CC BY
49
УДК 625.151.2.001.4
А. М. ОРЛОВСЬКИЙ, В. П. ГНАТЕНКО, К. В. МОЙСЕСНКО (ДПТ)
РЕЗУЛЬТАТИ НАТУРНОГО ВИПРОБУВАННЯ НА М1ЦН1СТЬ СТР1ЛОЧНОГО ПЕРЕВОДУ ТИПУ Р65 МАРКИ 1/9 ПРОЕКТУ 65109Ж-01
Наведено результати натурного випробування на мщшсть стршочного переводу типу Р65 марки 1/9 проекту 65109Ж-01.
Изложены результаты натурного испытания на прочность стрелочного перевода типа Р65 марки 1/9 проекта 65109Ж-01.
The results of full-scale test of the strength of the switch type R65, mark 1/9 of the design 65109Zh-01 are presented.
Стршочний перевщ типу Р65 марки 1/9 проекту 65109Ж-01 — це один iз перших сучасних переводiв, запроектованих та виготовлених в Укра!ш.
Геометричш параметри переводу та основш вимоги до його конструкци розроблеш кафедрою «Колiя та колшне господарство» ДИТу, а конструкторська документащя на ме-талевi частини та залiзобетоннi бруси — Науко-во-конструкторським технолопчним бюро ко-лiйного господарства Укрзалiзницi. Дослiдний перевiд виготовлено ВАТ «Дншропетровський стрiлочний завод», залiзобетоннi бруси - ВАТ «Коростенський завод залiзобетонних шпал», пружнi клеми типiв КП-2 i КП-3 - ВАТ «Меха-нiка».
У порiвняннi з аналогом — стршочним переводом проекту 2215, що масово використовуеть-ся на мереж залiзниць, — перевщ проекту 65109Ж-01 вiдрiзняеться такими особливостями: - збшьшена вiдстань мiж брусами (табл. 1);
Таблиця 1
Максимальш та мшмальш вiдстанi м1ж брусами в рпних частинах переводу, мм
Стршочний перевщ проекту
Частина переводу 65109Ж-01 2215
max min max min
Стршка (без флюгерного прогону) 594 555 560 520
З'еднувальна частина 576 520 497
Хрестовина 560 555 503
- гостряк гнучкого типу;
- збшьшений рад1ус перевщно! криво! до 204 075 мм (у проект 2215 - 200 060 мм);
- суцшьнолита хрестовина;
- пружне пром1жне кршлення;
- контррейковий вузол з незалежним крiп-ленням контррейки;
- тдкладки з виштампуваними ребордами;
- збшьшена ширина коли в межах стршки та перевщно! криво! по боковому напрямку до 1 530 мм (у проект 2215 - 1 524 мм).
Ц вщмшносп й викликали потребу в про-веденш випробування нового стрiлочного переводу на мщшсть.
МЕТОДИКА ПРОВЕДЕННЯ ВИПРОБУВАННЯ ТА ОБРОБКИ ДАНИХ
Стршочний перевщ, що випробовувався, був укладений на головнш колi! однiе! зi стан-цiй Приднiпровсько! залiзницi. На початок ви-пробування по ньому було пропущено близько 500 тис. т вантажу брутто. Стан переводу на початку та протягом випробування вщповщав вимогам чинно! на той час «1нструкци по устрою та утриманню коли залiзниць Укра!ни» (ЦП/050) [1]. Знос металевих частин був вщсу-тнiй.
Показники напружено-деформованого стану переводу визначалися пiд дiею спецiального дослiдного по!зда. Для реалiзацi! швидкостей до 80 км/год вш був сформований з двох елект-ровозiв серi! ВЛ8, двох порожшх та двох заван-тажених щебенем пiввагонiв на вiзках моделi 18-100 (навантаження на вюь порожнього шв-вагона - 5,5 т, першого завантаженого -17,9 т, другого - 24,0 т). Для швидкостей бшьше 80 км/год як дослщний по!зд використовувався один локомотив серi! ЧС2.
По!здки виконувалися човником (туди i назад) зi швидкостями 5, 20, 40, 60, 80, 100, 120 км/год по прямому напрямку та 5, 15, 25, 40, 50 - по боковому. З кожною швидюстю бу-ло зроблено вщ 8 до 20 за!здв (половина за!з-
© Орловський А. М., Гнатенко В. П., Мойсеенко К. В., 2010
дiв у протишерстному напрямку (ПРШ), половина — у пошерстному (ПТТТ))
Вiдповiдно до рекомендацiй, розроблених експертами V комюи Оргашзаци сшвроб^ниц-тва затзниць, пiд час випробування визначали-ся такi характеристики взаемодп рухомого складу та елемеппв дослiдного стршочного переводу:
- напруження (рамш рейки, гостряки, рейки з'еднувально! частини, незалежна контррейка);
- вертикальнi сили, що дiють на рейки;
- горизонтальш та вертикальнi перемiщення рейкових елемеппв.
Крiм наведених вище показниюв, були ви-значенi горизонтальнi сили взаемодп рухомого складу та переводу, горизонтальш перемщення брусiв, напруження в спещальних пiдкладках, що укладаються в межах незалежно! контррейки, та вертикальна жорстюсть переводу.
