CC BY
39
УДК 625.143.5
ДАН1ЛЕНКО Е.1. , д.т.н., професор, (ДЕТУТ); ТВЕРДОМЕД В.М., к.т.н., (ДЕТУТ); БОЙКО В.Д., к.т.н., (ДЕТУТ).
Поздовжня стшк1сть сучасних конструкц1и верхньо! будови коли
При застосуванш температурно-напружено'1 конструкцп безстиково! колп виникають велию поздовжнi температурнi сили при у зв'язку iз змiною температури навколишнього середовища. Цi сили ма-ють основний вплив на поздовжню стш-кiсть колп, тому умовi забезпечення по-здовжньо! стiйкостi особлива увага придь ляеться при безстиковiй конструкцп колп та бiльш суворi вимоги висуваються до конструкцп рейкового скршлення.
Очевидно, що вiд того, наскшьки точно можуть бути визначенi сили угону в рейкових пл^ях безстиково'1' колп, зале-жить точнiсть визначення 1х стiйкостi, тобто точнiсть визначення параметрiв, що забезпечують безпеку руху поiздiв.
Поздовжня стiйкiсть рейково'1 колп буде забезпечуватися в тому випадку [1], якщо сумарнi поздовжнi сили угону рейки (поздовжня сила вщ пружного вигину
пр
рейки рзг , розподiлена гальмiвна сила
ср
р ^ , розподшена температурна сила
гальм
рР03) не будуть перевищувати сили опору поздовжньому перемщенню, яка за-безпечуються рейковими скршленнями:
X РУгоН+темп = тах(рр + рСРаЛьм) + рГ £ [с; ] +
2 • Ян'
Кз • 1бп
„„ Г пог\ Г
де К\=к
допустимий погон-
ний опiр рейково'1 нитки, що забезпечу-еться скршленням (кН/м). Величини г -розрахункового погонного опору поздов-жньому перемiщенню пiдошви рейки по основi для сучасних типiв скрiплень при-йнятi на основi працi [2], таблиця 1.
Таблиця 1. - Погонний отр поздовжньому перемщенню пщошви рейки по основi
Тип скрплення Допуст^мий погоннии\ опiр рейков« нитки \ КБтах КБтт КПП-1 КПП-5 Пендрол Фосло
1 пюра шпал 680 шт/км, .с ], кн/м 16,5 11,7 12,2 14,2 19 16,8
1 пюра шпал 840 шт/км, с ], кн/м 18,1 12,8 13,3 15,5 20,8 18,4
¡бп - довжина безстиково! плiтi, м; у поздовжнш площинi були проведенi тео-
' ретичнi розрахунки на основi яких побудо-кн - величина опору поздовжньому • ™ д,-
н ^ м ■> ванi графiки залежносп поздовжнiх уга-
перемiщенню рейково! плт в накладках няючих сил вщ експлуатацiйних умов,
стику, кН^. режимiв ведення по'1'зда та конструкцп
Для анaлiзу роботи безстиково! колii 3 верхньо! будови колii (рисунок 1 - 3). рiзними конструкцiями рейкових скрiплень
2 о: £
(Я
Кбтах
Ебтт ЕПП-1 КПП-5
Еонструкщя скршлення
Пендр ол
Фоссло
1840 шт/км, 90 км/год, 4500 т ■ 1680 шт/км, 90 км/год, 4500 т
■ 1840 шт/км, 90 км/год, 2500 т ■ 1680 шт/км, 90 км/год, 2500 т
Рисунок 1. - Д^чи уганяючи сили при службовому гaльмувaннi вантажного по'1'зда
К 011135
К 6111111
КПП-1 КПП-5
Конструкция скршлення
Пендрол
Фоссло
1840 шт/км, 90 км/год, 4500 т ■ 1680 шт/км, 90 км/год, 4500 т
■ 1840 шт/км, 90 км/год, 2500 т ■ 1680 шт/км, 90 км/год, 2500 т
Рисунок 2. - Д^чи уганяючи сили при екстреному гальмуванш вантажного по'1'зда
Кбтах Ебтт ЕПП-1 ЕПП-5
Еонструкщя скршлення
Пендр ол
Фоссло
1840 шт/км, 90 км/год, 4500 т 11840 шт/км, 90 км/год, 2500 т
11680 шт/км, 90 км/год, 4500 т 11680 шт/км, 90 км/год, 2500 т
Рисунок 3. - Д^чи уганяючи сили при рекуперативному гальмуванш
вантажного по'1'зда
На основi проведених розрахункiв можна встановити процентне стввщно-шення уганяючих сил, яю формують величину сумарно'' поздовжньо'' уганяючо'' сили при русi вантажного по'зда вагою 4500 т iз швидкiстю 90 км/год (рисунок 4).
