CC BY
35
В.В. Рибкш - К.: Транспорт Украши
- 2006 - 168с.
4.Кравченко Н.Д. Новые конструкции железнодорожного пути для метрополитенов [Текст]: монография/ Н.Д. Кравченко - М.: Транспорт. 1994 - 143 с.
5.Даренський О.М. Математична модель просторово'1 жорсткосп скршлен-нями типу КБ [Текст]: О.М. Даренський// Збiрник наукових праць УкрДАЗТ - 2007
- №80 - с 166 - 176.
6.Шахунянц Г.М. Работа болтов в скреплениях [Текст]: Г.М. Шахунянц, А.А. Конуратьев // Труды МИИТ, 1973, № 382 с 34 - 35.
Анотации:
Надаш результата експериментального ви-значення параметрiв жорсткостей прикрiплювачiв скрiплень типу КБ для умов колш промислових залiзниць.
Ключевые слова: промiжнi скрiплення типу КБ, прикршлювач^ параметри жорсткостi.
Приведены результаты экспериментального определения параметров жесткостей прикрепите-лей скреплений типа КБ для условий путей промышленных железных дорог.
Ключовi слова: Промежуточные скрепления типа КБ, прикрепители, параметры жесткости.
An experimental determination of the parameters stiffness prikrepiteley fasteners for conditions such as KB tracks of industrial railways.
Keywords: Intermediate bond type KB prikrepiteli, stiffness
УДК 625.143.543 ГУБАР О.В., к.т.н. (ДНУЗТ)
Обгрунтування основних вимог до роздшьних скршлень для кривих дiлянок коли радiусом менше 350 м та розробка рекомендацп 3i складання та поточного утримання коли у таких кривих
Вступ_
Досвщ експлуатаци зал1зниць показав, що для вс1х вид1в дерев'яних 1 зал1зобетонних пщрейкових основ най-бшьш1 складнощ1 викликають питания конструкци вузла пром1жного скршлення. Колшш роботи з утримання й ремонту коли, пов'язаш з особливостями конструкци скршлень, 1 складають переважну ча-стину трудових витрат при експлуатаци коли.
На перших етапах розвитку зал1з-ниць рейка прикршлювалася до дерев'я-
них шпал за допомогою металево!' тдкла-дки й костшпв, 1 ця проста й економ1чна конструкщя скршлення тривалий час за-лишалася практично без змш, при пор1в-няно невеликих швидкостях руху по'1'зд1в. З1 збшьшенням швидкостей 1 вантажонап-руженосп зал1зниць, до рейково! коли стали пред'являтися пщвищеш вимоги, яким юнуюч1 на той час конструкци скрь плень не вщповщали й були по свош сут1, не тшьки важко виконуваними, але й у бшьшосп випадюв суперечливими. Необ-хщно було забезпечити: максимальне зниження динам1чних навантажень; одно-
рiднiсть коли по всш довжинi i 11 просто-рову пружнiсть; надiйнiсть коли та стабь льнiсть 11 функцiонування протягом усьо-го часу експлуатаци.
Одночасно нео6хiдно, щоб скрш-лення було простим по конструкци, мало-детальним, ремонтопридатним i економь чно вигiдним.
Розвиток залiзниць вiд6увався в усiх напрямках: удосконалювався рухомий склад, рейковi коли, штучт споруди; здiйснювалася автоматизацiя й комп'юте-ризацiя всього процесу перевезень; широко застосовувалися новi матерiали.
Одним з важливих питань розвитку колшного господарства було вдоскона-лення конструкцп промiжних рейкових скрiплень, створення яких не о6iйшлося без певного компромюу: оптимальнi ди-намiчнi й мщнютш параметри елементiв скрiплень максимально узгоджувались iз вимогами простоти, ремонтопридатностi й економiчностi [1].
На сьогоднiшнiй день застосовують-ся промiжнi рейковi скршлення 3-х типiв: нероздiльнi, роздiльнi й змшаш. При цьому скрiплення можуть бути тдкладко-вими й безтдкладковими.
