CC BY
257
48
Проблематика транспортных систем
Библиографический список
1. Кожевников С. Н., Перфильев П. Д. Карданные передачи. - Киев: Техника, 1978. - 264 с.
2. Павленко А.П. Кинематика карданной передачи с упругими сочленениями и переменными углами излома валов. - М.: Известия вузов машиностроения. - 1968. -№ 9. - С. 16-20.
УДК 625.033.3 Е. Н. Мельникова
РАБОТА ПРИКРЕПИТЕЛЕЙ ПРОМЕЖУТОЧНЫХ РЕЛЬСОВЫХ СКРЕПЛЕНИЙ В БЕССТЫКОВОМ ПУТИ
Необходимость повышения скоростей движения и расширение полигона применения бесстыкового пути предъявляют новые повышенные технические требования к конструкции промежуточных рельсовых скреплений. К важнейшим из них относится обеспечение надежной, постоянной связи рельсов со шпалами, что позволит сохранить стабильность положения рельсовых нитей в плане в межремонтный период.
бесстыковой путь, промежуточное рельсовое скрепление, прикрепители.
Введение
В последние годы широкое применение получило железобетонное подрельсовое основание, что, однако, заметно повысило жесткость пути и увеличило уровень вибраций в балластном слое. В результате увеличилась интенсивность накопления неравномерных остаточных осадок пути. Известно, что средние значения динамических нагрузок на основную площадку земляного полотна при замене деревянных шпал железобетонными возросли [1]. Это вызвано увеличением модуля упругости рельсового основания, так как жесткость шпального не изменялась.
1 Особенности работы прикрепителей в бесстыковом пути
Широко применяемое в бесстыковом пути скрепление КБ многодетально, материалоемко, с жесткой клеммой. В предшествующем ему скреплении марки К вместо шурупов установили закладные болты. Технические решения для повышения надежности и долговечности скрепления КБ (применение двухвитковых шайб, резиновых прокладок-амортизаторов и др.) не привели к уменьшению жесткости конструкции узла. Повышенная жесткость КБ приводит к его быстрому расстройству, снижению нажатия
2006/3
Proceedings of Petersburg Transport University
Проблематика транспортных систем
49
клемм и, соответственно, к уменьшению погонных сопротивлений продольному сдвигу рельсов.
Для обеспечения нормативной затяжки гаек клеммных болтов необходимо производить их подтяжку машинами после наработки тоннажа не более 20-25 млн. т. При подкручивании вручную периодичность подтягивания возрастает вдвое [2].
Для снижения жесткости разработаны подрельсовые и нашпальные прокладки. Эффективность их применения в значительной степени зависит от усилия прижатия рельса к шпалам, то есть момента затяжки клеммных и закладных болтов, при увеличении которого жесткость повышается, при уменьшении - понижается. При снижении затяжки до определенного уровня скрепление перестает работать как единое целое, резко увеличивается выход из строя элементов. Момент затяжки гаек закладных и клеммных болтов определен в нескольких нормативных документах, согласно которым интервал моментов затяжки гаек для клеммных болтов составляет от 10 до 24 кг-м; для закладных - от 7 до 22 кг-м.
В процессе эксплуатации наибольший выход узлов скреплений наблюдается в зонах уравнительных пролетов и на концах рельсовых плетей. В этой зоне вследствие повышенной динамики взаимодействия и при изменении длин в зависимости от годовых перепадов температур и температуры закрепления периодичность подтягивания гаек клеммных болтов вдвое выше, чем в средней части плети [2]. При этом почти 60% работ по текущему содержанию пути приходится на подтягивание гаек клеммных и закладных болтов, на замену дефектных элементов скреплений и выправку в зоне уравнительных пролетов.
Одним из технических решений наряду с уменьшением числа уравнительных пролетов является замена жестких скреплений упругими. При этом усилия прижатия рельсов к основанию должны быть не менее 20 кН. Периодичность подкручивания гаек должна сократиться не менее чем в два раза.
2 Эксплуатационная оценка работы прикрепителей в конструкции бесстыкового пути
В работах Г. М. Шахунянца была установлена расчетная зависимость для определения коэффициента снижения монтажных усилий в болтах под воздействием поездной нагрузки, который является отношением величины падения монтажных сил к монтажным усилиям. Величина падения монтажных сил зависит, в том числе, от скорости движения поездов, степени натяжения болтов, типа подвижного состава, разновидностей подрельсового основания, модуля его упругости, неровностей на рельсах и др.
Для исследования изменения усилий прижатия закрепителей велось наблюдение за их работой на нескольких опытных участках бесстыкового пути со скреплениями АРС-4 и ЖБР-65 Северной и Октябрьской железных
ISSN 1815-588 X. Известия ПГУПС
2006/3
50
Проблематика транспортных систем
дорог. Измерения выполнялись на 16 опытных участках длиной по 100 м каждый. Участки располагались на прямых и кривых различного радиуса. В качестве контрольных были приняты участки со скреплением КБ-65 с разными условиями эксплуатации по грузонапряженности и различными скоростями движения поездов.
На опытных участках с бесподкладочным рельсовым скреплением ЖБР-65 после пропуска 70 млн.т брутто в круговой кривой наблюдается снижение усилия затяжки 20% прикрепителей по сравнению с периодом начала эксплуатации.
