CC BY
30
УДК 625.143.543
РИБК1Н В. В., д.т.н., професор (ДНУЗТ); АРБУЗОВ М. А., к.т.н., доцент (ДНУЗТ); ЛИСАК В. А., астрант (ДНУЗт).
Натурна величина затяжки гайок клемних болтiв
Момент затягування гайок клемних бол^в скрiплення КБ-65 - важливий пока-зник верхньо'1 будови колп, вiд правильного урахування якого залежать режими роботи як безстиково' плiтi, так i зрiвню-вальних прольотiв та приладiв. Завищення цього показника на стадп проектування може призвести до зменшення степеню безпеки руху поiздiв при можливому роз-ривi взимку чи викидi плiтi влiтку.
Виникае запитання: «Яке ж значення моменту затяжки гайок клемних бол^в потрiбно приймати при проектуванш?». В нормативних документах Укра'ни можна знайти рiзнi значення.
Так, в «Техшчних вказiвках по ула-штуванню, укладанню, ремонту i утри-манню безстиково' колп на залiзницях Укра'ни» [1] вказано значення 200 Нм. Таке значення необхщно забезпечувати як при укладанш, так i при пiдтягуваннi гайок клемних бол^в в експлуатацп. При чому, в кожному вузлi скршлення норма-тивне притиснення рейок до основи повинно дорiвнювати 20 кН, що вiдповiдае 125-145 Нм. Але тд дiею динамiчного по-1'зного навантаження прослiдковуеться те-нденцiя до ослаблення притиснення клем до пщошви рейки [13]. Для розрахунюв безстиково'1' коли на мщшсть i стшкють доцiльно використовувати середне значення на протязi визначеного iнтервалу. Тому можна з упевнешстю сказати, що вимоги ЦП-0081 виведенi на основi ста-тичних передумов, тобто для колп, по якiй не 1'здять по'1'зди.
Iнструкцiя ж ЦП-0117 [2] враховуе зменшення притиснення клеми до пщош-
ви рейки i нормуе його середне розподь лене зусилля, що досягаеться затяжкою гайок клемних бол^в з моментом 150 Нм як максимальне, а 100 Нм - як мшмальне, при досягненш якого необхщно проводите суцшьне докручування гайок клемних бол^в.
Разом з тим, рядом авторiв [4,5,6,7], для визначення опору повороту рейки в вузлi скршлення, приймалося мшмальне значення затяжки гайок клемних болтсв 50Нм. Але результати розрахунку стшко-стi безстиково'' колп, при вказаному значены моменту затягування, значно обме-жують полiгон укладання основно'1 конс-трукцп верхньо'1 будови колп.
Природно, що у вах розрахунках використовуеться середне значення поз-довжнього опору змщення рейки по пщк-ладцi.
Реальне значення величини затяжки гайок клемних бол^в на кожнш шпалi бу-ло визначено в результат натурного екс-перименту. Для урахування сил, що пере-даються вiд гальмування рухомого складу, була обрана пшть, що знаходиться при в'iздi на станщю Дншропетровськ-Пiвденний на 206-207 кшометрь Характеристика дiлянки: безстикова тшя з рейками типу Р65, скршлення КБ-65, остання пщтяжка болтсв вiдбувалася за 9 мiсяцiв до моменту проведення експерименту.
Вимiрювання проводилися 18 листопада 2010 року спещальним динамоме-тричним ключем, розробленим вченими ДНУЖТ i вiдторированим в колiевипро-бувальнiй галузевiй науково-дослiднiй ла-бораторп унiверситету. Основними пере-
вагами вимiрювального пристрою були швидкiсть вимiрювання та точшсть, яка склала ±1 Нм. Усього було проведено 522 замiри та повшстю обмiряна плiть, дов-жиною 143 метри. За час вимiру не проходив жоден по'1'зд.
По результатах експерименту, сере-дне значення моменту затяжки гайок кле-мних болтив по плт склало 167 Нм. Окремо визначалося середне значення по лiвiй i правiй сторонi вiдносно осi рейки по ходу кiлометрiв. Вони склали ввдповвд-но 164 Нм та 170 Нм. Якщо порiвня21ти Ш результати, стае зрозумiло те, що рiз-ниця мiж лiвою та правою стороною не-суттева. Крiм того, в ходi експерименту були помiченi наступнi закономiрностi:
• момент затяжки гайок клемних бо-лтсв не завжди вiдповiдае зусиллю прити-снення клеми до пiдошви рейки;
• якщо затяжка з одше'1 сторони рей-
Згiдно з експериментальними дани-ми, бшьше 29% гайок клемних бол^в екс-плуатуються з моментом затягування, меншим 145 Нм, що суперечить вимогам шструкци ЦП-0081 [1]. Разом з тим, ввдпо-вiдно результатам експерименту та юную-чим нормативам [2], середнiй момент затяжки гайок клемних бол^в перевищуе навiть максимально-нормативне значення. Тому, на думку автора, вимоги в ЦП-0081 по затягуванню гайок клемних бол^в за-
ки значно менше середньо'1', то i з шшо'1" сторони спостерiгаеться схожа ситуацiя;
• момент затяжки гайок клемних бо-лтсв сильно диференцiйований по довжиш плiтi.