Допустимi величини сил, деформацiй та на-пружень в елементах стрiлочного переводу становлять:
1. Напруження в кромках, МПа:
- гостряки....................275;
- контррейки................330;
- решта елеменпв...........250.
2. Вертикальш сили взаемодп колеса та рейки в межах стршки та з'еднувально! частини, кН..........................................200.
3. Перемщення рейкових елеменпв, мм:
- вертикальш.................10;
- горизонтальш...............4.
Допустимi напруження в спещальних шд-кладках, що укладаються в межах незалежно! контррейки, визначались з таких мiркувань. Ц шдкладки виготовляються з листово! стат марки СтЗпс або СтЗсп. Згiдно з [2], для листового прокату товщиною 20 мм зi сталi марок СтЗпс i СтЗсп умовна границя плинностi (с0,2) стано-вить не менше 235 МПа. Тому, з урахуванням коефiцiенту запасу вщповщно до [3], допусти-ме напруження для тако! сталi шд час вигину складае 200 МПа.
Мюця встановлення приладiв визначалися на пiдставi аналiзу напружень у зовшшшх кромках пiдошов рейок, одержаних шд час спроб-них по!здок дослiдного по!зда по переводу з рiзними швидкостями (прилади встановлюва-лися в 20 перерiзах по довжиш переводу, по!зд рухався зi швидкостями 20...80 км/год по прямому напрямку та 20, 40 км/год — по боковому). Остаточш схеми установки приладiв по прямому i боковому напрямках дослщного переводу наведеш на рис. 1 (прилади «Пк» розмщували-ся на тих шдкладках, де закiнчуеться пряма ча-стина контррейки та починаеться !! вщхилен-ня). Бiльш детально мюця установки приладiв «Гк» та «Пк» показано на рис. 2.
Для реестрацп напружень у металевих час-тинах переводу й вертикальних сил, що пере-даються вщ колiс на рейки, використовувались тензорезистори типу КФ5П1 прямокутш з базою 20 мм та номшальним опором 200 Ом
ШХ 7о Г—
ПГБ| Гк | Пк
Умовш позначення:
— прилад для вим1рювання вертикальних сил, що дшть на рейков1 елементи;
— прилади для вим1рювання напружень, в1дпов1дно, в кромщ тдошви та головки рейки;
— прилади для вим1рювання, вщповщно, вертикальних [ горизонтальних перемщень рейки;
— прилад для витрювання горизонтальних перемщень бруса;
— прилади для вим1рювання напружень, вщповщно, в неробочш граш контррейки та на верхнш поверхш спещально! стршочно! тдкладки
Рис. 1. Схеми установки прилад1в: а) по прямому напрямку переводу; б) по боковому
(ТВ 3.06 Украши 7710-0001-93). Для визначен-ня напружень у пiдошвi рейки та гостряка тен-зорезистори наклеювалися в межах внутр> шньо! та/або зовшшньо! кромок (на вiдстанi 5...7 мм вiд кромки). Парний номер приладу означае, що вiн розташований на внутрiшнiй кромцi, непарний - на зовшшнш.
Рис. 2. Розташування прилад1в у межах незалежно! контррейки
Вертикальш сили визначалися за методикою Котевипробувально! ГНДЛ (КГНДЛ) Д11Ту, горизонтальш сили розраховано за методом д-ра техн. наук О. П. Сршкова. Деформацп рей-кових елементiв стршочних переводiв та брусiв визначалися за допомогою прогиномiрiв типу ЦНИИ.
Процеси рееструвалися шлейфовими осци-лографами типу Н-010 на осцилографний патр iнформацiйно-вимiрювальним комплексом ва-гона-лаборатори КГНДЛ, що розмщувався по-близу дослщно! дiлянки.
Статистична обробка одержаних результапв базуеться на твердженнi, що у бшьшосп випад-кiв показники напружено-деформованого стану переводу — це випадковi величини, якi пщпо-рядковуються закону нормального розподшу (якщо закон розподшу в^^зняетъся вiд нормального — у цьому випадку аналiзуються тшьки екстремальнi експериментальнi значения).
Показания кожного приладу об'еднувалися в окремi вибiрки залежно вiд швидкостi дослщ-ного по!зда, його напрямку руху (ПРШ або ПШ), типу рухомого складу та навантаження на вюь.
Даш, одержат тд час руху по!зда по прямому напрямку, об'еднувались у вiдповiднi ви-бiрки для кожного з екiпажiв без розподшу на окремi осi. Для бокового напрямку показання,
одержат тд впливом перших та других за на-прямком руху по!зда осей вiзкiв вагонiв, об'еднувались у рiзнi вибiрки, а вплив кожно! ос електровоза на перевiд розглядався окремо.
Для кожно! тако! вибiрки за стандартною методикою визначались основнi характеристики випадково! величини: статистичнi середне значення (математичне сподiвання) та середне квадратичне вiдхилення. Цi величини викорис-товувалися для розрахунку максимальних ймо-вiрних значень показникiв напружено-дефор-мованого стану переводу при прийнятому в розрахунках коли на мщнють рiвнi ймовiрностi неперевищення 0,994 [4].