На участках бесстыкового пути со скреплением АРС-4 на прямых участках усилие затяжки стабильно, ослабление происходит в пределах переходных и круговой кривых в среднем до 15% от величины монтажного усилия.
На участках со скреплением КБ-65 ослабление достигает 30% при условии, что не производилась периодическая подтяжка болтов.
3 Усилия, возникающие в зоне болтовых отверстий
При ослаблении затяжки клеммных и закладных болтов скрепления КБ-65 болтами дополнительно воспринимаются усилия, возникающие при смещении подкладки. Болт начинает работать не только на выдергивание, но и на изгиб. Во время эксплуатационных наблюдений было замечено явление механического износа болта в зоне подкладки.
По наблюдениям Г. Е. Андреева, величина износа болтового отверстия в направлении оси шпалы соразмерна износу вдоль оси пути. Это свидетельствует о наличии горизонтальных воздействий подвижного состава на рельсовую нить в поперечном к оси пути направлении. Поскольку износу подвергается та часть периметра болтового отверстия подкладки для закладного болта, которая обращена к оси пути, следует сделать вывод об определяющей роли рамных давлений и инерционных сил в процессе взаимодействия пути и подвижного состава в горизонтальной плоскости.
Таким образом, кроме растягивающих напряжений, можно предположить о возникающих изгибных напряжениях в поперечном оси пути направлении.
Рассчитаем размеры напряжения изгиба для обычных условий эксплуатации. При расчете воздействие подвижного состава оценивается горизонтальным поперечным усилием, равным 2 тоннам (при упругом прогибе рельса, пропорциональном h = 1). Тогда
М P • a
s -= ,
W W
где P - поперечная сила, воспринимаемая одним болтом, равная 4P/4; а - плечо изгибающего момента, примем а = 4,0 см;
2006/3
Proceedings of Petersburg Transport University
Проблематика транспортных систем
51
wx - момент сопротивления болта,
.3
Ш
я- r
4
где r - радиус диаметра болта М22х75.
Значение поперечной силы распределяется между всеми закладными болтами на шпале, то есть для скрепления КБ-65 - между четырьмя болтами:
4 P = H-k-l-h,
где H- горизонтальное поперечное усилие;
k - коэффициент относительной жесткости рельсового основания и рельса, определяемый по формуле:
k = 4
и
4 - E -1
где и - модуль упругости,
b - h
и = c-----,
l
здесь c - характеристика упругого основания, называемая коэффициентом постели, кг/см3;
l - расстояние между осями шпал, l = 53 см;
b - средняя ширина шпалы в зоне подкладки, b = 16,5 см
h - средняя толщина шпалы в зоне болтового отверстия, h = 19,3 см;
E - модуль упругости рельсовой стали, E = 2,1-106 кН/см2;
I - момент инерции поперечного сечения рельса относительно горизонтальной оси, проходящей через центр тяжести; для рельса типа Р65 I = 569 см4.
Таким образом:
и = 4-16,5-19,3/53 = 24,03 кг/см2; k = (24,03/(4-2,1-106-569))1/4= 0,00842 см-1; wx = я-1,13/4 = 1,402 см3;
4P=2000-0,008425-1-53 = 893,05 кг; s = 893,05-4/(4-1,402) = 636,98 кг/см2 .
Получившееся изгибное напряжение меньше допускаемого [s] = = 2400 кг/см2.
ISSN 1815-588 X. Известия ПГУПС
2006/3
52
Проблематика транспортных систем
Заключение
Обеспечить стабильную, долговременную работу болтов скрепления можно только при периодической подтяжке болтов и проведении плановопредупредительной выправки.
Результаты длительных наблюдений за работой конструкции бесстыкового пути с различными типами промежуточных рельсовых скреплений позволят разработать дифференцированные нормативы технического обслуживания пути с различными видами промежуточных скреплений в зависимости от условий эксплуатации.
Библиографический список
1. Бесстыковой путь и длинные рельсы / В. Г. Альбрехт, Е. М. Бромберг, К. Е. Иванов и др. - М.: Транспорт, 1967. - С. 258.
2. Виногоров Н. П. Некоторые проблемы бесстыкового пути // Путь и путевое хозяйство. - 2000. - №3. - С. 26-27.
Общетехнические и социальные проблемы
УДК 628.3
Д. Н. Бухарина
СНИЖЕНИЕ АНТРОПОГЕННОЙ НАГРУЗКИ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ ЗА СЧЕТ УТИЛИЗАЦИИ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ И ПРИРОДНЫХ ВОД, СОДЕРЖАЩИХ ГИДРОКСИДЫ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ И АЛЮМИНИЯ
Рассмотрена возможность применения осадков сточных и природных вод при производстве строительных материалов, а именно: пигмента для глазурей, керамического кирпича, жаростойкого легкого бетона и пенобетона.
осадки сточных и природных вод, железо, алюминий, строительные материалы.
Введение
Технологии утилизации осадков сточных и природных вод с получением полезных продуктов в настоящее время практически не используются в силу многообразия входящих в состав отходов компонентов и их не-изучености. В основном осадки сточных вод размещают на полигоне, а осадки природных вод разбавляют и сбрасывают в водные объекты [1], [2].
2006/3
Proceedings of Petersburg Transport University