Проаналiзувавши рисунок 1, можна пом^ити, що розподiл затяжки гайок клемних бол^в по довжиш плт носить ви-падковий характер. Суттеве падiння вка-зано'1' величини в окремих мюцях поясню-еться тим, що тсля виконання колшних робiт гайки клемних болтiв були затягнут до проходу рухомого складу. Пвд дiею вертикального динамiчного навантаження, прокладки просiдають, що призводить до послаблення притиснення клеми до рейки [13]. Тому автор рекомендуе проводити пвдтяжку гайок клемних бол^в в мющ проведення колшних роб^ пiсля пропуску першого повновагового по'1'зду.
вищенi i не можуть бути практично реаль зованi на кожнш шпалi. Крiм того, при ро-зрахунках колп на мщнють, необхiдно за-кладати не максимальне значення погонного опору - 25 Н/м, що ввдповвдае затяжц клемних болтiв до 200 Нм а мшмальне -14 Н/м, що ввдповщае затяжщ 100 Нм.
Для визначення температурного дiа-пазону укладки безстиково'1' плiтi необхвд-но дослвдити i питання втрати стшкосп -викиду. Загальновiдомо [6, 12], що дов-
жина деформовано'1 частини колп при ви-кидi колп може знаходитися в межах вщ 10 м до 20 м. Для знаходження силово'1 нерiвностi - мiсця можливого викиду коли - був побудований графш розподшу середнього значення моменту затяжки га-йок клемних болтiв на довжиш 10 м та 20м (рис. 2).
Рис. 2 яскраво шюструе те, що, в те-мпературно-нерухомiй частинi, клеми притискаються до шдошви рейки дещо менше, шж на його кiнцевих дiлянках. Разом з тим, найбiльш вiроriдне мiсце вини-кнення викиду безстиково'1' колп - саме температурно-нерухома частина в зв'язку з дieю найбшьших температурних поздо-вжнiх зусиль.
Мшмальне значення середнього значення моменту затяжки гайок клемних болтiв на довжиш 10 м та 20 м складають вщповщно 145 i 151 Нм. Таким чином, зменшення опору поздовжньому змщен-ню плiтi може досягати 10% на довжиш 20 метрiв i 13% на довжинi 10 м вiдносно середнього значення на плт. При цьому, середньоквадратичне вiдхилення в обох випадках складае 56 Нм. Загальне ж значення середньоквадратичного вщхилення по усш плiтi досягае 54 Нм, що дае мож-ливiсть стверджувати, що точнють визна-чення середнього значення на довжиш 10 м i 20 м та середнього значення по плт спiврозмiрнi [8, 9].
под»
Рис. 2. Змiна "плаваючого" середнього значення моменту затяжки гайок клемних бол^в по довжинi безстиково'1' плт
Мiж тим, таке велике значення СКВ можна пояснити наявшстю клем, як не передавали зусилля на шдошву рейки. Оскiльки метою дослщження було визна-чити реальне значення опору зсуву рейко-во'1 плт по тдкладках, момент затяжки гайок таких клем був прийнятий рiвним «0». Крiм того, для гайок клемних бол^в з затяжкою бшьше 200 Нм, вона умовно приймалася рiвною 200 Нм. Це допущен-ня правомiрне, оскiльки, згiдно з д^чими нормативними документами, нормуеться лише нижня границя моменту затягування гайок клемних болтсв [1, 2].
Мета проведення дослщжень - ви-
значення необхiдноi кiлькостi вимiрiв для знаходження середнього значення затяжки з заданою точнiстю. Шсля попередньо-го аналiзу стае зрозумшо, що затяжку не-обхiдно окремо нормувати на «дихаючих кшцях» та в температурно-нерухомш час-тинi безстиково! плiтi.
Для визначення середньоi величини затяжки гайок клемних бол^в на плт, автором рекомендуеться наступна методика:
1. Вимiряти динамометричним
ключем значення затяжки на десяти тд-ряд розташованих шпалах по правш та лiвiй рейках на початку, вкшш та серединi
безстиково'1' плт.
2. Знайти середне значення за-
тяжки окремо на кшцях та температурно-нерухомiй частинi плiтi.
Така методика забезпечить точшсть вимiрювання 15-17 Нм, що вiдповiдае 810% для дослвдно'1' плiтi. Такий же споаб контролю застосовуеться i на залiзницях ОАО РЖД [14]. Обрана точшсть серед-нього значення затяжки обгрунтовуеться тим, що визначення осьового зусилля в клемному болтi, через момент затягування гайки, може розходитися з фактичним на 26% в залежносп ввд прийнятого кута т-дйому гвинтово'1' рiзьби, приведеного кута тертя в рiзьбi та коефiцiенту тертя гайки по шайбi [3].
Висновки
Для розрахунюв безстиково'1' колп з умови мщносп необхiдно застосовувати значення погонного опору зсуву рейок по пвдкладкам 14Н/м, а не вказане в шструк-ци ЦП-0081 25 Н/м.
