CC BY
56
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2015, № 4 (58)
УДК 625.143.543
М. П. НАСТЕЧИК1, Р. В. МАРКУЛЬ2*, В. В. САВИЦЬКИЙ3
'Каф. «Колiя та колшне господарство», Днтропетровський нацiональний уншерситет залiзничного транспорту iменi академiка В. Лазаряна, вул. Лазаряна, 2, Днтропетровськ, Укра!на, 49010, тел. +38 (056) 373 15 31, ел. пошта [email protected], ОЯСГО 0000-0002-4178-6092
2*Каф. «Колш та колшне господарство», Днiпропетровський нацюнальний унiверситет залiзничного транспорту iменi академжа В. Лазаряна, вул. Лазаряна, 2, Днтропетровськ, Укра1на, 49010, тел. +38 (056) 373 15 31, ел. пошта [email protected], ОЯСГО 0000-0002-7630-8963
3Каф. «Колiя та колiйне господарство», Днтропетровський нацiональний унiверситет залiзничного транспорту iменi академiка В. Лазаряна, вул. Лазаряна, 2, Дтпропетровськ, Укра!на, 49010, тел. +38 (056) 373 15 31, ел. пошта [email protected], ОЯСГО 0000-0002-9460-3915
ВПЛИВ ПРУЖНИХ ДЕФОРМАЦ1Й В ЕЛЕМЕНТАХ СКР1ПЛЕННЯ ТИПУ КПП-5 НА ВЕЛИЧИНУ СИЛИ ПРИТИСКАННЯ РЕЙКИ ДО П1ДРЕЙКОВО1 ОСНОВИ
Мета. Залiзничний транспорт е одним i3 найважливiших ланок eKOHOMiKH Укра!ни та основою !! транс-портно! системи. Враховуючи те, що бiльшiсть вантажних перевезень вупльно! та металургшно! промисло-востi виконуеться залiзничним транспортом, ефективне його використання е необхвдною умовою стабшза-цй' i розвитку економiки Укра!ни. Однiею з стратепчних робiт, пов'язаних i3 впровадженням швидк1сного руху по!здв в Укра!ш, являеться забезпечення надайно! роботи вузла промiжного рейкового крiплення пiд час експлуатаци. Саме на колiйнi роботи з утримання й ремонту скршлень припадае значна доля трудових витрат пвд час експлуатаци коли. Одним iз вiтчизняних промiжних скрiплень, яке шсля довготривалих екс-плуатацiйних спостережень впровадилось у постiйну експлуатацш, е скршлення типу КПП-5. Дане скрш-лення - це прототип польського рейкового скршлення типу SB-3. Шсля тривало! експлуатаци в скршленш типу КПП-5 виявлено ряд недолМв, пов'язаних iз передчасною вiдмовою його елеменпв, що в основному стосуеться штенсивного зменшення величини сили притискання рейки до шдрейково! основи. Метою досль дження е розробка методики та практичних засобiв контролю за станом роботи вузла рейкового скршлення типу КПП-5 тд час експлуатаци. Методика. В основi методики проведения дослвджень лежить оцiнка впливу рiзних факторiв на величину сили притискання рейки до шдрейково! основи у вузл1 рейкового скршлення типу КПП-5 пвд час експлуатаци. Результата. За допомогою розроблено! методики та практичних засобiв контролю було встановлено, що загальне передбачуване зменшення сили притискання рейки до пвдрейково! основи протягом Т = 0 — 800 млн. т. бр. iз врахуванням впливу рiзних факторiв може досягати РТ = 4,93 кН. Наукова новизна. Авторами за результатами дослвджень вперше був описаний та вираже-
ний емпiричною залежнiстю процес змiни сили притискання рейки до шдрейково! основи у скршленш типу КПП-5 ввд пропущеного тоннажу Т, млн. т. бр. Практична значимкть. Розроблена конструкщя пристрою для контролю пружних властивостей та числово! оцшки зниження сили притискання клеми до рейки в зале-жиостi вщ пропущеного тоннажу.
Ключовi слова: промiжне скрiплення типу КПП-5; пружна клема; жорстк1сть; сила притискання
Вступ
Як вщомо, ошр поздовжньому перемщенню рейки, в основному залежить вщ стабшьного забезпечення сили притискання рейки до шдрейково! основи клемою КП-5 протягом всього м1жремонтного термшу, а також вщ матер1алу i якосп пщрейкових амортизуючих прокладок. Згщно з пол^онними випробуваннями на екс-периментальному кiльцi ВНИИЖТа [4] було
доведено, що недолшом всiх безболтових без-пщкладочних скрiплень е невисока !х надш-нiсть на сприйняття бокових сил вщ рейки, особливо в кривих дiлянках колi! радiусом ме-нше 600 м. Результатом цього е штенсивне зменшення сили притискання рейки до шдрейково! основи. Одночасно з цим шдрейкова прокладка не достатньо чинить отр поперечному i повздовжньому змщенню рейки, що призво-дить до появи угону коли [4, 5, 13]. Збшьшу-
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2015, № 4 (58)
еться бокова жорсткiсть вузла скрiплення, що призводить до пошкодження полiмерного вкла-диша типу В1П, вiдбуваeться знос анкерiв шпа-ли та пошкоджусться тiло залiзобетонноï шпа-ли в мiсцi примикання з шапкою монолгтного анкера.
