Рельсовые стыки и стыковые скрепления

Рельсы

Рельсы являются основным несущим элементом верхнего строения пути и к ним предъявляются следующие требования:

- рельсы должны воспринимать без поломок и повреждений нагрузку от
колес подвижного состава;

- передавать нагрузку от подвижного состава на подрельсовое основание,
распределяя ее на достаточно большую поверхность;

- направлять движение колес подвижного состава.

На участках с автоблокировкой и электрической тягой рельсы, кроме того, должны быть проводниками электрического тока.

За историю существования железных дорог рельсы прошли долгую эволю­цию от чугунных до железных, а потом стальных. Форма рельсов также претер­пела изменения. В настоящее время на сети железных дорог мира применяют только широкоподошвенные рельсы.

Тип рельса определяется массой рельса длиной 1 м, значение которой ок­ругляется до целого и проставляется рядом с буквой Р. На железных дорогах России применяют рельсы Р75, Р65, Р50, имеющие массу 1 м рельса 74,4; 64,7; 51,7 кг. На главных путях эксплуатируются рельсы типов Р65 (87,7 % протя­жения путей), Р75 (2,9 %), Р50 (8,8 %), Р43 и легче (2,4 %). В настоящее время укладываются в основном рельсы Р65. При капитальных ремонтах и уклад­ке и удлинении путей применяют старогодные рельсы Р65.

Рельсы должны быть прочными, долговечными (рельсовая сталь долж­на быть твердой, износоустойчивой). Для того чтобы рельс под нагруз­кой не изменял форму и не ломался, ему придают очертание в соответ­ствии с рис. 1.60. За основу формы рельса принята двутавровая балка, так как она лучше всего работает на изгиб. Верхняя часть называется го­ловкой рельса, нижняя — подошвой, соединяет головку рельса с подо­швой — шейка рельса. Для цент­ральной передачи нагрузки от коле­са поверхность катания головки рельса имеет выпуклое криволиней­ное очертание. Средняя часть голов­ки рельсов выполняется радиусом 500 мм, затем 80 мм и для соедине­ния головки рельса с боковыми гра­нями применяется радиус 13—15 мм (близкий к выкружке гребней колес). Это обеспечивает плотное прилегание гребней колеса к рельсу. Боковые грани головок выполняют с уклоном 1:20. Сопряжение боковых граней головок рельсов с их нижними гранями и всех граней подошвы делают по кривым радиуса 2—4 мм.

Нижние грани головки рельса и верхние грани подошвы служат опорны­ми поверхностями для накладок, которые как клин входят между ними в пазуху рельсов, распирая головку и подошву рельса. Нижние грани голов­ки и верхние грани подошвы рельса имеют уклон 1:4.

Переход от головки и подошвы к шейке рельса делается возможно более плав­ным, и сама шейка имеет криволинейное очертание, для того, чтобы обеспечить наименьшую концентрацию напряжений.

Подошве рельса придают достаточную ширину, чтобы обеспечить боковую устойчивость рельса на опорах и достаточную площадь для опирания накладок. Стандартная длина рельсов на сети железных дорог России принята 25 м. Для укладки на внутренних нитях кривых изготавливают укороченные рель­сы длиной 24,92 и 24,84 м.

Рельсы изготавливаются из рельсовой стали. В химический состав стали входят следующие добавки: углерод С для повышения прочности при изгибе, марганец Мп для увеличения износоустойчивости, твердости и вязкости рель­совой стали, кремний Si для повышения твердости и износоустойчивости.

Для обеспечения большей износоустойчивости и долговечности рельсы Р75, Р65, Р50 подвергают термической обработке по всей длине путем объем­ной закалки в масле, с последующим печным отпуском. Объемнозакален-ные рельсы имеют срок службы в 1,3—1,5 раза выше, чем обычные.

Условия эксплуатации рельсов на дорогах Сибири и Дальнего Востока почти вдвое тяжелее, чем в Европейской части России. Поэтому в настоя­щее время созданы рельсы Р65 низкотемпературной надежности с добавка­ми ванадия, ниобия и бора. Для этих рельсов используется электросталь. При температуре ниже 60° рельсы из электростали выдерживают нагрузки вдвое большие, чем из мартеновской стали.

В настоящее время российские рельсы — одни из лучших в мире.

Маркировка рельсов производится для правильной укладки их в путь и определения места и времени изготовления. На шейке рельса через 2,5—3 м указывается марка завода, год и месяц изготовления, тип рельса.

Срок службы рельсов определяется количеством тонн груза, проследовав­шего по ним до их перекладки. После истечения срока службы, рельсы сни­мают, сортируют, ремонтируют и вновь укладывают в путь, но на менее на­пряженные участки пути. Таким образом срок службы рельсов продлевается.

Кроме того, для увеличения срока службы рельсов применяется шлифов­ка головки рельса рельсошлифовальными поездами для удаления неровно­стей на поверхности катания.

Стыком называется место соединения рельсов между собой. Основными элементами стыкового скрепления являются: накладки, болты с гайками и пружинные шайбы.