При дерев'яних шпалах дотепер по-ширене костильне скрiплення змiшаного типу Д0. Крiм того, на дерев'яних шпалах ланково! коли най6iльше поширення одержало роздiльне скрiплення типу Д2 Гз жорсткими клемами. Зварш плГтГ й зрГв-нювальнГ рейки безстиково! коли до залГзобетонних шпал прикршлюються скрГпленнями роздГльного - КБ, або нероздГльного типу - КПП-5 (застосо-вуеться при вантажонапруженостГ до 60 млн.т км бр./км у рГк).
На залГзницях Украши експлуату-еться майже 390 км коли з радГусом вГд 201 м до 299 м, близько 250 км коли з радГусом вГд 300 м до 349 м, а на ЛьвГвськш залГзнищ експлуатуеться майже 40 км коли з радГусами менше 200 м.
У кривих дшянках з радГусами менше 350 м застосовуються тГльки дерев'янГ
шпали.
Сьогодт, колГя на дерев'яних шпалах складае: 53 % протяжностГ ЛьвГвсько! залГзнищ, а на рештГ залГзниць доля дерев'яних шпал складае вГд 22 до 30 % !х загально! протяжностГ.
При тому, що вартГсть дерев'яно! шпали на 46 % перевищуе вартГсть залГзо-бетонно!, дерев'яних шпал катастрофГчно не вистачае не тшьки для проведення пла-нових, але й поточних ремонпв. НавГть для дГлянок, де вкладено дерев'янГ шпали, тер-мГн 1х служби складае 6Гля 7 - 7,5 рокв, що у 2 - 2,5 рази менше вГд розрахунково-го. Основна причина скорочення термшу служби пов'язана з мехашчними пошко-дженнями деревини внаслГдок частих пе-решивок рейкових ниток.
Вщповщно до шструкци ЦП-0269 [2] у кругових кривих при радГусах вГд 200 м до 450 м дозволено укладати спещальт залГзобетонш шпали з нормою ширини коли 1535 мм. Шпали для цього проекту одержали найменування «Ш-6». Дослщш дь лянки Гз цими шпалами були покладеш ще в 2006 - 2007 роках на Швденно-ЗахГднГй, Придншровськш i ПГвденнГй залГзницях. РадГус кругових кривих на досль дних дшянках становив вГд 286 до 405 м. Але досвщ 1хньо! експлуатаци виявився досить невдалий. Так, наприклад, при про-мГрах ширини коли, проведеним на третш-четвертий день тсля укладання, було встановлено, що максимальна ширина коли досягала 1540 мм i бГльше. У ходГ дос-лщно! експлуатаци ширина коли в зонГ ук -ладання шпал типу Ш-6 становила 1544 -1548 мм. КрГм того вщвщ ширини коли в перехщних кривих за рахунок шпал типу Ш-6 реалГзувати неможливо. За результатами дослщно! експлуатаци Голов ним управлГнням колГйного господарства Укр-залГзницГ ухвалено рГшення про недоцГль-нГсть подальшо! !х експлуатаци.
Тому для дГлянок коли радГусами менше 350 м, яю мають потребу в розширеннГ коли, виникла потреба роз-
робити пром1жш рейков1 скршлення для зал1зобетонних шпал з можливютю регу-лювання ширини коли на баз1 юнуючих конструкцш.
Основний матерiал_
Не торкаючись динамжи системи «колесо-рейка», що е предметом самос-тшних дослщжень, вщм1тимо основш по-ложення, що характеризують пром1жн1 скршлення як важливу пружнодесипатив-ну ланку, що складаеться з набору елеме-нпв, яю в процеЫ експлуатаци зазнають багатовекторш статичш 1 динам1чш нава-нтаження, що мають у бшьшосп нелшш-ний 1 стохастичний характер.
Динам1чш зусилля, що передаються колесом на рейку мають досить складну природу: пщ !х впливом рейка здшснюе пружш коливання, опускаючись тд колесами 1 припщшмаючись м1ж ними. У зв'язку з цим м1ж рейкою 1 пщкладкою у вертикальнш площиш утворюеться де-який зазор, завдяки якому тдкладка та-кож коливаеться. Кр1м того, при розми-канш силового ланцюга внаслщок розла-д1в коли пщкладка коливаеться 1 у горизо-нтальнш площиш: ампл1туда коливань може сягати 2-3 мм. Так1 коливання з часом призводять до зносу шпал, пщкладок 1 прокладок [3, 4, 5].