На сьогодш елементи скрiплення типу КПП-5 зпдно з [11] ремонту не тдлягають i замшю-ються на новь Отже, юнуе проблема, що пов'язана з вщсутшстю методики та засобiв контролю за роботою вузла промiжного рейко-вого скрiплення типу К1II1-5. а саме контроль за роботою окремих елементiв. оскiльки вони визначають надiйнiсть роботи вузла скршлення в цiлому.
З урахуванням вище вказаних недолiкiв у роботi рейкового скршлення типу КПП-5 кафедрою «Колiя та колiйне господарство» ДНУ-ЗТу у 2014 роцi розроблена конструкщя колш-ного пристрою. призначеного для визначення пружних властивостей клеми КП-5 та ïï сили притискання до рейки пiд час експлуатацп в колiï.
Мета
Метою статт е розробка методики та прак-тичних засобiв контролю за станом роботи вузла рейкового скршлення типу КПП-5 тд час експлуатацп.
Методика
З метою шдвищення працездатност констру-кцп промiжних рейкових скршлень типу КПП-5 у 2014 рощ виконаш досл1дження роботи пруж-них клем. що супроводжувались встановленням залежносп мiж робочим ходом клеми при рiзних приростах навантаження ( Р. кН ).
Для встановлення залежностi мгж пружним ходом клеми при рiзних зусиллях притискання рейки тд час експерименту було дослщжено клеми про-мiжного рейкового с^плення типу КПП-5 iз най-бiльш iмовiрними дiаметрами прутка — 16 мм. 16,5 мм та 17 мм. що було отримано тд час замь рiв. Для того, щоб забезпечити точнiсть результата. пов'язаних iз примусовими вертикальними деформацiями клеми пiд час ïï монтажу. клема вмонтовувалась в пази нерухомоï основи без сфо-рмованих елеменпв у вузлi скрiплення. що зобра-жено на рис. 1.
PHC. 1. EKcnepuMeHTanbHa cxeMa gna BCTaHOB^eHHH 3ane®Hocri Mi® npy®HHM xogoM KneMH Ta cunoro npHTHCKaHHa:
1 - HepyxoMa 0CH0Ba (onopa); 2 - npucTpift;
3 - npy®Ha EneMa
Fig. 1. Experimental chart for establishment of dependence between resilient motion of terminal and by pressing force:
1 - fixed basis (support); 2 - the device;
3 - an elastic terminal
EKcnepuMeHT BHKoHyBaBca npu pi3Hux npu-pocrax HaBaHTa®eHHa (2,5; 3,75; 4,0; 5,0; 6,25; 7,5; 8,0; 8,75; 10,0) b kH , ^o npuKnaganucb go npucTporo, 3khh npH3HanaeTbca gna Komponro cunu npuTucKaHHa KneMH go penKH. nicna npu-KnagaHHa Ko®Horo 3ycunna go кoнcтpyкцiï npu-cTporo (2) ogHonacHo 3aMÎpanucb 3a3opu h1 Ta
h2, mm Mi® KpanHboro KoHconnro KneMH (3) Ta TinoM HepyxoMoï ochobh (1). ^KicHa oцiнкa 3Mi-hh npy®Horo xogy KneMH (y ,mm), ^o BHHHKae npu pi3HHx npupocrax HaBaHTa®eHHa, HaBegeHa Ha puc. 2.
phc. 2. AnpoKCHMania pe3ynbTariB BenHHHHH npy®Horo xogy KneMH (y ,mm) 3ane®HO
Big npupocTy HaBaHTa^eHHH (P, kh )
Fig. 2. Results approximation of the elastic stroke of terminals (y, mm) depending
on load growth (P, kN)
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2015, № 4 (58)
Результати спостережень залежностi дружного ходу клеми (у ,мм) вiд приросту наванта-ження, яю зображенi як пара координат - «х» та «У» (рис. 2) було апроксимовано з метою зна-ходження математичного рiвняння, яке б опи-сувало тi ж самi значення «х» вiдносно «у».
1з рис. 2 можна побачити, що характер змiни пружного ходу клеми (у ,мм) залежно вiд приросту навантаження носить лшшний характер та може описуватись функщею:
y = ax + b .
(1)
де « а » та « b » - постшш параметри.
Параметри апроксимуючо! функцп (1) за методом найменших квадрат1в [7] можна опи-сати такою системою р1внянь:
a 2 x2 + b 2 xtyt;
i=1
i=1
(2)
a 2 Xi + nb = 2 Уг, i=1 i=1
де n - кшьюсть вим1ряних точок; x^ та Уг -
вим1ряш координати i — о! точки.
Розв'язавши систему р1внянь (2), отримаемо значення параметр1в « а » та « b ». Таким чином, р1вняння прямо!, яка апроксимуе отримаш екс-периментальш даш, е:
y = 0,672x +1,8706 .
(3)
За результатами апроксимування на рис. 2 можна побачити, що залежшсть мiж наванта-женням та пружним ходом носика клеми - л> ншна. Отже пiдтверджуеться, що згщно з [3, 8, 10, 12] пружна клема працюе в пружнш стадi!.
Для залiзниць в кра!нах СНД пружнi клеми повиннi забезпечувати нормативне монтажне притискання клеми до тдошви рейки в дiапа-зош 8-12,5 кН згiдно з [8]. В свою чергу, нормативна сила притискання клеми до шдошви рейки в основному залежить вщ !! жорсткiсно! характеристики, що може бути визначена з ви-разу:
Р
К
У
(4)
де Рк - монтажна сила притискання, кН; y -деформащя (пружний х1д) клеми, мм.