Одержанi результати узагальнювались окремо для стршки, з'еднувально! частини та хрес-товини вщповщно до типу рухомого складу та його швидкосп за таким алгоритмом: спочатку для кожного приладу визначалось найбшьше значення по групах осей, далi - найбiльше з обох напрямюв (ПШ та ПРШ), i на останку ви-значався прилад з найбiльшим максимальним ймовiрним (або спостереженим) значенням, яке й порiвнювалося з вiдповiдною допустимою величиною.
За винятком деяких застережень, наведених у текст статтi, ус висновки, поданi нижче, сто-суються тiльки максимальних ймовiрних значень величин.
НАПРУЖЕНО-ДЕФОРМОВАНИЙ СТАН ПЕРЕВОДУ П1Д ЧАС РУХУ ДОСЛ1ДНОГО
ПО1ЗДА ПО ПРЯМОМУ НАПРЯМКУ
Одержат найбiльшi максимальт ймовiрнi величини (з вiдповiдними середтми значення-ми) дослiджуваних параметрiв вщповщно до типу екшажа та швидкосп його руху наведено в табл. 2 - 5.
Для вех показниюв та екiпажiв спостерпа-еться певне зростання величини зi збшьшенням швидкостi. Змiна швидкостi з 20 до 80 км/год призводить до збшьшення напружень, вертика-льних сил та перемщень на 5.30 %, а горизо-нтальних сил та перемщень рейок i брусiв в 1,4.2,2 разу. Зi збiльшенням навантаження на вюь абсолютш величини напружень, сил та перемщень теж збшьшуються — найбiльшi значення одержано тд впливом локомотива серп ВЛ8 та шввагона з навантаженням на вюь 24 т.
Напруження в рейкових елементах. На-пруження в рейках визначалися в неробочш кромщ головки та в обох кромках пщошви. Напруження в неробочш кромш головки викорис-товувались лише для визначення горизонтально! сили, що дiе на рейки, тому як самостшна величина не анатзувалися. Щодо кромочних
напружень: незалежно в1д типу ек1пажа та швидкост найбшьш1 напруження завжди спо-стер1галися в зовшшшх кромках рейок — вони
перевищували напруження у внутршшх кромках в середньому на 25 %, хоча в деяких випад-ках р1зниця доходила до 100 %.
Таблиця 2
Середш (ст) та максимальш ймов1рм1 (стЦ^) величини напружень у рейкових елементах, одержат тд час руху дослiдмого поТзда по прямому напрямку, МПа
Рухомий склад
Швидюсть руху, км/год
5 20 40 60 80 100 120
_ _
ст тах ст тах ст тах ст тах ст тах ст тах ст тах
Рамт рейки
ВЛ8 97,2 124,6 91,4 126,0 88,2 121,0 92,6 131,7 86,0 127,7 — — — —
Порожнш тввагон — — 37,1 55,3 37,5 60,4 46,3 71,0 33,4 69,2 — — — —
Шввагон 17,9 тМсь — — 65,3 87,1 68,3 102,8 76,2 109,7 70,5 106,8 — — — —
Шввагон 24,0 тМсь — — 76,0 111,1 83,0 117,4 87,7 130,3 86,6 125,1 — — — —
ЧС2 74,1 95,6 75,2 102,6
Гостряк
ВЛ8 89,0 108,5 96,2 122,7 91,4 123,5 98,3 134,1 104,0 140,4 — — — —
Порожнш тввагон — — 39,2 58,7 33,5 49,2 39,1 60,7 39,8 61,7 — — — —
Шввагон 17,9 тМсь — — 87,2 111,3 87,4 113,0 94,2 129,2 94,3 139,6 — — — —
Шввагон 24,0 тМсь — — 97,8 117,7 98,5 124,8 104,3 135,3 107,2 142,0 — — — —
ЧС2 93,2 131,0 88,7 115,1
З'еднувальна частина
ВЛ8 65,3 84,2 77,8 108,3 72,5 108,7 74,2 106,5 69,3 104,4 — — — —
Порожнш тввагон — — 27,8 44,6 28,7 41,6 23,9 41,8 27,5 54,8 — — — —
Шввагон 17,9 тМсь — — 56,1 78,9 55,5 83,9 56,8 80,6 58,3 91,9 — — — —
Шввагон 24,0 тМсь — — 69,9 99,2 63,1 91,1 70,5 100,6 73,3 104,2 — — — —
ЧС2 63,5 95,7 64,3 90,9
Величини напружень суттево залежать вщ мюця розташування приладу: для гостряка р1з-ниця доходить до 300 % (причиною тако! мш-ливост е не тшьки особливосп прямування ру-хомого складу по стршочному переводу, а й наявшсть вертикального стругання його головки), для решти рейкових елемент1в — до 200 %. Для вс1х екшажв максимальш значення напружень спостер1галися приблизно в одних { тих же мюцях, хоча для деяких положення максимуму дещо змшюються залежно вщ швидкосп.
Максимальш значення напружень у межах рамних рейок склали 127,7 МПа (прилад «5»), гостряка — 142 МПа (прилад «15»), з'еднуваль-но! частини — 108,7 МПа, що не перевищуе до-пустимих значень.