Для усунення руйнуючо! дп динам1-чних навантажень 1 зменшення амплггуди коливань рейок 1 пщкладок скршлень за-стосовують резинов1 прокладки, як пщ-рейков1, так 1 нашпальш.
Основн1 вимоги до промiжних скр1плень для кривих дiлянок
Загальш вимоги, що висуваються до сучасних конструкци пром1жних скр1п-лень, сформульоваш В.В. Говорухою у робот1 [1]:
- оптимальнють ф1зико-механ1чних характеристик скршлення повинна гаран-тувати просторову пружнють рейково!' ко-
л11: по вертикал^ по горизонтал1, вздовж 1 поперек коли;
- конструкци скршлень повинш за-безпечувати стал1сть зусиль натяжшня прикр1плювач1в, тому що при р1зних умо-вах може виникнути неоднорщнють кол11 за його протягом довжин;
- ф1зико-механ1чн1 параметри скршлень повинш звести до мш1муму високо-частотн1 коливання; при високих ампл1ту-дах коливань динам1чн1 напруження, що виникають, можуть призвести до руйну-вання елемент1в скр1плень, до зламу мета-левих п1дкладок, до руйнування резино-вих прокладок, до зламу рейок 1 ш.;
- пружш елементи скр1плень - пру-жн1 клеми, резинов1 прокладки 1 шш1 елементи конструкц1'1 рейково! кол11 - повин-н1 мати так1 в'язко-пружн1 1 дисипативн1 властивост1, щоб при будь-яких можливих статичних 1 динам1чних навантаженнях збер1галось достатне притиснення клем до рейок 1 щоб загальна вертикальна жорст-кють скршлення мало змшювалась (у межах допустимих значень) вщ ступеня завантаження рейки, кл1матичних умов 1 стану рухомого складу 1 рейково! коли;
- пружш характеристики вс1х скла-дових елемент1в скр1плень повинн1 бути такими, що забезпечити оптимальш влас-тивост1 рейково! кол11, а також надшнють 1 стаб1льн1сть 11 функцюнування протягом всього терм1ну експлуатацИ.
Кр1м того, до скр1плень для кривих дшянок, що вкладаються на зал1зобетонш шпали, додатково виникають наступн1 вимоги:
- можливють застосування з юную-чими типовими конструкц1ями зал1зобе-тонних шпал, насамперед, типу Ш-1, та Ш-6;
- установити шаблон коли вщ 1520 до 1535 мм 1з зал1зобетонними шпалами;
- передбачати можливють плавно! змши ширини коли у зош перехiдноi криво! з вщводом розширення в межах 1 мм на 1 пог. м коли;
- при поточному утриманш надавати
можливiсть регулювати ширину коли у кривих дшянках на звуження - вiд 1 до 28 мм iз кроком 1 мм.
- на дшянках коли, де юнуе звуження коли (наприклад, при застосуванш ста-ропридатних рейок), скрiплення повинно дозволяти регулювати ширину коли на розширення вщ 1 до 14 мм iз кроком роз-ширення 1 мм;
- можливють регулювання коли у плаш у вузьких мюцях, наприклад, на металевих мостах iз плитами БМП шляхом поперечного перемщення рейок у межах вiд 1 до 7 мм iз кроком регулювання 1 мм;
- для розрядки кущово!' гнилост коли з дерев'яними шпалами в зош кривих дшянок iз застосуванням з/б шпал.
Конструкц1я скршлення для кривих дшянок 1 можливост1 його застосу-вання
Кафедрою «Колiя та колiйне госпо-дарство» Дншропетровського нащональ-ного унiверситету залiзничного транспорту iменi академiка В. Лазаряна разом з Дншропетровським стрiлочним заводом та Головним управлшням колiйного гос-подарства Укрзалiзницi та розроблена i впроваджена конструкцiя промiжного рейкового скршлення для рейок типу Р65 для кривих дшянок коли з радiусами 350 м i менше, що одержала назву «тип СКД65» (скршлення для кривих дшянок): для залiзобетонних шпал - СКД65-Б, а для дерев'яних шпал - СКД65-Д.