Вщповщно до [8] для подальших розрахун-юв за основу в дослщженнях було взято серед-не значення нормативного монтажного притискання клеми до тдошви рейки, що складае -10 кН. Зпдно з цим по експериментальних дослщженнях, що зображеш на рис. 2, було ви-значено значення вертикально! жорсткосп Жк
дослщжуваних клем ¡з д1аметром прутка 16, 16,5 та 17 мм вщповщно. Результати досл> джень наведен! у табл. 1.
Таблиця 1
Значення вертикально'1 жорсткосп нових клем рейкового скршлення типу КПП-5
Vertical stiffness value of a new terminal in the rail fastening, type КПП-5
Table 1
№ з/п клеми Тип скр. Д1аметр прутка клеми (d), мм Пружний хщ клеми (у), мм Жорстюсть клеми (Ж ), к кН/мм
1 16,0 9,7 1,031
2 КПП-5 16,5 8,5 1,176
3 17,0 7,3 1,370
Зпдно з табл. 1 встановлено, що середне значення жорсткосп та пружного ходу ново! клеми промiжного рейкового скршлення типу КПП-5 до експлуатацп становить вщповщ-но Жк =1,192 кН/мм, та у =8,5 мм, що входить
в дiапазон допусюв зпдно з дослщженнями [8, 9].
Дослщження впливу рiзних факторiв на величину розмикання силового ланцюжка - «рей-ка-клема-прокладка». Значення пружного ходу клеми рейкового скршлення типу КПП-5 носить випадковий характер [10], що також залежить вщ вщсташ розташування ос отвору анкера вщносно пiдрейково! площадки залiзобе-тонно! шпали пiсля замонолiчення його в шпалу. Схема замiрiв центрування осей отвору монол^ного анкера вiдносно пщрейково! осно-ви шпали типу СБ3-0, зображена на рис. 3.
Проаналiзувавши отримаш данi, було встановлено, що вiрогiдна оцiнка очiкуваного значення величини ходу клеми пщ час !! монтажу в робоче положення коливаеться в межах 8 =11-15 мм, середне значення якого становить
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дшпропетровського нацюнального ушверситету зарничного транспорту, 2015, № 4 (58)
0сер=13 мм. При цьому в1рогщна ощнка оч1ку-
ваного значения величини сили притискання вщповщно до д1апазону значень ô, мм, стано-витиме Pr =13,58-19,57 кН. Середне значення монтажно! сили притискання клемою рейки до шдрейково! основи становитиме -
Рсер = 16,56 кН
Рис. 3. Схема npoMipiB центрування oci отвору анкера вщносно шдрейково! площадки залiзобетонно! шпали:
1 - анкер; 2 - затзобетонна шпала типу СБ3-0
Fig. 3. Measurements scheme of a centre line in a anchor hole in relation to the rail seat of concrete sleepers:
1 - anchor; 2 - concrete sleeper, type СБ3-0
Для бшьш детально! ощнки стабшьност роботи силового ланцюжка «рейка-клема-прок-ладка», у 2014 рощ кафедрою «Кол1я та колшне господарство» ДНУЗТу були виконаш експе-риментальш полпонш дослщження по визна-ченню сили притискання клеми пром1жного рейкового скршлення типу КПП-5 до рейки шдчас експлуатацп. Дослщження виконувались на дшянках з пропущеним тоннажем: 147, 160, 173, 185, 277,9 та 447,3 млн т бр. Методика да-них дослщжень грунтувалась у дослщжуванш пружних деформацш клем рейкового скршлен-ня типу КПП-5 тд час експлуатацп.
Експериментально отримаш номшальш се-редш значення величини пружно! деформацп, жорсткост клеми та !! сили притискання до рейки при одночасно зношених прокладках на дшянках коли i3 р1зним пропущеним тоннажем зображеш на рис. 4-6 вщповщно.
Рис. 4. Залежнють пружно! деформацi! клеми (5, мм) при експлуатацп вщносно пропущеного тоннажу (Т, млн т бр.)
Fig. 4. The dependence of the elastic deformation of the terminal (5, mm) at exploitation in relation to the skipped tonnage (Т, mill. tons gross)
Ж14, иН/мм
. LÏ9 !, J V
ч.
5
Т,млн.т.&р.
Рис. 5. Змша жорсткосл клеми при експлуатацп ввдносно пропущеного тоннажу (Т, млн т бр.)
Fig. 5. Inflexibility change of the terminal at exploitation in relation to the skipped tonnage (T, mill tons gross)
pi, kh i
4,1
Т,
PHC. 6. 3MeHmeHHH cunu npmucKaHHa penKH go nigpenKOBo! ochobh 3ane®HO Big penaKcani! KneMH
Fig. 6. Decrease the pressing force of the rail to the rail base depending on terminal relaxation
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету з&шзничного транспорту, 2015, № 4 (58)
Емшрпчно було встановлено, що зменшення сили притискання клеми до рейки залежно вщ пропущеного тоннажу можна описати за такою залежшстю:
p = p -вт
(5)
де Рт - сила притискання клеми до рейки шсля
пропуску Т, млн т бр.; Ро - монтажна сила при-
тискання клеми до рейки в початковий момент експлуатацп; ß - середня штенсивнють зни-ження сили притискання клеми.