Вимога ЦП-0081 про необхiднiсть утримання гайок клемних бол^в з затяжкою у кожному вузлi скршлення на рiвнi вище 145 Нм не можуть бути практично реалiзованi.
Стан гайок клемних бол^в необхвд-но нормувати зпдно шструкцп ЦП-0117 по середньому значенню моменту затяжки клемних бол^в на плiтi.
Для попередження угону безстико-во'1 колп, на околодках повинен бути ш-струмент для перевiрки ступеню затяжки гайок клемних болтсв.
В мiсцях виконання колшних робiт, рекомендуеться проводити додаткове тд-тягування гайок клемних бол^в пiсля пропуску першого повновагового по!зду.
Висвiтленi в статтi результати е по-переднiми, i потребують статистично! пе-ревiрки.
Список литератури
1.Техшчш вказiвки по улаштуванню, укладанню, ремонту i утриманню безсти-ково! колп на залiзницях Украши. ЦП-0081 [Текст]: Затв.: Наказ Укрзалiзницi 25.01.02. №34-Ц / Мiн-во трансп. та зв'язку Украши. К., 2002. - 106 с.
2.Правила розрахунюв залiзничноi колii на мiцнiсть i стшюсть. ЦП-0117 [Текст]: Затв.: Наказ Укрзалiзницi 13.12.04. № 960-Ц / Мш-во трансп. та зв'язку Укра1ни. К.: 2006. - 168 с.
3.Патент российской федерации № 2188887 «Способ контроля затяжки клем-мных болтов» [Текст]. - Россия, 2002.
4.Баклагин, Е. С. Сопротивление повороту рельса относительно шпалы в горизонтальной плоскости [Текст] /Е. С. Ба-клагин, А. В. Лебедев // Вестник ВНИИЖТа - М., 2005 № 4.
5. Лебедев А. В. Экспериментальное определение сопротивления промежуточных скреплений повороту рельсов относительно шпал [Текст] // Вестник ВНИИЖТа - М., 2006 № 6.
6. Бромберг, Е. М. Устойчивость бесстыкового пути [Текст] // М., Транспорт. 1966. 67 с.
7.Першин, С. П. Повышение устойчивости бесстыкового пути [Текст] // Железнодорожный транспорт - 1961. № 7.
8.Надшшсть техшки. Методи оцшки показникiв надiйностi за експерименталь-ними даними. ДСТУ 3004-95 [Текст]
9.Яворский, В. А. Планирование научного эксперимента и обработка экспериментальных данных [Текст] / В. А. Яворский. М., 2006 - 45 с.
10.Дутаев, Х. Х. Сопротивление продольным перемещениям рельсов в стыках [Текст] // ППХ - М., 2006. №11, с 28-29.
11. Новакивич, В. И. Бесстыковой путь со сверхдлинными рельсовыми плетями [Текст] // М., 2005 - 141 с.
12.Альбрехт, В. Г. Бесстыковой путь [Текст] / В. Г. Альбрехт, Н. П. Виногоров, Н. Б. Зверев // М., Транспорт 2000 - 408 с.
13.Карпущенко, Н. И. Надежность связей рельсов с основанием [Текст] // М., Транспорт 1986 - 147 с.
14. Технические указания по устройству, укладке, содержанию и ремонту бесстыкового пути. ТУ-2000 [Текст]: Утв.: приказ министра путей сообщения 31.03.2000 / Мин-во путей сообщений Российской федерации. М., 2000. - 169 с.
Анотацн:
В статп наведеш результати натурного екс-перименту по визначенню розподшення величини затяжки клемних болтiв по довжиш безстиково1 плiтi.
В статье приведены результаты натурного эксперимента по определению распределения величины затяжки клеммных болтов по длине бесстыковой плети.
There are results of the full-scale experiment to determine the distribution of torque terminal screws on the length long-welded rails in the article.
УДК 536.421.1+532.546:621.746
МЕЛИХОВ В.М. к.т.н. (ДонНУ);
НЕДОПЕКИН Ф.В., д.т.н., професор , (ДонНУ);
ШАМОТА В.П., . д.т.н. (ДонИЖТ);
РАПОТА Л. М., старший преподаватель (ДонИЖТ).
Численное моделирование теплофизических процессов при затвердевании композитных слитков
Введение
Математическое моделирование получения композитных слитков является одним из основных направлений решения задачи улучшения качества стальных изделий, используемых на железнодорожном транспорте. Многослойные слитки (МС), которые состоят из нескольких слоев стали с различными теплофизическими свойствами получаются путем литья в изложницы способом жидкое в жидкое. Отметим, что многослойные слитки обладают такими свойствами как повышенная проч-
ность на изгиб и кручение, а внешний слой слитка состоит из нержавеющей стали. Поэтому композитные слитки могут использоваться в машиностроении, химической промышленности и других отраслях.
С целью улучшения качества слитка в статье исследованы основные закономерности теплофизических и гидродинамических процессов, протекающих при формировании слитка, таких как распределение поля температуры, скорости расплава, изменение твердой фазы при различных режимах.