Рисунок 4. - Стввщношення формуючих сумарну поздовжню уганяючу силу при безпщкладковш конструкци коли з рейко-вими скрiпленнями КПП-5 та епюрою ук-ладання шпал 1840 шт/км: а - при служ-бовому гальмуванш; б - при екстреному гальмуваннi; в - при рекуперативному гальмуванш; 1 -сила вщ пружного вигину рейки; 2 -гальмiвна сила; 3 -температурна сила.
Як видно з рисунку 4 поздовжня уганяюча сила вщ пружного вигину рейки мае не значний вплив на формування ве-личини сумарно'' поздовжньо'' сили та в процентному стввщношенш при безпщк-ладковiй конструкци коли знаходиться в межах 5% - 9%.
Поздовжш гальмiвнi сили в бшьшш мiрi впливаю на формування величини сумарно'1' поздовжньо'1' сили угону та зале-жать вщ ваги рухомого екшажу i швидко-стi руху. Процентне спiввiдношення галь-мiвноi сили вiд сумарно'' поздовжньо'1 сили
угону залежить вiд режиму ведення по'зда (рисунок 4) та достигае найбшьшого сшв-вiдношення - 48 %, при рекуперативному гальмуванш. На величину поздовжньо' га-льмiвноi сили при рекуперативному гальмуванш в значнiй мiрi впливае поздовжнш ухил праси. При русi вантажного по'зда iз швидкiстю 90 км/год та вагою 4500 т на спуск з крутим ухилом при застосуванш рекуперативного гальмування втрачаеться поздовжня стшкють рейково' коли, як при пщкладковш так i при безпiдкладковiй конструкци коли з епюрами укладання шпал 1840 шт/км, 1680 шт/км.
Найбшьший вплив на формування величини сумарно'' поздовжньо'' уганяю-чо'' сили впливае поздовжня температурна сила (рисунок 4), яка являеться функшею вщ величини iнтервалу змши температури плiтi вiдносно температури закршлення та поздовжньо'' жорсткостi вузла рейкового с^плення Р^ = / (А/, Суз).
На основi отриманих результатiв ро-зрахункiв поздовжньо'' стiйкостi можна зробити аналiз роботи пщкладково! та безпщкладково!' конструкци коли з епюрами укладання шпал 1840 шт/км i 1680 шт/км за наступними показниками: змша забезпеченосп поздовжньо'' стшкос-тi коли при змЫ конструкци коли з пщ-кладково'' на безпiдкладкову; змiни величини погонного опору рейково'' нитки по пiдошвi рейки Аг при змш конструкци коли та епюри шпал; змiни дiючих поздо-вжшх сил угону при рiзних режимах га-льмування: службовому АРугонусл, екстре-
ному
АР
АР
угону ек.
рекуперативному
угону рек.
Аналiз порiвняння вказаних характеристик дозволяе зробити наступш ви-сновки:
- поздовжня стшюсть рейково'' коли при безпiдкладковiй конструкци коли при русi вантажного по'зда вагою 4500 т iз швидюстю руху 90 км/год та рiзних ре-
жимах гальмування на цiлому на 5% мае бшьшу забезпеченiсть (таблиця 2) порiв-няно з пiдкладковою конструкцiею колп;
- величина погонного опору рейкових ниток при змiнi епюри шпал з 1840 шт/км до 1680 шт/км зменшуеться при усiх видах скршлень приблизно на 8-9%;
- сумарш дiючi поздовжнi сили угону рейкових ниток (температурш вщ ви-гину i гальмування) при службовому та екстреному гальмуваннях пасажирських i вантажних поiздiв не перевищують сил погонного опору, що забезпечуються скрiпленнями при всiх конструкщях колп, якi розглянутi в розрахунках. Поздовжня
стiйкiсть рейково1 колп може бути втра-чена при тдкладковш конструкцп рейко-во'1' колп з скршлення КБ з середнiм зу-силлям затискання клем та безтдкладко-вiй конструкцп колп з скршленням КПП-1 при русi пасажирського по'1'зда масою 1600 т iз швидюстю руху 160 км/год при екстреному гальмуванш.