Скориставшись виразом (5) та знаючи значення монтажно! сили притискання клеми до рейки ( Ро кН )та сили ( Рт, кН ) шсля певного
пропущеного тоннажу зпдно ¡з рис. 5, можна визначити середню штенсивнють зменшення сили притискання клеми ( ß ) на 1 млн т бр., що зображено на рис. 7.
Рис. 7. 1нтенсившсть зменшення сили притискання клеми залежно вщ пропущеного тоннажу
Fig. 7. Intensity of decrease the pressing force of the terminal depending on the skipped tonnage
Для бшьш детально! оцшки силово! роботи пружних клем були виконаш дослщження по визначенню пружно! деформацп клеми в зале-жносп вщ технолопчного процесу - «монтаж-демонтаж».
Експериментально отримаш середш значення змши пружно! деформацп крайньо! консол1 (носика) клеми залежно вщ багато-циклового виконання - «монтаж-демонтаж» зображеш граф1чно на рис. 8.
Рис. 8. Змша пружно! деформацп клеми вщ виконання процесу -«монтаж-демонтаж»
Fig. 8. Elastic deformation change of the terminal from execution process -«assembly-disassembly»
Результати спостережень залежност вели-чини пружно! деформацп вщ виконання - «мо-нтаж-демонаж» було апроксимовано (рис. 8). Характер змши величини пружно! деформацп крайньо! консол1 (носика) клеми носить нел> ншний характер, що описусться виразом:
y = 0,0009х3 - 0,025 х2
0,2722х - 0,2381. (6)
Пщставивши значення першого виконання -«монтаж-демонтаж» у функщю « y », встановлено, що величина пружно! залишково! деформацп клеми становитиме y=0,01 мм.
З метою дослщження впливу роботи пщрей-кових прокладок на величину сили притискання, були виконаш зам1ри ïx пружних залишко-вих деформацш пщ час експлуатацп у вузл1 рейкового скршлення типу КПП-5.
Отримаш експериментальш даш наочно зо-бражено на рис. 9.
Рис. 9. Залежшсть пружно! залишково! деформацii пiдрейковоi прокладки вщ пропущеного тоннажу
Fig. 9. The dependence of the residual elastic deformation of a rail pad on the skipped tonnage
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2015, № 4 (58)
1з рис. 9, згiдно з теоретично виконаними дослiдженнями, можна передбачити, що тов-щина тдрейково! прокладки пiд час експлуата-ци при пропущеному тоннажi вiд Т=400 млн т бр. до Т=800 млн т бр. практично не змшюеть-ся, що становить 9 %. Виникае зношення (сти-рання) рифлiв (випуклостей) на поверхнi прокладки, що призводить до зменшення сили при-тискання рейки до шдрейкових опор.
Доцшьним може бути припущення, що пол> уретановi прокладки типу ПРП-2.1 мають висо-ку жорсткiсть, при якш не виконуеться пружна передача динамiчно! дп колiс рухомого складу на колда, що може призвести до появи дефектiв та прискореного процесу пошкодження елемен-тiв верхньо! будови коли [1, 2, 6, 12, 15].
Проаналiзувавши та дослщивши як теорети-чним, так i експериментальним шляхом особ-ливостi роботи вузла промiжного рейкового скрiплення типу КПП-5, було встановлено, що на величину розмикання силового ланцюжка -«рейка-клема-прокладка» впливае велика ю-лькiсть факторiв. Основними з яких е: констру-кцiя, матерiал, товщина та жорстюсть шдрей-ково! прокладки; розташування осей отворiв анкера вiдносно тдрейково! площадки шсля замонолiчення його в залiзобетонну шпалу; ре-лаксацiя напружень в металi клеми, конструк-цiя, розмiри прутка клеми; технологiчний про-цес виконання - «монтаж-демонтаж» клеми. Цей вплив схематично зображено на рис. 10.
Рис. 10. Конструктивна схема силового ланцюжка - «рейка-клема-прокладка»
Fig. 10. Construction scheme of the power chain - «rail-terminal-pad»
Враховуючи залежшсть значення величини сили притискання рейки до тдрейково! основи у вузлi промiжного рейкового скршлення типу
КПП-5 вщ рiзних факторiв, що розглядались та дослщжувались вище, було встановлено !х вплив у процентному сшввщношенш. Значення процентного впливу рiзних факторiв зображено на рис. 11.
Беручи до уваги вплив кожного iз факторiв на силову взаемодiю ланцюжка - «рейка-клема-прокладка» у промiжному рейковому скршлен-нi типу КПП-5, встановлено загальне передба-чуване зменшення сили притискання рейки до шдрейково! основи протягом т =0-800 млн т бр., з врахуванням впливу рiзних факторiв зо-бражено на рис. 12.