Напруження в спещальних тдкладках та контррейщ. Характер розподшу та кшьюсш значення напружень залежать вщ напрямку руху дослщного по!зда. Для протишерстного на-прямку максимуми рееструються приладами «Пк1» та «Пк2», для пошерстного - приладами «Пк3» { «Пк4». Зютавлення горизонтальних пе-ремщень контррейки та напружень у И неробо-чш граш з напруженнями на поверхш пщклад-ки вказуе на те, що величини напружень та !х знаки обумовлюються горизонтальною взаемо-д1ею колю з контррейкою: якщо маемо удар колеса в контррейку (спостер1гаеться перем1-
щення контррейки всередину коли та р1зка зм1-на показань датчика «Гк»), у цей же момент приладом «Пк» фшсуеться напруження розтяг-нення (знак «+»), у раз1 вщсутносп удару спо-стер1гаеться напруження стискання («—»). З1 збшьшенням величини удару зростають { величини напружень. Однозначна залежнють м1ж величиною удару та швидкютю екшажа не ви-явлена, тому анал1з виконувався для кожного приладу залежно вщ напрямку руху дослщного по!зда, але без розподшу за швидкостями.
Найбшьше напруження зареестровано приладом «Пк 1» тд колесами електровоза серп ВЛ8. Розподши напружень залежно вщ напрямку руху дослщного по!зда наведено на рис. 3 (розподши напружень, зареестрованих приладами «Пк2» — «Пк4», аналопчш). Поява другого екстремуму пояснюеться тим, що тд час руху в протишерстному напрямку значна кшь-кють колю уловлюеться вщхиленням контррейки, що призводить до пом1тно! кшькосп удар1в колю об контррейку. При пошерстному напрямку удари в цьому мющ вщсутш.
Одержат результати вказують на те, що напруження на верхнш поверхш пщкладки, що розташована на брус № 48, тд д1ею колю електровоза серп ВЛ8 у 13 % випадюв перевищу-ють допустима
а )
б)
н-н-
1 '-И 1 ч МПа и 1 Г^МТи 1 гГИгти
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
+
Ц~
1114 МПа -ТЦ 111111111
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
-125 -75 -25 25 75 125 175 225 275 325
-125 -75 -25 25 75 125 175 225 275 325
Рис. 3. Розподш напружень у спещальнш стршочнш пвдкладщ («Пк1»): а) напрямок ПРШ; б) напрямок ПШ
Яюсш характеристики розподшв напружень, зареестрованих у неробочш граш контррейки (прилади «Гк1» I «Гк2»), найбшьшою м1рою зб1гаються з розподшами напружень, зафшсованих приладами, вщповщно, «Пк1» та «Пк4». Зважаючи на те, що щ розподши вщр1з-няються вщ нормального закону, у табл. 3 наведено лише штервали експериментальних зна-чень. 1х максимальш величини не перевищують допустимих.
Вертикальш сили та перемщення рейок. По довжиш переводу величини сил змшюються менше, шж залежно вщ напрямку руху дослщ-ного по!зда. Мюця екстремум1в сил та перем> щень рейки зб1гаються та не залежать вщ типу рухомого складу. Спостер1гаеться хороший яю-сний зб1г обох процес1в. Максимальш значення сил у межах рамних рейок досягли 187,9 кН, з'еднувально! частини — 198,2 кН; найбшьше вертикальне перемщення рейок по довжиш переводу у всьому д1апазош швидкостей стано-вить 3,4 мм, що не перевищуе вщповщних до-пустимих значень.
Горизонтальш сили та перемщення рейок i бруав, змта ширини коли. Максимальш значення горизонтальних сил у межах рамних рейок складають 35,3 кН, з'еднувально! частини — 40,4 кН. При швидкостях 5... 40 км/год в
деяких перер1зах спостер1гались в1д емн1 значення сил (напрям ди сили не назовш коли, а всередину), але бшьш1 за модулем значення припадають на сили, спрямоваш назовш. Роз-ташування максимум1в не залежить вщ типу еюпажа та в1др1зняеться вщ розташування мак-симум1в вертикально! сили.
Яюсш характеристики горизонтальних перемщень головки рейки та сил под1бш в межах переднього вильоту рамних рейок та вщр1зня-ються в з'еднувальнш частиш По довжиш переводу найбшьше за модулем горизонтальне перемщення складае 1,2 мм та направлене всередину коли - це можна пояснити незначними величинами горизонтальних сил.
