книги из ГПНТБ / Амелин, С. В. Верхнее строение пути учебное пособие

а при предельно изношенных бандажах колес (cf=25 мм)

в прижатом положении то одного, то другого колеса, можно полагать, что износ рельсов будет выравниваться, и за осно­ ву для первых вариантных решений принять формулу (6).

Рис. 19

С другой стороны, в целях снижения контактных напря­ жений целесообразно стремиться принять ширину головки рельса, близкой к наибольшей величине по выражению (7). Следовательно, ширина головки рельса должна удовлетво­ рять условию

Высота рельса и ширина его подошвы

1. Высоту рельса Н (рис. 20) в порядке первой попытки принимают на основании опыта работы рельсов су­ ществующих типов, руководствуясь следующими соображе­ ниями.

Так как момент сопротивления с увеличением высоты бруса, работающего на изгиб, растет быстрее, чем с увели­ чением его ширины, в целях наименьшей затраты металла на рельс следует стремиться к высоким рельсам. С увеличением высоты рельса момент инерции растет еще в большей мере„

30

чем момент сопротивления, вследствие чего давление от ко­ лес передается на большее число отдельных опор. С этой точки зрения высокие рельсы такж^ целесообразны.

С другой стороны, если момент инерции чрезмерно велик, рельсы недостаточно упруги (гибки), и в связи с этим уве­ личиваются динамические воздействия колес подвижного со­

ния рельса после проката, уменьшаются разница в напря­ жениях от внецентренно приложенной нагрузки к рельсу в крайних волокнах подошвы и опасность выкола подошвы рельса при неплотном прилегании его к подкладке. Чем шире подошва рельса, тем больше ломающий подкладку момент. Таким образом, очевидна целесообразность уменьшения ши­ рины подошвы рельса.

можного вращения рельса является точка А.

31

ширина подошвы

где Q — горизонтальная сила, приложенная к головке рельса на расстоянии Н х от подошвы рельса;

Р— вертикальная сила, приложенная к рельсу;

М■— изгибающий момент;

Р\ — сила сопротивления выдергиванию двух, а иногда одного прикрепителя рельса к шпале или к под­ кладке;

С — расстояние от оси рельса до центра приложения

СИЛЫ Р ь

Из выражения (9) следует, что чем больше Pi при прочих равных условиях, тем меньше ширина подошвы В, т. е. ши­ рина подошвы зависит и от типа прикрепителей.

В СССР отношение -j j для рельсов типа Р50 (1947 г.)

равно 0,869, для Р65 — 0,83, для Р75 — 0,833.

Длина рельса

На выбор длины рельса влияют следующие фак­ торы: технология изготовления рельса, условия перевозки, климатические условия, конструкция пути в целом, условия содержания (оснащенность дистанций механизмами).

Производственные возможности существующих рельсо­ прокатных заводов позволяют изготовлять рельсы длиной

60—100 м.

Перевозка длинных рельсов практически вполне возмож­ на, так как длинные рельсы, хорошо уложенные на платфор­ мы, свободно изгибаются в плане, принимая вид кривых. Это показал опыт перевозки рельсовых плетей у нас и в некото­ рых зарубежных странах.

Климатические условия определяют режим поведения длинных рельсов и целесообразные размеры их.

Условия содержания длинных рельсов не могут быть ли­ митирующими, если при работе с ними широко применяется механизация путевых работ.

Применение длинных рельсов — исключительно важное технико-экономическое мероприятие: уменьшение стыков обе­

32

Из всего многообразия профилей рельсов зарубежных же­ лезных дорог приведем лишь некоторые, характеризующие тяжелые рельсы.

34

Рис. 22

4 H .Q

На рис. 23 дан профиль рельса Пенсильванской желез­ ной дороги (США) SR-152 (вес 75,4 кг/пог. м)\ на рис. 24 — профиль рельса PLM-62 (вес 62 кг/пог. м) французских же­ лезных дорог.

7. Сроки службы рельсов и задачи в области рельсовой проблемы

Сроки службы рельсов определяют как для

целесообразного ведения путевого хозяйства (например, чтобы знать периодичность смены рельсов), так и для тех­ нико-экономической оценки их.

Сроки службы рельсов являются функцией работы их под подвижным составом, типа и мощности рельсов, харак­ теристик верхнего строения и подвижного состава, условий эксплуатации пути и подвижного соста­ ва, качества рельсовой стали и техноло­

гии изготовления рельсов.

Рельсы могут выходить из строя по износу и дефектам.

Нормально рельсы должны сниматься с пути после износа на определенную допускаемую величину, по этому фак­ тору должен определяться срок их службы.

Допускаемый износ z0 головки рель­ са (рис. 25) устанавливается таким образом, чтобы попереч­ ное сечение рельса после износа на величину площади <*>0 обеспечивало допускаемые напряжения и чтобы при изно­ шенных бандажах колес гребни их не задевали гайки и го­ ловки болтов в стыках рельсов или выступающие за головку рельса части двухголовых накладок. Согласно рис. 25

где b — ширина головки рельса;

z0— нормированный предельный износ головки рельса;

А— величина, учитывающая разницу в площади очерта­ ния головки и прямоугольника (можно принимать равной 70 мм2) .

Принято считать, что допускаемый износ головки рельса «о прямо пропорционален количеству прошедшего по дан-

36

(в мм2) от прохода 1 млн. тбрутто.

Износ рельсов и его величина определяются окружными усилиями, передаваемыми колесами рельсу, и проскальзыва­ нием их по рельсам; нормальными давлениями колес на рельсы и суммарным тоннажем, проходящим по рельсам; планом и профилем линий, весом, скоростью и режимом движения поездов; конструкцией пути и подвижного состава, их состоянием; профилем рельсов и колес; качеством метал­ ла рельсов и колес.

Приблизительное значение удельного износа Р проф. Г. М. Шахунянц предлагает определять по следующим фор­

У?< 1 0 0 0 м может иметь приблизительно следующие значения:

37

Р — статическая нагрузка на колесо, т; г — радиус, колеса, см\

S — относительное скольжение колеса по рельсу, пред­ ставляющее собой отношение длины, проходимой колесом со скольжением по рельсу, к полному рас­ стоянию, проходимому колесом, %.

По данным Г. М. Шахунянца, выражение (1+ 9S 2) можно принимать:

— для прямых участков пути

Для приближенных расчетов можно использовать средне­ сетевые данные значения удельного износа поперечного сече­ ния головки рельса Рср, разработанные ЦНИИ МПС (табл. 6 ).

Таким образом, зная “ о и Р, можно по формуле (11) опре­ делить значение Т — количество млн. тонн брутто груза, ко­ торое могут пропустить рассматриваемые рельсы в течение лсего срока службы.

39