54 100 90
го
70 60 Б0 40 30 20 10 о
Б 5,7
26 12 ■
0,12 1
4 № фактора
Рис. 11. Вплив фактор1в на силу притискання рейки до тдрейково! основи в рейковому скршленш типу КПП-5:
1 - «монтаж-демонтаж клеми»; 2 - релаксацш клеми; 3 -розташування осей анкера; 4 - знос прокладки
Fig. 11. Influence of factors on pressing force of the rail to rail base in rail fastening, type КПП-5:
1 - «assembly-disassembly of the terminal»; 2 - relaxations of the terminal; 3 - axes of anchor locations; 4 - wears of a pad
PHC. 12. Tpa^iK 3aranbHoro 3MeHmeHHa
cunH npHTHCKaHHH i3 BpaxyBaHHHM Bcix ^aKTopiB
Fig. 12. A chart of general reduction of pressing force taking into account all factors
Наука та прогрес транспорту. Вюннк Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2015, № 4 (58)
1з рис. 12 встановлено, що залежно вщ пропущеного тоннажу величина змши сили притискання рейки до пiдрейковоï основи в основному змшюеться за лшшним законом. Скачко-подiбне загальне значення зменшення сили притискання, починаючи з т =147 млн т бр. до т =400 млн т бр. спричинене нерiвномiрним зношенням (стиранням) пiдрейковоï прокладки. 1з дослщжень, зображених на рис. 9 можна припустити, що товщина пiдрейковоï, починаючи вщ Т=400 млн т бр. до Т=800 млн т бр., практично не змшюеться.
Результати
Аналiзуючи попередньо отримаш даш, встановлено, що на процес зменшення сили притискання рейки до пiдрейковоï основи у скршленш типу КПП-5 в основному впливають таю фактори, як: зношення пщрейкових прокладок — 55,7 %; центрування осей отворiв анкерiв — 18 %; релаксащя клеми — 26 %; виконання технолопчного процесу «монтаж-демонтаж» — 0,12 %.
Загальне передбачуване зменшення сили притискання рейки до пщрейково1' основи про-тягом Т = 0 - 800 млн т бр. з врахуванням впливу вищенаведених факторiв може досягати РТ = 4,93 кН.
Наукова новизна та практична значимкть
Обгрунтована та розроблена методика виконання дослщжень за роботою вузла рейкового скршлення типу КПП-5. З допомогою розроб-лено1' методики встановлено вплив пружних деформацш елеменпв вузла скршлення типу КПП-5 на величину сили притискання рейки до пщрейково1' основи.
Для встановлення числово1' оцiнки зниження сили притискання клеми до рейки, залежно вщ пропущеного тоннажу, принцип роботи колш-ного пристрою по вимiрюванню сили притискання клеми до рейки у скршленш типу КПП-5 було описано та виражено емшричною залежшстю.
Висновки
Розроблено конструкщю пристрою, що дае можливють визначити пружш властивостi та силу притискання клеми до рейки у скршленш типу КПП-5. Конструкщя пристрою проста в експлуатацп та недорога пщ час виготовлен-ня. З допомогою розроблено1' конструкцiï пристрою встановлено, що зменшення сили прити-скання рейки до пщрейково1' основи за рахунок релаксацп клеми на кiнець мiжремонтного тер-мiну складае РТ = 25,97 % згщно з [11] не ме-
нше - 10 кН.
Головним факторами, яю впливають на зменшення величини сили притискання рейки до пщрейково1' основи при промiжному рейко-вому скрiпленнi типу КПП-5 е процес зношення пщрейково1' прокладки, що на кшець мiжре-монтного термiну може скласти РТ = 55,7 %.
Центрування осей отворiв анкерiв вiдносно пщрейково1' основи залiзобетонноï шпали типу СБ-3 становить РТ = 18 %. Тому на основi ви-
конаних дослщжень за роботою вузла рейкового скршлення типу КПП-5 - виникае необхщ-шсть розглянути конструкщю пщрейково1' прокладки з метою ïï удосконалення як на стадп проектування, так i пiд час ïï виготовлення. Пiд час виготовлення залiзобетонниx шпал типу СБ-3, необхщно чiтко встановити контроль та точшсть теxнологiï замонолiчення анкера в тшо шпали з метою уникнення розбiжностей у цент-руваннi осей отворiв анкера вiдносно пщрейко-воï основи шпали.
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
1. Акт обстеження д1лянки коли з1 скршленням типу КПП-5 на Льв1вськш зал1зниц1 по Мука-ч1вськ1й дистанци кол1!. Ст. Воловець / Ю. О. Макаров., В. П. Третяков., Д. О. Дроздов., В. В. Грубов. - Дншропетровськ, 2011. -5 с.
2. Говоруха, В. В. Создание и внедрение упругих элементов промежуточного скрепления рельсового пути. / В. В. Говоруха // В1сн. Дншро-петр. нац. ун-ту зал1зн. трансп. 1м. акад. В. Ла-заряна. - Дн1пропетровськ, 2003. - Вип. 2. -С. 162-171.
3. 1нструкщя з укладання та утримання рейково! кол1! з рейками типу Р65, UIC60 i пружним промiжним скр1пленням типу КПП-5 та висо-ком1цними 1золюючими стиками : ЦП-0104 /
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2015, № 4 (58)
С. М. Демченко, В. Л. Шскунов, О. В. Саенко, В. О. Сестринський. - Ки!в : Транспорт Укра!-ни, 2003. - 46 с.
4. Класиф1кащя i каталог дефекта i пошкоджень рейок на зал1зницях Укра!ни : ЦП0285 / В. В. Рибшн, А. М. Орловський, М. I. Уманов [та ш.]. - Ки!в : Транспорт Укра!ни, 2013. -194 с.
5. Купцов, В. В. Современные конструкции и параметры промежуточных рельсовых скреплений для железобетонных шпал / В. В. Купцов // Повышение надежности работы верхнего строения пути : сб. тр. ВНИИЖТа. - Москва, 2000. - Вып. 570. - С. 100-129.