- найгiршi умови для рейкових ниток по д^чим поздовжшм силам угону ство-рюються в екстремальних умовах при су-мюнш дп вигину рейок вiд колюного на-вантаження, температурних сил i рекуперативного гальмування.
Умови стшкосп Режими га-льмування Пiдкладкова конструкщя колп Безтдкладкова конструкщя колп
,ейковi скршлення
КБ max КБ п^ КПП-1 КПП- 5 Пенд-рол Фосс- ло
Епю] ра шпал 1840 шт/км
Процентна забезпе-чешсть поздовжньо1 стiйкостi рейково"1 колп, % службове 131 127 128,4 129 131 130
екстрене 122 115 116,3 119 124 121
рекуператив-не 91 72,1 75,18 83,4 96,3 90,6
Процентна забезпе-ченiсть поздовжньо1 стшкосп рейко- шпально"1 решiтки, % службове 149 162 161 156 143 148
екстрене 143 155 154,5 149 136 142
рекуператив-не 121 133 132,1 127 114 119
Епю] ра шпал 680 шт/км
Процентна забезпе-ченiсть поздовжньо1 стiйкостi рейково"1 колп, % службове 129 126 128 129 130 128
екстрене 120 113 115 117 122 119
рекуператив-не 86 66,4 70 79 92,4 85,8
Процентна забезпе-ченiсть поздовжньо1 стiйкостi рейко- шпально"1 реш^ки, % службове 148 161 160 154 141 146
екстрене 140 153 152 147 134 139
рекуператив-не 116 128 128 122 109 114
Таблиця 2. - Процентна забезпечетсть поздовжньо!' стшкосп рейково!' коли
Висновки
1. Промiжне рейкове скрiплення типу КПП-1 не в достатнiй Mipi забезпе-чуе поздовжню стiйкiсть коли в тих MiC-цях, де поряд i3 пружними та температур-ними силами д^ть гальмiвнi сили при екстреному та рекуперативному гальмуванш великовагових вантажних поiздiв чи пасажирських поiздiв вiд швидкостi 160 км/год.
2. Значний вплив на величину роз-подшено! гальмiвноi сили мае поздовжнш ухил коли на якому проводиться гальму-вання. Так при гальмуванш вантажного по'1зда вагою 4500 т на ухилi 10 %о поздо-вжня стiйкiсть рейкових ниток буде втра-чена при кожнш з розглядуванiй констру-кци рейкових скршлень.
3. Скрiплення типу КБ при середнш величинi затягування клемних бол^в не забезпечуе в достатнш мiрi поздовжню стiйкiсть рейкових пштей вiд сумюно! ди поздовжнiх температурних, пружних та гальмiвних сил при екстреному та рекуперативному гальмуванш вантажного по'1зда вагою 4500 т.
4. Вагомий вплив на загальну уга-няючу силу являе поздовжня розподiлена гальмiвна сила по'1зда тому наявшсть угону коли перш за все буде прослщковува-тися на гальмiвних дiлянках.
5. Найкращi показники поздовжньо'1 стiйкостi коли забезпечуються при засто-суваннi пружних рейкових скршлень Pandrol та Vossloh де при силi притискан-
ня одше! клеми в межах 13-14 кН застосо-вуються пiдрейковi прокладки з досить великим коефщентом тертя по пiдошвi рейки.
Лiтература
1. Даншенко Е.1. Правила розрахункiв залiзничноi коли на мщисгь i стiйкiсть / Даи-ленко Е.1., Рибкiн В.В. - К.: Транспорт Украь ни, 2005. - 118 с.
2. Даншенко Е.1. Дослiдження промж-них рейкових с^плень для затзобетонних шпал на витриватсть при впливi циклiчного навантаження / Е.1. Данiленко, В.М. Твердо-мед, О.М. Жученко // Збiрник наукових праць Кивського унiверситегу економки i технологий транспорту. - 2005. Вип. - 7. С. - 28-37.
Анотацн:
В статье изложены теоретические расчеты с определения горизонтальных продольных сил при подкладочной и безподкладочной конструкции пути. На основе полученных величин сил, выполнена оценка продольной устойчивости пути.
У стат1 викладеш теоретичш розрахунки з визначення горизонтальних поздовжшх сил при шдкладковш та безпвдкладковш конструкцп коли. На основ1 отриманих величин сил, виконана оцш-ка поздовжньо! стшкосл колт
The article presents the theoretical calculations to determine the horizontal longitudinal forces in lining and nonlining way design. Based on the values of strength the longitudinal way stability is evaluated.
