пiд колесами тввагошв не перевищувала 76 МПа. На контрольнiй дiлянцi коли зi скрiпленням КПП-5 [1] напруження досягають - 150 МПа як тд дieю локо-мотивiв та тд колесами пiввагонiв.
Напруження в рейках на коли зi скршлен-ням КПП5 та АРС-4, за величиною менш нiж на коли зi скрiпленням КБ-65.
В конструкцп скрiплення АРС-4 для ство-рення пружносп застосовуеться прокладка ЦП 204-АРС (рис. 2).
~j Wjnm»
Результати вимiрiв вертикальних пружних цеформацiй прокладки АРС-4 тд колесами ею-пажiв надаються в табл. 1.
Величина вертикально! деформацп прокладки АРС-4 знаходилась як рiзниця пружних ось дань рейки та шпали пiц дiею екiпажiв.
b \ 1 I t - — 1 ( ■' " i =- 1 ! !!
1 1 I t ) 1 1— - | [-к -—- --гГТ
1 1 1 J—L_ — ; -г - . Г t --— ----Г-1-Н
ТГГГ т.-^- ~т—Н- 1 1 I' --------- '" — 'т 1 ij j
::! -1 -Н4
-..... -
Oi . ; г-'
1
А-А О
Рис. 2. Прокладка ЦП 204-АРС
Таблиця 1
Пружш деформацп пщрейковоТ прокладки скршлення АРС-4
Вид екшажу Швидк1сть, км/год X , мм Середньоквадр. вщхил. Максимальне ймов1рне, мм Максимальне спо-стережене, мм
40 1,2 0,27 1,89 1,47
Локомотив 50 1,2 0,08 1,41 1,31
60 1,3 0,1 1,55 1,46
80 1,40 0,08 1,61 1,52
40 1,08 0,19 1,56 1,26
Шввагон 50 1,31 0,06 1,47 1,39
60 1,30 0,15 1,68 1,53
80 1,35 0,11 1,61 1,50
Експериментальш данi показують, що в се-редньому величини деформацiI прокладки скрi-плення АРС-4 знаходяться в межах 1,1.1,4 мм пiд колесами локомотивiв. Причому при збшь-шеш швидкостi величина деформацiI прокладки збшьшуеться.
Пiд пiввагонами середня вертикальна дефо-рмацiя прокладки складае 1,1.1,3 мм.
Були виконаш також вимiри вертикальних деформацiй прокладки в зимовий перюд при г = 0...2 С.
Дослщження показали, що величини верти-кальноI деформацiI вузла скршлення в серед-ньому складають:
- скршлення КБ-65 - 0,85 мм;
- скршлення КПП5, КПП7 - 0,50 мм;
- скршлення АРС-4 - 0,90 мм.
Як бачимо, скршлення АРС-4 та КБ-65 мають
приблизно однакову вертикальну жорстюсть. Скршлення КПП5 та КПП7 удвiчi жорстк1ш1 Це е значною перевагою скршлення АРС-4.
Якщо порахувати питомий тиск на пiдрейкову прокладку, то при сит тиску 50 кН, при врахуван-нi загальноI площi прокладки вш складае:
- скрiплення КБ-65 - 2,4 МПа;
- скршлення КПП5, КПП7 - 1,85 МПа;
- скршлення АРС-4 - 1,85 МПа.
Аналiзуючи наведеш данi, ми бачимо, що на
шдрейкову прокладку скршлення КБ-65 зага-льний тиск в 1,35 рази бшьший, шж на прокладки АРС-4 та КПП5, КПП7.
Але прокладки рiзних скрiплень мають рiз-ну конструкщю рифлення.
Тому реальний тиск на пiдрейковi прокладки складае:
- скрiплення КБ-65, тдрейкова прокладка ПР - 3,5 МПа;
скрiплення КПП5, КПП7, прокладка ПРЦП - 3,3 МПа;
- скршлення АРС-4, прокладка нова -3,8 МПа;
- скршлення АРС-4, прокладка частково зношена - 3,3 МПа.
Пщ «новою» прокладкою маемо таку, яка мае геометричш розмiри до II вкладання у вузол скршлення. Оскшьки прокладка мае жоло-би рифлення малих розмiрiв, тд час тривалоI експлуатацiI вони можуть зникнути. Таку прокладку назвали «зношеною частково» [4].