6. Нехорошев, Ю. П. Результаты испытаний скрепления СБ-3 / Ю. П. Нехорошев, В. И. Матве-цов // Путь и путевое хоз-во. - Москва, 2005. -Вып. 6. - С. 26-27.
7. Оцшка параметр1в пружно! клеми марки КП-5.2 / М. Д. Костюк., В. В. Рибшн., I. О. Бонда-ренко., Н. М. Iвченко // В1сн. Дшпропетр. нац. ун-ту зал1зн. трансп. 1м. акад. В. Лазаряна. -Дшпропетровськ, 2003. - Вип. 2. - С. 11-17.
8. Перегляд «Класифшацп i каталогу дефекта i пошкоджень рейок на зал1зницях Укра!ни» : звгг НДР / кер. Рибшн В. В. ; викон. : Орловський А. М., Уманов М. I., Маркуль Р. В., Панче-нко П. В. - Дншропетровськ, 2012. - 61 с. -Б1блюгр. : 5-61. - ГР 0107U010385. - Шв. № 485.
9. Рибшн, В. В. Надшшсть зал1знично! коли : на-вч. поабник / В. В. Рибшн, I. О. Бондаренко, Д. М. Курган. - Дшпропетровськ : ДНУЗТ,
2013. - 154 с.
10. Солдатов, А. А. Влияние конструкции жестких клемм промежуточных скреплений на работу рельсового пути / А. А. Солдатов // Весн. ВНИИЖТа. - 1985. - Вып. 237. - С. 46-49.
11. ТУ У 32. 30268559.039-2001. Клема пружна типу КП-5 пром1жного скршлення КПП-5 : на дослвдну партш : техн. вимоги. - Введ. 2001. -Дшпропетровськ : Вид-во стандарта, 2001. -18 с.
12. Kaewunruen, S. Dynamic flexural influence on a railway concrete sleeper in track system due to a single wheel impact / S. Kaewunruen A. M. Re-mennikov // Engineering Failure Analysis. - 2009. - Vol. 16. - Iss. 3. - P. 705-712. doi: 10.1016/-j.engfailanal.2008.06.002.
13. Rezaie, F. Experimental and numerical studies of longitudinal crack control for pre - stressed concrete sleepers / F. Rezaie M. R. Shiri S. M. Far-man // Engineering Failure Analysis. - 2012. -Vol. 26. - P. 21-30. doi: 10.1016/j.engfai-lanal.2012.07.001.
14. Rybkin, V. V. Stability issues of the continuous welded rail track on the concrete sleepers on the curves with radius R<300 m. / V. V. Rybkin, N. P. Nastechik, R. V. Marcul // Sciences in Cold and Arid Region. - 2013. - Vol. 5. - P. 654 - 658.
15. Visualization and modelling to understand rail rolling contact fatigue cracks in three dimensions / J. E. Garnham, D. I. Fletcher, C. L. Davis, F. J. Franklin // Proc. of the Institution of Mechanical Engineering, Part F: J. of Rail Rapid Transit. - 2011. - Vol. 225. - Iss. 2. - 165-178. doi: 10.1177/2041301710jrrt414.
М. П. НАСТЕЧИК1, Р. В. МАРКУЛЬ2*, В. В. САВИЦКИЙ3
'Каф. «Путь и путевое хозяйство», Днепропетровский национальный университет железнодорожного транспорта имени академика В. Лазаряна, ул. Лазаряна, 2, Днепропетровск, Украина, 49010, тел. +38 (056) 373 15 31, эл. почта [email protected], ОЯСГО 0000-0002-4178-6092
2*Каф. «Путь и путевое хозяйство», Днепропетровский национальный университет железнодорожного транспорта имени академика В. Лазаряна, ул. Лазаряна, 2, Днепропетровск, Украина, 49010, тел. +38 (056) 373 15 31, эл. почта [email protected], ОЯСГО 0000-0002-7630-8963
3Каф. «Путь и путевое хозяйство», Днепропетровский национальный университет железнодорожного транспорта имени академика В. Лазаряна, ул. Лазаряна, 2, Днепропетровск, Украина, 49010, тел. +38 (056) 373 15 31, эл. почта [email protected], ОЯСГО 0000-0002-9460-3915
ВЛИЯНИЕ УПРУГИХ ДЕФОРМАЦИЙ В ЭЛЕМЕНТАХ СКРЕПЛЕНИЯ ТИПА КПП- 5 НА ВЕЛИЧИНУ СИЛЫ ПРИЖАТИЯ РЕЛЬСА К ПОДРЕЛЬСОВОМУ ОСНОВАНИЮ
Цель. Железнодорожный транспорт является одним из важнейших звеньев экономики Украины и основой ее транспортной системы. Учитывая то, что большинство грузовых перевозок угольной и металлургической промышленности проводится железнодорожным транспортом, эффективное его использование являет-
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2015, № 4 (58)
ся необходимым условием стабилизации и развития экономики Украины. Одной из стратегических работ, связанных с внедрением скоростного движения поездов в Украине, является обеспечение надежной работы узла промежуточного рельсового крепления во время эксплуатации. Именно на путевые работы по содержанию и ремонту скреплений приходится значительная доля трудовых затрат во время эксплуатации пути. Одним из отечественных промежуточных скреплений, которое после длительных эксплуатационных наблюдений внедрилось в постоянную эксплуатацию, является скрепление типа КПП-5. Данное скрепление -это прототип польского рельсового скрепления типа SB-3. После длительной эксплуатации в скреплении типа КПП-5 выявлен ряд недостатков, связанных с преждевременным отказом его элементов, что, в основном, связано с интенсивным уменьшением величины силы прижатия рельса к подрельсовому основанию. Поэтому целью исследования является разработка методики и практических средств контроля за состоянием работы узла рельсового скрепления типа КПП-5 во время эксплуатации. Методика. В основе методики проведения исследований лежит оценка влияния различных факторов на величину силы прижатия рельса к под-рельсовому основанию в узле рельсового скрепления типа КПП-5 во время эксплуатации. Результаты. С помощью разработанной методики и практических средств контроля было установлено, что общее предполагаемое уменьшение силы прижатия рельса к подрельсовому основанию в течении Т = 0 — 800 млн. т. бр. с учетом влияния различных факторов, может составлять РТ = 4,93 кН. Научная новизна. По