Конструкщя скршлення СКД65-Б практично не вiдрiзняеться вщ скрiплення КБ65 i призначена для застосування в коли iз залiзобетонними шпалами Ш-1-1 та Ш-6. Конструкцiя клемного вузла промь жного скршлення з регулюючими картка-ми показана на рис. 1.
Рис. 1. Роздшьне скрiплення СКД65-Б
1 - Регулююча картка товщиною 2 мм;
2 - Регулююча картка товщиною 3 мм;
3 - Пщкладка 2КБЛ-65;
4 - Клема ПКЛ-10;
5 - Болт М22;
6 - Рейка Р65;
7 - Шайба двовиткова;
8 - Гайка М22;
9 - Прокладка ПРБ-4.
Вщ скрiплення КБ65 вiдрiзняеться конструкщею пiдкладки та наявнiстю ре-гулювальних карток (далi карток), зобра-жених на рис. 1, якi вкладаються вертикально мiж бiчними гранями пщошви рейки i ребордами пщкладки. У кожне промiжне скрiплення одночасно вкладаеться набiр iз трьох карток товщиною 2 мм та 3 мм. Су-марна товщина трьох карток складае 7 мм. Картки виготовляються сталевi. Вiд руху вздовж рейки картки фжсуються конструктивно клемою. Для цього використову-ють пази верхньо'1' частини картки.
За допомогою скршлення СКД65-Б можна вирiшити таю задача
1) створити колiю iз залiзобетонни-ми шпалами Ш-1-1 на крив их дшянках радiусом вiд 450 до 200 м, iз шириною коли вщ 1520 до 1534 мм, у тому чи^ змш-но! ширини в зош перехщно! криво! з кроком змшносп ширини 1 мм;
2) при поточному утриманш за допомогою карток скршлення СКД65-Б можна регулювати ширину коли в кривих дшянках на звуження
- вщ 1 до 28 мм - при застосуванш шпал Ш-1-1;
- вщ 1 до 14 мм - при застосуванш шпал Ш-6;
3) на дшянках коли, де юнуе звуження коли (наприклад, при застосуванш старопридатних рейок), с^плення СКД65-Б дозволяе регулювати ширину коли на розширення вщ 1 до 14 мм iз кро-ком розширення 1 мм;
4) на металевих мостах iз плитами БМП юнуе можливють регулювання коли у плаш шляхом поперечного перемщення рейок у межах вщ 1 до 7 мм iз кроком ре-гулювання 1 мм;
5) для розрядки кущово! гнилосп коли з дерев'яними шпалами в зош кривих дшянок iз застосуванням шпал Ш-1-1 i Ш-6.
Технологiя складання колн на дь лянц1 в1дводу розширення колн
На стендi для збирання рейко-шпально! решiтки на довжиш рейки 25 м розкладають шпали Ш-1-1, згщно зi вста-новленою епюрою.
На шпалах до дшянки вщводу розширення укладають скршлення КБ65 i
створюють ширину коли 1520 мм.
На дшянщ вщводу розширення, що налiчуе 33 шпали, розкладають ус елеме-нти скршлення СКД65-Б для створення коли змшно! ширини.
Пщкладки укладають коротшим кш-цем вiд реборди в зовшшню вiд вiсi коли сторону, зболчують вузли закладних бол-тiв, укладають рейки.
Далi слiд користуватись стандартною для вах можливих випадюв схемою монтажу решiтки на вiдводi розширення.
На кожнiй групi шпал як по внутр> шнiй нитщ, так i по зовнiшнiй з польово! i внутршньо! сторони рейки крейдою на шпалах надписуеться величина набору карток мiж рейкою i ребордою пiдкладки. Для цього слщ користуватися стандартною для всх випадив схемою. Згщно з написами лiворуч i праворуч вщ кожно! рейково! нитки на шпалу розкладаються картки.
Оскiльки вiдсутня картка товщиною 1 мм у зош першо! групи шпал, розширення складае не 1, а 2 мм. 1з тих самих мiркувань вщсутня можливiсть створення картками розширення 13 мм. На реш^ дi-лянки, йдучи вщ групи до групи шпал, колiя розширюеться плавно через 1 мм.