Розподши перемщень ходових рейок та контррейок у межах хрестовинного вузла не вщповщають нормальним. Тут наявш два про-цеси: в одному випадку колюна пара прямуе через хрестовинний вузол без контакту з контррейкою — ходова рейка разом з контррейкою рухаються назовш коли (перемщення рейки додатш, контррейки — вщ'емш), у шшому колесо вдаряеться об контррейку { контррейка разом з ходовою рейкою змщуеться всередину коли (знаки перемщень рейки та контррейки протилежш наведеним вище). Найбшьш1 значення перемщень рейки досягають -2,9 мм,
Таблиця 3
Напруження в неробочш граш контррейки, МПа
0
0
Рухомий склад Швидкiсть руху, км/год
5 20 40 60 80 100 120
ВЛ8 -7,4.93,4 -8,0.201,5 -14,0.159,4 -21,2.154,6 -26.8.149,9 — —
Порожнiй пiввагон — -7,6...46,2 -11,4...89,9 -12,7...118,4 -17,4...123,2 — —
Шввагон 17,9 т/вiсь — 4,2...109,7 -10,0...147,2 -16,6...133,5 -40,1...107,0 — —
Пiввагон 24,0 т/вюь — -11,8...59,6 -7,8...99,0 -11,1...75,6 -27,3...45,6 — —
ЧС2 — — — — — -1,5...126,8 4,2...153,9
Середш (Р) та максимальш ймов1рм1 (ри ) величини вертикальних сил, одержат тд час руху дослiдмого поТзда по прямому мапрямку, кН
Рухомий склад
Швидюсть руху, км/год
5 20 40 60 80 100 120
Р рй тах Р рй тах Р рй тах Р Рй тах Р Рй тах Р Р й тах Р Рй тах
Рамш рейки
ВЛ8 112,6 143,3 130,1 153,7 128,5 161,0 135,5 174,4 127,2 171,5 — — — —
Порожнш тввагон — — 27,8 54,0 33,3 65,6 37,6 61,9 30,1 56,0 — — — —
Шввагон 17,9 тМсь — — 115,8 161,4 124,3 163,1 130,4 173,0 129,2 181,6 — — — —
Шввагон 24,0 тМсь — — 142,4 167,4 160,5 179,6 150,1 184,4 149,9 187,9 — — — —
ЧС2 120,0 159,3 119,0 172,9
З'еднувальна частина
ВЛ8 114,2 144,5 135,3 176,4 126,3 171,5 143,8 189,4 134,1 180,2 — — — —
Порожнш тввагон — — 35,5 61,2 33,2 54,5 35,5 66,9 35,1 61,4 — — — —
Шввагон 17,9 тМсь — — 110,3 152,7 111,7 148,9 115,9 156,3 100,5 141,0 — — — —
Шввагон 24,0 тМсь — — 145,6 180,9 135,2 173,9 157,0 198,2 146,4 188,3 — — — —
ЧС2 105,8 156,6 133,5 179,0
Таблиця 5
Середнi (Н) та максимальнi йм(ж1|)1м (ни ) величини горизонтальних сил, одержамi шд час руху дослiдмого поТзда по прямому напрямку, кН
Рухомий склад
Швидюсть руху, км/год
5 20 40 60 80 100 120
Н нй тах Н нй тах Н нй тах Н Нй тах Н Нй тах Н Нй тах Н Нй тах
Рамш рейки
ВЛ8 7,5 23,7 5,9 25,5 4,7 19,1 7,3 29,3 10,8 35,3 — — — —
Порожнш тввагон — — -2,8 -9,7 1,2 9,7 1,1 15,4 1,8 12,9 — — — —
Шввагон 17,9 тМсь — — 3,3 14,3 1,6 13,8 4,4 19,8 3,9 17,5 — — — —
Шввагон 24,0 тМсь — — 0,0 18,4 0,2 15,1 5,5 18,6 6,5 16,7 — — — —
ЧС2 1,9 22,9 2,0 26,7
З'еднувальна частина
ВЛ8 5,5 21,6 6,2 26,5 4,6 25,5 7,3 27,4 13,0 40,4 — — — —
Порожнш тввагон — — 0,7 12,6 0,8 10,7 3,9 13,2 4,7 23,8 — — — —
Шввагон 17,9 тМсь — — 5,0 12,6 2,2 20,4 7,2 20,7 9,1 15,9 — — — —
Шввагон 24,0 тМсь — — 5,7 16,7 5,6 19,1 9,6 29,0 12,8 26,2 — — — —
ЧС2 8,2 23,6 7,8 24,7
контррейки 2,3 мм, хрестовини -1,5 мм, що не перевищуе допустимо! величини (штервали !х змш знаходяться в межах -2,9... 1,4 мм, -0,5...2,3 мм та -1,5.1,2 мм, вщповщно).
У межах переднього вильоту рамних рейок спостер1галось збшьшення ширини коли (до 0,9 мм), а в шших частинах — звуження. Максимальна величина звуження досягае 1,6 мм у межах з'еднувально! частини та 3,2 мм у межах хрестовинного вузла за середшх значень близь-ко 1 мм (локомотив сери ВЛ8).
Найбшьше горизонтальне перемщення бруса склало 0,4 мм (прилад «ПГБ3»).
НАПРУЖЕНО-ДЕФОРМОВАНИЙ СТАН ПЕРЕВОДУ П1Д ЧАС РУХУ ДОСЛ1ДНОГО ПО1ЗДА ПО БОКОВОМУ НАПРЯМКУ
Результати дослщжень напружень, сил та деформацш, одержан! тд час руху дослщно-го по!зда по боковому напрямку, наведено в
табл. 6 - 10. Практично у вс1х випадках найб> льш1 значення показниюв зареестровано тд колесами електровоза сери ВЛ8.