результатам исследования авторами впервые был описан и выражен эмпирической зависимостью процесс изменения силы прижатия рельса к подрельсовму основанию в скреплении типа КПП-5 после пропуска Т, млн. т. бр. Практическая значимость. Разработана конструкция устройства для контроля упругих свойств и численной оценки снижения силы прижатия клеммы к рельсу в зависимости от пропущенного тоннажа. Ключевые слова: промежуточное скрепление типа КПП-5; упругая клемма; жесткость; сила прижатия
M. P. NASTECHIK1, R.V. MARCUL2*, V. V. SAVYTSKYI3
'Dep. « Track and Track Facilities», Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan, Lazaryan St., 2, Dnipropetrovsk, Ukraine, 49010, tel. +38 (056) 373 15 31, е-mail [email protected], ORCID 0000-0002-4178-6092
2*Dep. « Track and Track Facilities», Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan, Lazaryan St., 2, Dnipropetrovsk, Ukraine, 49010, tel. +38 (056) 373 15 31, е-mail [email protected], 3ORCID 0000-0002-7630-8963
3Dep. « Track and Track Facilities», Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan, Lazaryan St., 2, Dnipropetrovsk, Ukraine, 49010, tel. +38 (056) 373 15 31, е-mail [email protected], ORCID 0000-0002-9460-3915
ELASTIC DEFORMATIONS IMPACT IN ELEMENTS OF THE RAIL FASTENING, TYPE КПП-5 ON A SIZE OF PRESSING FORCE OF THE RAIL TO THE SUBRAIL BASIS
Purpose. The railway transport is one of the most important links in economy of Ukraine, and it is a basis of its transport system. As the majority of freight transportation of coal and metallurgical industry is conducted by railway transport, its effective use is a necessary condition of stabilization and development in economy of Ukraine. One of the strategic works connected with implementation of high-speed train service in Ukraine is the reliable work ensuring of connection of intermediate rail fastening during operation. For engineering works, according to the contents and repair of fastenings the considerable share of labor expenses during operation of a way is necessary. One of domestic intermediate fastenings which after long operational supervision has implemented into continuous operation is the fastening, type КПП-5. This fastening is a prototype of the Polish rail fastening type SB-3. After the long operation in fastenings, type КПП-5, a number of the shortcomings connected with premature refusal of its elements was revealed. This in generally is connected with intensive reduction of size of pressing force of a rail to the subrail basis. Therefore the purpose is the development of a technique and practical control devices concerning a condition of work of a rail fastening knot, type КПП-5 at operation. Methodology. The assessment of various factors impact at a size of pressing force of a rail to the subrail basis in the knot of a rail fastening, type КПП-5 at operation is the foundation of the research method. Findings. By means of the developed technique and practical control devices it was established: the general reduction of pressing force of a rail to the subrail basis during one Т = 0 — 800 mill.
HayKa Ta nporpec TpaHcnopTy. BicHHK .OHmponeTpoBCLKoro Ha^oHantHoro yHiBepcHTeTy 3&ri3HHHHoro TpaHcnopTy, 2015, № 4 (58)
tons gross., taking into account influence of various factors, may constitute PT = 4,93 kN. Originality. Accordingly to the obtained results the author firstly described and expressed by empirical dependence the process of change of pressing force of a rail to a subrail basis in a fastening, type Knn-5 after the admission of T, one mill. tons gross. Practical value. The device design is developed for control of elastic properties and a numerical assessment of pressing force decrease of the terminal to a rail depending on the passed tonnage.
Keywords: intermediate fastening type Knn-5; elastic terminal; stifness; pressing force
REFERENCES
1. Makarov Yu.O., Tretiakov V.P., Drozdov D.O., Hrubov V.V. Akt obstezhennia dilianky kolii zi skriplenniam typu KPP-5 na Lvivskii zaliznytsi po Mukachivskii dystantsii kolii. St. Volovets [Certificate of inspection of the road sections with pinning type Knn-5 on the Lvov railroad in Mukachevo track. Volovets Station]. Dni-propetrovsk, 2011. 5 p.
2. Govorukha V.V. Sozdaniye i vnedreniye uprugikh elementov promezhutochnogo skrepleniya relsovogo puti [Creation and implementation of the elastic elements of the intermediate rail track fastening]. Visnyk Dni-propetrovskoho natsionalnoho universytetu zaliznychnoho transportu imeni akademika V. Lazariana [Bulletin of Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan], 2003, issue 2, pp. 162-171.