За время существования железных дорог форма накладок претерпела су­щественные изменения от плоских, уголковых, фартучных до современных двухголовых, которые приняты в качестве стандартных. Двухголовые на­кладки (рис. 1.61) в лучшей степени сопротивляются изгибу. Для нормаль-

ной работы стыка накладки должны быть достаточной длины. При длин­ных накладках в кривых участках легче обеспечивается плавность изги­ба рельсовых нитей без образования резких углов в стыках. К рельсам типа Р75 и Р65 накладки изготавли­вают длиной 800 и 1000 мм, а к рель­сам типа Р50 — длиной 820 мм

Стыковые болты (рис. 1.62, а) для двухголовых накладок изготавлива­ют с круглыми головками и оваль­ными подголовками для того чтобы болты не проворачивались при за­винчивании. Для размещения подголовков в накладках круглые и оваль­ные отверстия чередуются. Болты вставляются поочередно гайками наружу или внутрь колеи (рис. 1.62, б). Болты изготавливаются из стали повышен­ной прочности и подвергаются термической обработке.

Пружинные шайбы (рис. 1.62, в)являются очень важными деталями сты­ка. Их назначение — обеспечивать постоянное натяжение болтов.

На участках, оборудованных электрической централизацией, а также на электрифицированных участках рельсовые нити являются токопрово-дящими. Стыки должны обеспечивать хорошую токопроходимость (токоп-роводящие стыки), а на границах рельсовых цепей стыки должны обеспе­чивать надежную электроизоляцию одной рельсовой нити от другой (изолирующие стыки).

В токопроводящих стыках для уменьшения сопротивления прохождению
сигнального тока через стык ставят стыковые соединители в соответствии с
рис. 1.63. Они состоят из двух оцинкованных проволок диаметром 5 мм,
концы которых входят в конические луженые штепсели, забиваемые в выс-
а верленные в шейках рельсов отверстия

диаметром 10,4 мм (по одному с каждой стороны накладки). Эти соединители по­мещают в пазуху стыковой накладки.

Для пропуска сигнального тока вместо штепсельных соединителей применяют так­же короткие соединители в виде стального троса диаметром 6 мм и длиной 200 мм, приваренного к головке рельса.

На электрифицированных линиях для пропуска обратного тягового тока ставят приварные соединители из медного тро­са общим сечением 70 мм при постоянном токе и 50 мм при переменном токе (см. рис. 1.63). Концы медного троса находят-

ся в стальных наконечниках или манжетах, привариваемых к рельсу элект­родуговым или термитным способом.

Изолирующий стык устраивают таким образом, чтобы электрический ток не мог пройти от одного рельса к другому. На дорогах России наи­большее распространение получили изолирующие стыки с металлически­ми объемлющими накладками в соответствии с рис. 1.64. Изоляция рель­сов обеспечивается постановкой специальных прокладок под накладки и подкладки, а также втулок на болты из фибры, текстиля или полиэтилена. В зазор между рельсами также вставляют изолирующую прокладку. В урав­нительных пролетах бесстыкового пути получили широкое распростране­ние клееболтовые изолирующие стыки с двухголовыми накладками в со­ответствии с рис. 1.65. В таких стыках используются типовые двухголовые накладки и специальные накладки, облегающие пазуху рельсов (полноп­рофильные накладки). Изоляция обеспечивается стеклотканью, пропитан­ной эпоксидным клеем.

По расположению относительно шпал различают стык на шпале, на весу и на сдвоенных шпалах (рис. 1.66). Стык на шпале под колесной нагрузкой получается жестким. Кроме того, шпала может поворачиваться относитель­но продольной оси шпалы, поэтому такой стык быстро расстраивается.

Наиболее распространенным является стык на весу. Преимущество та­кого стыка — большая упругость и более удобное расположение стыковых шпал для подбивки балласта. Недостатком такого расположения стыка яв­ляется больший изгиб рельсовых концов и накладок, чем при стыке на опо­ре. Для снижения изгибающего момента расстояние между стыковыми шпа­лами делают меньше, чем между промежуточными (440—420, вместо 550—500 мм).

На сдвоенных шпалах размещают лишь изолирующие стыки. Стык на сдвоенных шпалах обладает большей сопротивляемостью горизонтальным и вертикальным перемещениям. Основным недостатком стыка на сдвоен­ных шпалах является большая жесткость, трудность подбивки балласта под шпалы, дополнительный расход металла на стяжные болты.

По взаимному расположению стыков на обеих рельсовых нитях разли­чают стыки по наугольнику и вразбежку (рис. 1.67) Лучшими является сты­ки по наугольнику. Правильность расположения стыков проверяется шаб­лоном — наугольником (прямоугольным треугольником). Один катет прямоугольного треугольника прикладывается к боковой грани головки рельса, а на другом катете должны располагаться стыки обеих рельсовых нитей.

Преимущества стыков по наугольнику по сравнению со стыками враз­бежку следующие:

- одновременность ударных воздействий колес при проходе стыков, что
сокращает количество ударов вдвое, по сравнению со стыками вразбежку;

- центральность ударов, что снижает раскачку подвижного состава;

- возможность применения звеньевых путеукладочных кранов при смене
рельсов со шпалами.

Поэтому на дорогах России принят стык по наугольнику.

Дата добавления: 2014-12-27