Напруження в рейкових елементах Ана-л1з напружень у зовшшшх та внутршшх кромках шдошви рейок, одержаних тд час руху до-слщного по!зда по боковому напрямку переводу, вказуе на наявшсть бшьшо! р1знищ м1ж ними пор1вняно з напруженнями, одержаними тд час руху по!зда по прямому напрямку. Напруження в зовшшшх кромках перевищують напруження у внутршшх у середньому в 2,4 разу, доходячи до 9 раз. Це вказуе на те, що горизон-тальш поперечш сили, що д1ють на перевщ тд час руху дослщного по!зда по боковому напрямку, суттево бшьш1, шж тд час руху по прямому.
Величини напружень у рамних рейках зале-жать вщ напрямку руху дослщного по!зда та типу екшажа. Найбшьше значення зафшсовано в передньому вильот тд час пошерстного руху
дослщного по!зда зi швидкiстю 15 км/год — 203,2 МПа. Слщ вщм^ити, що напруження в рейках переднього вильоту, що зареестроваш пiд час пошерстного руху дослiдного по!зда, суттево бiльшi за напруження, одержанi в разi протишерстного.
Незалежно вщ напрямку руху дослiдного по!зда та його швидкосп, найбiльшi напруження в пiдошвi гостряка спостерiгалися за межами його горизонтального стругання в перерiзах, де встановлено прилади «17» та «21» (прилади «5», «9», «13» знаходяться в частиш гостряка, де вш прилягае до рамно! рейки, тому горизонтальна сила тут сприймаеться не тiльки гостря-ком, а й безпосередньо рамною рейкою; беручи до уваги також наявнють тут вертикального стругання головки гостряка, зменшення напру-жень у цих перерiзах вщносно перерiзiв гостряка, розташованих ближче до кореня, цiлком закономiрне). Найбiльша величина зареестро-
вана у випадку протишерстного руху зi швидю-стю 50 км/год i складае 214,3 МПа.
У з'еднувальнiй частиш незалежно вщ швидкостi максимальнi напруження в зовшш-нiй (напрямнiй) рейщ перевищували екстрема-льнi напруження у внутршнш рейцi. Мiсця розташування найбшьших напружень по дов-жинi перевщно! криво! залежать вiд типу ею-пажа, швидкостi та напрямку руху дослщного по!зда. Але найчастiше вони рееструвалися приладами «31», «33» та «37». Найбшьша величина зафшсована при швидкостi 50 км/год — 203,2 МПа.
Таким чином, у рейкових елементах дослщ-ного стрiлочного переводу напруження не пе-ревищують допустимих.
Вертикальт сили та перемщення рейок. Максимальш значення вертикальних сил одержано при швидкосп 50 км/год i складають 204 кН для переднього вильоту рамних рейок
Таблиця 6
Середш (ст) та максимальш ймовiрнi (ст^) величини напружень у рейкових елементах, одержат пщ час руху дослщного поТзда по боковому напрямку, МПа
Рухомий склад
Швидюсть руху, км/год
5 15 25 40 50
ст стй тах ст стй тах ст стй тах ст стй тах ст стй тах
Рамт рейки
ВЛ8 142,5 165,6 176,0 203,2 168,3 186,2 160,0 186,9 147,2 182,6
Порожнш п1ввагон 32,2 51,9 39,3 58,1 34,6 48,6 34,6 52,1 27,7 44,5
Шввагон 17,9 тМсь 92,2 128,2 110,5 128,3 98,8 120,0 93,6 122,1 92,5 125,3
Шввагон 24,0 тМсь 105,1 142,8 144,1 195,0 137,4 176,2 145,8 170,4 129,4 164,8
Гостряк
ВЛ8 114,9 140,3 145,9 178,3 154,3 171,0 148,7 188,5 180,9 214,3
Порожнш пшвагон 41,0 53,4 49,7 71,3 52,2 65,1 54,7 77,0 62,9 83,4
Шввагон 17,9 тМсь 109,5 131,5 141,1 173,9 142,1 159,9 158,2 194,0 166,2 202,3
Шввагон 24,0 тМсь 94,2 119,2 111,4 146,3 110,5 142,7 124,0 161,3 143,3 179,3
З'еднувальна частина
ВЛ8 138,9 176,0 173,2 192,2 155,6 194,5 154,3 196,6 171,2 203,2
Порожнш пшвагон 28,7 40,4 29,1 50,9 29,1 46,2 29,7 55,2 34,2 54,0
Шввагон 17,9 тМсь 121,6 150,8 117,8 157,4 138,1 162,7 150,2 181,2 140,3 176,7