3. Demchenko S.M., Piskunov V.L., Saienko O.V., Sestrynskyi V.O. Instruktsiia z ukladannia ta utrymannia reikovoi kolii z reikamy typu R65, UIC60 i pruzhnym promizhnym skriplenniam typu KPP-5 ta vysokomitsnymy izoliuiuchymy stykamy : TsP-0104 [Instructions for laying and maintenance of track with rails type R65, UIC60 and elastic intermediate bond, type Knn-5 and high strength and insulating joints: TsP0104]. Kyiv, Transport Ukrainy Publ., 2003. 46 p.
4. Rybkin V.V., Orlovskyi A.M., Umanov M.I. Klasyfikatsiia i kataloh defektiv i poshkodzhen reiok na zaliznytsiakh Ukrainy: TsP0285 [Classification and catalogue of defects and damages of rails on the Railways of Ukraine: TsP0285]. Kyiv, Transport Ukrainy Publ, 2013. 194 p.
5. Kuptsov V.V. Sovremennyye konstruktsii i parametry promezhutochnykh relsovykh skrepleniy dlya zhelezobetonnykh shpal [Modern design and parameters of the intermediate rail fasteners for concrete sleepers]. Sbornik trudov Vserossiyskogo nauchno-issledovatelskogo instituta zheleznodorozhnogo transporta. Povysheniye nadezhnosti raboty verkhnego stroyeniyaputi [Proc. of All-Russian Research Institute of Railway Transport. Increase of Reliability of Work of the Permanent Way]. Moscow, 2000, issue 570, pp. 100-129.
6. Nekhoroshev Yu.P., Matvetsov V.I. Rezultaty ispytaniy skrepleniya SB-3 [The test results of the bonding SB-3]. Put i putevoye khozyaystvo - Track and Track Facilities, 2005, issue 6, pp. 26-27.
7. Kostiuk M.D., Rybkin V.V., Bondarenko I.O., Ivchenko N.M. Otsinka parametriv pruzhnoi klemy marky KP-5.2 [Evaluation of elastic parameters of the brand KP-5.2]. Visnyk Dnipropetrovskoho natsionalnoho univer-sytetu zaliznychnoho transportu imeni akademika V. Lazariana [Bulletin of Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan], Dnipropetrovsk, 2003, issue 2, pp. 11-17.
8. Rybkin V.V., Orlovskyi A.M., Umanov M.I., Markul R.V., Panchenko P.V. Perehliad klasyfikatsii i katalohu defektiv i poshkodzhen reiok na zaliznytsiakh Ukrainy [Review of Classification and catalogue of defects and damages of rails on the Railways of Ukraine]. Dnipropetrovsk, 2012. 61 p. GR 0107U010385. № 485.
9. Rybkin V.V., Bondarenko I.O., Kurhan D.M. Nadiinist zaliznychnoi kolii [Reliability of railway track]. Dnipropetrovsk, DNUZT Publ., 2013. 154 p.
10. Soldatov A.A. Vliyaniye konstruktsii zhestkikh klemm promezhutochnykh skrepleniy na rabotu relsovogo puti [Impact of design hard terminals of intermediate fasteners for rail track work]. Vestnik Vserossiyskogo nauchno-issledovatelskogo instituta zheleznodorozhnogo transporta. Povysheniye nadezhnosti raboty verkhnego stroeniya puti [Bulletin of All-Russian Research Institute of Railway Transport. Increase of Reliability of Work of the Permanent Way], 1985, issue 237, pp. 46-49.
11. TU U 32. 30268559.039-2001. Klema pruzhna typu KP-5 promizhnoho skriplennia KPP-5. Na doslidnu partiiu. Tekhnichni vymohy [TU 32. 30268559.039-2001. The elastic terminal type Kn-5 intermediate bond
Knn-5. On an experimental batch. Technical requirements]. Dnipropetrovsk, Standartinform Publ., 2001. 18 p.
12. Kaewunruen S., Remennikov A.M. Dynamic flexural influence on a railway concrete sleeper in track system due to a single wheel impact. Engineering Failure Analysis, 2009, vol. 16, issue 3, pp. 705-712. doi: 10.1016/j.engfailanal.2008.06.002.
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2015, № 4 (58)
13. Rezaie F., Shiri M.R., Farman S.M. Experimental and numerical studies of longitudinal crack control for pre -stressed concrete sleepers. Engineering Failure Analysis, 2012, vol. 26, pp. 21-30. doi: 10.1016/j.engfailanal.2012.07.001.
14. Rybkin V.V., Nastechik N.P., Marcul R.V. Stability issues of the continuous welded rail track on the concrete sleepers on the curves with radius R<300 m. Sciences in Cold and Arid Region, 2013, vol. 5, pp. 654-658.
15. Garnham J.E., Fletcher D.I., Davis C.L., Franklin F.J. Visualization and modelling to understand rail rolling contact fatigue cracks in three dimensions. Proc. of the Institution of Mechanical Engineering, Part F: Journal of Rail Rapid Transit, 2011, vol. 225, issue 2, pp. 165-178. doi: 10.1177/2041301710jrrt414.
Стаття рекомендована до публ1кацИ' д.т.н., проф. В. Д. Петренком (Украта); д.т.н., проф.
Е. I. Даниленком (Украта)
Надшшла до редакцп: 28.05.2015
Прийнята до друку: 13.08.2015