На круговш кривш також рекомен-дуеться укладати скршлення СКД65-Б, яке дозволить створити колш шириною 1534 мм, i при поточному утриманнi дозволяе регулювати ширину коли. При цьому пщкладки укладаються коротшим кшцем вщ реборди в зовшшню вщ вiсi коли сторону, а регулюючi картки - в середину коли.
Картки у вузол скршлення слщ ста-вити так, щоб вони спиралися на поверх-ню пщкладки, а не на пщрейкову прокладку.
Пюля цього зболчуються вузли закладних i клемних бол^в. Закладнi болти закручуються на нормативний крутний момент 150 Нм по обох рейкових нитках, а клемш закручуються на нормативний крутний момент 200 Нм - лише по зовш-
шнiй рейковш нитцi.
По внутрiшнiй нитцi клемш болти закручуються iз утворенням люфту 1 мм мiж клемою i поверхнею пiдошви рейки. Послаблення клемних болтiв внутршньо' рейково'' нитки необхщне для полегшення укладання i рихтування решггки на кривих дшянках коли.
За допомогою скршлень СКД65-Б можливо виконувати суцшьне i локальне регулювання ширини коли.
Пщ суцшьним розумiють регулювання ширини коли по всш довжинi криво'!' д^нки, а локальним названо регулювання ширини коли на частиш криво'! дь лянки коли.
Розроблено наступш методики су-цiльного i локального регулювання ширини коли:
-суцiльне регулювання ширини коли на 7 мм за допомогою карток внутршньо!' рейково!' нитки;
-суцiльне регулювання ширини коли на 7 мм за рахунок розвороту тдкладки на 180°;
-суцшьне регулювання ширини коли на 7 мм за допомогою карток зовшшньо' рейково' нитки;
-суцшьне регулювання ширини коли зi скршленням на звуження 14 мм
-локальне регулювання ширини коли на звуження картками скршлення;
-локальне виправлення ширини коли шляхом перезакршлення вузла скршлення СКД65-Б;
Розроблена конструкщя рейкових скршлень для типових залiзобетонних шпал (Ш-1, Ш-6) типу СКД65, що дае можливють складання та регулювання ширини коли у кривих дшянках будь -якого радiусу як в межах кругових, так i перехщних кривих захищена 2 вгтчизня-ними [6, 7] та 2 шоземними [8, 9] патентами на винаходи та корисш модель
Проведено дослщну експлуатащю розроблено'' конструкцп рейкових скршлень на мереж залiзниць Укра'ни.
Технiко-економiчна ефективнiсть
застосування залiзобетонних шпал у кривих з радiусами менше 350 м та розробка норм улаштування та утримання коли для кривих з такими радiусами обгрунтована автором [10], що полягае в першу чергу у переходi з дерев'яних шпал на залГзобе-тоннi, що можливе при застосуванш роз-робленого промiжного скршлення типу СКД65.
Висновки
1. При масовому впроваджеш конструкцп коли на залiзобетонних шпалах, що обгрунтовано технiко-економiчними показниками (термiн служби залГзобетон-но' шпали бiльше за дерев'яну на 62%, а вартють - менше на 46%), сфера застосування залiзобетонних шпал обмежена на кривих дшянках з радiусом менше 350 м через вщсутнють обгрунтованих норм улаштування коли з такою конструкщею.
Зазначене обумовлено, по-перше, тим, що е необхщнють обов'язкового ро-зширення ширини коли в кривих дшянках при вщсутност конструктивного ршення цього питання, а саме, можливосп улаштування коли iз обгрунтованою шириною коли в межах кругових кривих та вщводу розширення в межах перехщних кривих. По-друге, така конструкщя повинна пе-редбачати можливють регулювання ширини коли, яка змшюеться в процес експлуатаци. НарештГ iснуючi на сьогоднi норми ширини коли у кривих дшянках встановлеш для умов вписування застарь лого парку рухомого складу (довгобазш вагони та вантажнi вагони з тривюними вiзками) й тим самим не вщповщають су-часним умовам експлуатаци i задачам по-лшшення якостi коли.
2. Розроблено додатковГ конструкти-внГ вимоги до рейкових скршлень для су-часних умов експлуатаци у кривих дшянках коли.