Шввагон 24,0 тМсь 108,2 138,3 112,1 150,7 134,6 166,9 139,6 158,4 120,7 144,5
Таблиця 7
Середш (Р) та максимальш ймовiрнi (Рт^) величини вертикальних сил, одержат пщ час руху дослщного поТзда по боковому напрямку, кН
Рухомий склад
Швидюсть руху, км/год
5 15 25 40 50
Р рй тах Р р й тах Р Рй тах Р Рй тах Р Рй тах
Рамт рейки
ВЛ8 152,8 189,2 173,1 196,3 162,6 190,2 157,3 195,8 155,3 204,0
Порожнш шввагон 28,0 43,9 40,7 69,1 36,6 65,9 41,1 72,6 25,6 58,3
Шввагон 17,9 тМсь 131,2 158,6 141,2 179,2 139,2 183,6 157,3 182,9 146,3 189,9
Шввагон 24,0 тМсь 121,4 161,8 149,7 190,4 147,7 180,8 146,6 177,0 134,3 181,3
З'еднувальна частина
ВЛ8 137,8 182,6 161,9 197,2 160,3 191,9 161,7 203,6 170,6 200,0
Порожнш тввагон 35,3 51,7 33,3 72,5 30,1 50,4 38,3 69,4 40,3 62,1
П1ввагон 17,9 тМсь 137,7 152,8 133,3 181,1 144,1 183,5 148,6 194,0 150,1 201,3
П1ввагон 24,0 тМсь 123,5 150,5 142,2 181,2 120,7 181,3 128,9 171,9 137,8 175,5
Середш (Н) та максимальш ймошр1м (ни ) величини горизонтальних сил, одержат пщ час руху досл1дмого поТзда по боковому мапрямку, кН
Рухомий склад
Швидюсть руху, км/год
5 15 25 40 50
Н Нй тах Н нй тах Н НЙ тах Н НЙ тах Н Нй тах
Рамт рейки
ВЛ8 70,5 84,0 101,7 126,7 91,5 114,7 88,5 108,5 77,5 107,3
Порожнш тввагон 11,8 18,7 14,3 29,1 10,0 25,4 16,1 25,1 11,3 27,2
Шввагон 17,9 тМсь 37,5 45,9 72,2 94,2 62,9 79,6 51,0 74,2 51,6 75,7
Шввагон 24,0 тМсь 56,6 74,7 97,2 110,1 79,9 104,6 79,4 99,1 68,4 96,2
З'еднувальна частина
ВЛ8 84,6 97,2 111,2 129,3 100,2 132,2 88,9 116,7 92,5 120,8
Порожнш тввагон 8,4 19,7 15,2 27,9 16,3 26,0 15,2 30,7 16,1 29,1
Шввагон 17,9 тМсь 77,1 83,7 68,0 95,5 77,4 92,4 87,9 111,1 81,2 101,6
Шввагон 24,0 тМсь 52,7 66,6 70,3 92,9 67,2 85,7 77,6 93,8 59,8 82,6
Таблиця 9
Середмi (у) та максимальнi ймошр1м (у^^) величини горизонтальних перемiщемь рейкових елемемтiв, одержан! пiд час руху дослвдного поТзда по боковому напрямку, мм
Рухомий склад
Швидюсть руху, км/год
5 15 25 40 50
у уй тах у уй тах у у" тах у у" тах у уй тах
Рамт рейки
ВЛ8 1,99 2,24 2,77 3,33 2,39 3,01 2,04 2,57 1,82 2,50
Порожнш тввагон 0,58 0,72 0,83 1,14 0,76 1,07 0,65 0,97 0,70 1,06
Шввагон 17,9 тМсь 1,12 1,31 1,70 1,98 1,37 1,90 1,12 1,67 1,12 1,64
Шввагон 24,0 тМсь 1,28 1,54 1,99 2,22 1,67 2,23 1,31 1,89 1,18 1,73
З'еднувальна частина
ВЛ8 1,92 2,34 2,75 3,41 2,23 3,27 2,03 2,65 1,93 2,52
Порожнш тввагон -0,54 -1,10 0,70 0,85 0,47 0,81 0,38 0,79 0,48 0,84
Шввагон 17,9 тМсь 1,44 1,84 1,81 2,16 1,39 1,90 1,20 1,70 1,38 1,88
Шввагон 24,0 тМсь 1,02 1,36 1,95 2,57 1,17 1,92 1,16 1,61 1,17 1,72
Таблиця 10
Середнi (А) та максимальнi ймошр1м (Д1^) величини змiми ширини коли, одержанi пiд час руху досл1дного поТзда по боковому напрямку, мм
Рухомий склад
Швидюсть руху, км/год
5 15 25 40 50
А Дй тах А Дй тах А Дй тах А Дй тах А Дй тах
Рамт рейки
ВЛ8 2,39 3,14 3,32 4,10 3,15 3,78 2,98 3,76 3,12 3,85
Порожнш тввагон 0,69 0,94 1,08 1,51 0,96 1,42 0,81 1,28 0,89 1,40
Шввагон 17,9 тМсь 1,77 2,03 3,23 3,48 2,71 3,26 1,77 2,53 1,99 2,69
Шввагон 24,0 тМсь 2,37 2,96 3,48 3,83 3,03 3,66 2,78 3,19 2,23 2,94
З' еднувальна частина
ВЛ8 1,57 2,10 3,17 3,47 1,96 2,59 2,60 3,31 3,09 3,86
Порожнш тввагон -0,55 -1,10 0,98 1,35 0,63 1,26 0,69 1,35 0,83 1,53
Шввагон 17,9 тМсь 2,40 3,21 3,25 3,85 2,63 3,35 2,68 3,38 2,20 3,06
Шввагон 24,0 тМсь 1,38 1,90 3,22 3,80 2,41 2,99 1,97 2,65 2,32 2,99
та 203,6 кН для з'еднувально! частини. Це 61-льше за допустиму величину на 2 %, що не е статистично значущим.