Таким чином, прокладка АРС-4 отримуе та-кий же питомий тиск, як i пiдрейковi прокладки рiзних конструкцiй скршлення КБ-65. А тому, при однаковому матерiалi гуми тдрейкова прокладка АРС-4 буде служити такий же тер-мш, як i прокладка скрiплення КБ-65.
Одна гумова прокладка пiдвищеноI пружно-ст товщиною 14 мм дозволяе створювати вертикальну жорстюсть вузла скршлення за величиною таку ж, як двi прокладки вузла скршлення КБ-65 iз загальною товщиною двох гу-мових прокладок (тдрейкова i нашпальна) 20 мм.
Аналiзуючи наведенi данi, бачимо, що на шдрейкову прокладку скршлення КБ-65 зага-льний тиск в 1,35 рази бшьший, шж на прокладки АРС-4 та КПП5, КПП7.
Але прокладки рiзних скрiплень мають рiз-ну конструкцiю рифлення, що зображеш на рис. 3, 4. В той же час конструкщя скршлення АРС-4 мае i суттевi недолши:
- скрiплення АРС-4 надiйно працюе тшьки в прямих та кривих радiусом 1200 м i бшьше (за матерiалами РАО «РЖД» [5]);
скршлення досить дороге;
за один р1к експлуатаци для створення до- положения регулятора. Якщо буде в1дбуватися
статшх за величиною монтажних сил притис- релаксащя матер1алу клеми та тдрейково! про-
кання клемою рейки до шпали ексцентриковий кладки, залишиться тльки одна можливють
регулятор був поставлений у 3-е конструктивне тдтягнути клему 4-е положення ексцентрика.
Рис. 3. Прокладка ПР
Можна компенсувати ослаблення притис-кання клемою рейки до шпали, застосовуючи спещальш картки, але це додатковий елемент у вузл1 скршлення.
В раз1 значно! релаксаци тдрейково! прокладки кол1я втратить протиугшш властивосп, а ексцентрик може легко викотитись 1з вузла скршлення, тому при поточному утриманш та-ку прокладку сл1д замшити на нову. Кр1м того, тдрейкова площадка в шпал1 мае розм1р 142 мм, що менше ширини тдошви рейки -
150 мм. Якщо прокладка зноситься, а кол1я буде неяк1сно утримуватись, то може наступити такий випадок, коли тдошва рейки сво!ми кромками (краями) буде контактувати 1з бетоном шпали. Це дуже небезпечно. В1домо, що при спирант рейки сво!ми кромками на опору можуть з'явитися поздовжт трщини тдошви рейки, як1 дуже погано контролюються.
Конструкщя пружно! прокладки АРС-4 за-проектована нерацюнально.
Рис. 4. Прокладка ПРЦП
Головний висновок
В цшому результати експериментальних до-слiджень колiI зi скрiпленням АРС-4 тд дiею рiзних екiпажiв дають можливiсть зробити висновок про те, що за умови безпеки руху та м1-цност нова колiя iз залiзобетонними шпалами, рейками типу Р65 i скрiпленням АРС-4 може бути рекомендована для застосування в прямих донках колiI зi швидюстю 120 км/год для па-сажирських поIздiв та 80 км/год для вантажних поIздiв [4].
Б1БЛ1ОГРАФ1ЧНИЙ СПИСОК
1. Норми допустимих швидкостей локомотив1в 1 вагошв по зал!зничних колшх Укра!ни шириною 1520 мм. [Текст]. - Т. 1. Исследования напряженно-деформированного состояния колеи со скреплениями КПП : отчет о НИР. - Д.: ДИИТ, 2002. - 82 с.
2. Проведення динашко-мщшсних випробувань коли на зал!зобетонних шпалах з пружним скршленням типу КПП, рейками ШС60 та роз-робка рекомендацш по встановленню швидкостей руху по!'зд1в по нш [Текст] : звгг про НДР. - Д.: Д11Т, 2003. - 180 с.
3. Железнодорожный путь. [Текст] / под ред. Т. Г. Яковлевой. - М.: Транспорт, 1999. - 405 с.
4. Дослщження експлуатацшних характеристик д1лянок коли з1 скршленням типу АРС-4 та ви-значення напружено-деформованого стану коли [Текст] : звгг про НДР. - Д.: Д11Т, 2008. - 36 с.
5. Временные технические указания по укладке, эксплуатации и ремонту бесстыкового пути со скреплением АРС [Текст]. - М., 2003. - 28 с.
Надшшла до редакцй 05.03.2008.