Розроблеш конструктивы вимоги у повному обсязГ використанГ при розробщ промГжних рейкових скрГплень типу
СКД65 для залiзобетонних шпал.
3. На 0CH0Bi теоретичних розрахун-KiB i дослщно! експлуатаци розроблено! конструкци рейкових скршлень данi ре-комендаци Головному управлшню колш-ного господарства Укрзалiзницi по вико-ристанню скрiплень типу СКД65 на мереж залiзниць Украши i розроблено нор-мативно-технiчний документ Укрзалiзни-цi «1нструкщя 3i складання та поточного утримання коли 3i скршленнями типу СКД65» ЦП-0199.
Список лггератури
1. Говоруха В.В. Механика деформирования и разрушения упругих элементов промежуточных рельсовых скреплений [монография] / В.В. Говоруха - Д.: Лира ЛТД, 2005. - 388 с.
2. 1нструкщя з улаштування та утримання коли залiзниць Украши: ЦП-0269 / Е.1. Даншенко, А.М. Орловський, М.Б. Курган, В.О. Яковлев та mini. - К.: ТОВ «НВП Полирафсервю», 2012. - 456 с.
3. Карпущенко Н.И. Совершенствование рельсовых скреплений / Н.И. Кар-пущенко, Н.И. Антонов - Новосибирск : изд-во СГУПСа. 2003. - 300 с.
4. Циганенко В.В. Аналiз причин сходiв рухомого складу в кривих дшянках коли радiусом до 350 м i розробка конструкцш з метою !х запобiган-ня [Звгг за НДР] / В.В. Циганенко, О.В. Губар - Д.: ДНУЗТ, 2007, - 128 с.
5. Настечик М.П. Дослщження екс-плуатацшних характеристик дiлянок коли зi скрiпленням типу АРС-4 та визна-чення напружено-деформованого стану коли [ЗвГт за НДР] / Настечик М.П., Риб-кГн В.В. Андреев В.С. та шш. - Д.: ДНУЗТ, 2008, - 33 с.
6. Пат. 31032 Украша МПК7: E 01 B 9/44 Рейкове скрiплення № 200712086; заявл. 01.11.2007, опубл. 25.03.2008,
Бюл. №6.
7. Пат. 35693 Украша МПК7 Е 01 В 9/44 Комплект регулюючих елементiв № 200807464; заявл. 30.05.2008, опубл. 25.09.2008, Бюл. №18.
8. Пат. 2398923 Российская федерация, МПК7 Е 01 В 9/44 Рельсовое скрепление № 2008120277/11; заявл. 21.05.2008; опубл. 10.09.2010, Бюл. №25.
9. Пат. 79103 Российская федерация, МПК7 Е 01 В 9/44 Рельсовое скрепление / № 2008120213/22; заявл. 21.05.2008; опубл. 20.12.2008, Бюл. №35.
10. Губар О.В. Обгрунтування норм улаштування та утримання коли для кривих з радiусами менше 350 метрiв: дис. канд. тех. наук: 05.22.06 / Губар Олексш Васильович. Д., 2011. - 240 с.
Анотацн:
В робот1 розглянуто загальт пштання обгрунтування основних вимог до розд1льних скршлень для кривих д1лянок коли рад1усом менше 350 м з метою розробки конструкци рейкових скршлень з мож^в^™ складання та регулювання ширини коли як у межах кругових, так 1 перехщних кривих для типових залiзобетонншх шпал та розробка рекомендацп з1 складання та поточного утримання коли у таких кривих.
В работе рассмотрены общие вопросы обоснования основных требований к раздельным скреплениям для кривых участков пути радиусом менее 350 м с целью разработки конструкции рельсовых скреплений с возможностью устройства и регулирования ширины колеи как в пределах круговых, так и переходных кривых для типовых железобетонных шпал и разработка рекомендации по устройству и текущему содержанию пути в таких кривых.
The present thesis grounds the basic requirements of the rail clips for track for curves with radiuses less than 350 m with the purpose of development of construction the rail clips device with the option of setting railway gauge within the ambit of both circular and transition curves for typical concrete ties with grounds the standards of conformation and maintenance of track in such curves.