Вертикальш перемщення, одержан! тд час руху дослщного по!зда по боковому напрямку, практично не вщр1знялися вщ перемщень, оде-ржаних тд час руху по прямому напрямку.
Горизонтальт сили та перемщення ре-йок i бруав, змта ширини коли. Яюст карти-ни напружень, горизонтальних сил та перем1-щень головки добре збпаються м1ж собою, що шдтверджуе тюний зв'язок м1ж напруженнями в зовшшшх кромках та горизонтальними силами.
Максимальш значення горизонтальних сил та перемщень у межах рамних рейок склада-ють, вiдповiдно, 126,7 кН та 3,3 мм, для з'еднувально! частини — 132,2 кН та 3,4 мм. Максимуми зареестровано при швидкостях до-слщного по!зда 15... 25 км/год. Перемщення направлен назовнi коли.
Залежносп змiни ширини коли вiд швидко-стi теж добре збiгаються з графшами горизонтальних сил. Максимальне значення збшьшен-ня ширини коли складае 4,1 мм для переднього вильоту рамно! рейки та 3,9 мм - для з'еднувально! частини.
Залежнють горизонтальних перемщень брушв та вщповщних горизонтальних сил вiд швидкосн подiбнi: максимальне значення дося-гае 0,7 мм при швидкосн 15 км/год («ПГБ1»). Напрямок перемiщення бруса збпаеться з на-прямком ди боково! сили.
ВЕРТИКАЛЬНА ЖОРСТК1СТЬ ПЕРЕВОДУ
Вертикальна жорсткють дослiдного переводу визначалася за допомогою спецiального на-
15 10 15 20 25
вантажувального пристрою, що змонтований у вагош-лаборатори КГНДЛ (спецiально облад-наний критий вагон), за вщповщною апробова-ною методикою. Мюця визначення жорсткосп наведено на рис. 4. Пщ час дослщження наван-таження змiнювалося вщ 0 до 120 кН.
Одержат залежносп осiдання рейки вiд на-вантаження мають нелiнiйний характер: найб> льша кривизна спостерiгалась на дшянщ наван-таження вiд 0 до 50 кН, далi вiд 50 до 100 кН майже лшшна дшянка, i в кiнцi теж нелшшна дiлянка, але з меншою кривизною, шж на початку. Максимальному значенню жорсткосп вщ-повщала лiнiйна дiлянка.
Вертикальна жорсткiсть дослщного стршо-чного переводу за окремими перерiзами стано-вить, кН/мм:
1.............................................31,2;
2.............................................57,1;
3.............................................38,5;
4.............................................57,1;
5.............................................43,0;
6.............................................49,4;
7.............................................35,6.
30 35 40 45 50 55
Рис. 4. Мюця визначення ж<
ВИСНОВКИ
1. Основш показники напружено-деформо-ваного стану стршочного переводу типу Р65 марки 1/9 проекту 65109Ж-01, одержат тд час його натурного випробування на мщнють, не перевищують допустимих величин при вшх реалiзованих швидкостях руху дослщного по!з-да (по прямому напрямку — до 120 км/год, по боковому — до 50 км/год).
2. Величини напружень, що зареестроваш в спещальнш контррейковш стршочнш шдклад-щ, розташованш на брусi № 48, тд колесами локомотива серi! ВЛ8 перевищують допустимi напруження у 13 % випадюв. Зважаючи на не-велику кiлькiсть осей локомотива в по!здi в по-рiвняннi з кшькютю осей вагонiв, одержанi дат не можуть впливати на допустимi швидкостi по!здiв, але вказують на те, що конструкщя незалежно! контррейки в стршочних переводах проекту 65109Ж-01 потребуе додаткових ви-пробувань - насамперед з метою визначення !! нормативного та гараннйного термiнiв служби.
;ткост1 дослвдного переводу
3. Слiд вщзначити, що значна кiлькiсть но-вих конструктивних ршень, втiлених у цьому переводi, зараз застосовуеться пiд час розробки нових переводiв та модершзаци переводiв, що були розробленi рашше.
Б1БЛ1ОГРАФ1ЧНИЙ СПИСОК
1. 1нструкц1я по устрою та утриманню коли зал1з-ниць Украни. ЦП-0050 [Текст]: Затв.: Наказ Укрзал1знищ 06.04.98. № 82-Ц. - К.: Транспорт Укра!ни, 1999. - 248 с.
2. Марочник сталей и сплавов [Текст] / В. Г. Сорокин и др.; под общ. ред. В. Г. Сорокина. - М.: Машиностроение, 1989. - 640 с.
3. Технические условия проектирования железнодорожных, автодорожных и городских мостов и труб (СН 200-62) [Текст]. - М.: Трансжелдор-издат, 1962. - 328 с.
4. Правила розрахуншв зал1знично! коли на мщ-нють 1 стшшсть. ЦП-0117 [Текст]: Затв.: Наказ Укрзал1знищ 13.12.04. № 960-Ц / Укрзал1зни-ця. - К.: Транспорт Укра!ни, 2006. - 168 с.
Надшшла до редколегп 22.12.2009.
Прийнята до друку 28.12.2009.
