Способ соединения рельсовых плетей бесстыкового пути

Изобретение относится к устройству железнодорожного пути, в частности к способам ремонта бесстыкового пути с удлинением рельсовых плетей сваркой при их укладке и восстановлении. Способ соединения рельсовых плетей бесстыкового пути заключается в том, что на концах двух примыкающих рельсовых плетей монтируют стяжной прибор, с помощью которого концы рельсовых плетей перемещают навстречу друг другу, устанавливают необходимую величину зазора и производят термитную сварку. После сварки в процессе остывания стыка до приобретения сварным стыком достаточной прочности натяжение стяжным прибором увеличивают на величину, определяемую расчетом. Перед натяжением примыкающих рельсовых плетей стяжным прибором расчетом приближенно определяют величину продольного перемещения концов рельсовых плетей. При фактически большем перемещении по сравнению с расчетным производят дообрезку концов рельсовых плетей. При фактически недостаточном перемещении по сравнению с расчетным производят раскрепление рельсовых плетей со шпалами, начиная от концов плетей до тех пор, пока зазор не станет равным по величине расчетному значению. После термитной сварки в процессе остывания стыка до приобретения сварным стыком достаточной прочности продолжают раскрепление рельсовых плетей со шпалами, контролируя длину остывающей части рельсовой плети в зоне сварного стыка. После снятия стяжного прибора раскрепляют определяемую расчетом длину части рельсовой плети с обеих сторон от сварного стыка. Затем до открытия движения поездов на этом же участке производят подбивку шпал и закрепляют рельсовые плети. Техническим результатом изобретения является исключение снятия избыточных напряжений от сжимающих продольных сил в рельсовых плетях.

 

Изобретение относится к устройству железнодорожного пути, в частности к способам ремонта бесстыкового пути с удлинением рельсовых плетей сваркой при их укладке и восстановлении.

Известен способ соединения рельсовых плетей сваркой, при котором не учитываются продольные силы в рельсах [1].

Известен способ соединения рельсовых плетей бесстыкового пути, заключающийся в том, что перед сваркой двух примыкающих концов рельсовых плетей друг с другом на этих концах монтируется стяжной прибор, с помощью которого концы плетей перемещают навстречу друг другу, устанавливают необходимую величину зазора и производят термитную сварку, после сварки в процессе остывания стыка до приобретения стыком достаточной прочности натяжение стяжным прибором увеличивают на величину, определяемую расчетом [2].

Недостатком указанного способа является применение стяжного прибора после термитной сварки стыка только для исключения возникновения растягивающих сил в процессе остывания стыка. Если температура во время сварки ниже температуры закрепления, то после окончания сварочных работ необходимо будет произвести перезакрепление плетей со снятием местных избыточных напряжений раскреплением рельсовой плети до ее конца, который может находиться на весьма большом расстоянии. Если не произвести перезакрепление, то при определенных условиях может произойти потеря устойчивости бесстыкового пути на месте, где производились сварочные работы.

Поэтому известный способ рекомендуется применять только при температуре не ниже температуры закрепления рельсовых плетей [3].

Указанный недостаток снижает эффективность способа.

Изобретением решается задача повышения эффективности способа путем исключения снятия избыточных напряжений от сжимающих продольных сил в рельсовых плетях.

Это достигается тем, что в известном способе сварки рельсовых плетей бесстыкового пути, заключающемся в том, что перед сваркой двух примыкающих концов рельсовых плетей друг с другом на этих концах монтируют стяжной прибор, с помощью которого перемещают концы навстречу друг другу, устанавливают необходимую величину зазора и производят термитную сварку. Согласно изобретению перед натяжением концов рельсовых плетей стяжным прибором расчетом приближенно определяют величину продольного перемещения концов, при фактически большем перемещении по сравнению с расчетным производят дообрезку концов, при фактически недостаточном перемещении по сравнению с расчетным производят раскрепление рельсов со шпалами, начиная от концов до тех пор, пока зазор не станет равным по величине расчетному значению, после сварки в процессе остывания стыка до приобретения сварным стыком достаточной прочности продолжают раскрепление рельсов со шпалами, контролируя длину остывающей части плети в зоне сварного стыка, после снятия стяжного прибора раскрепляют определяемую расчетом длину части рельсовой плети с обеих сторон от сварного стыка, а затем до открытия движения поездов на этом же участке производят подбивку шпал и закрепляют рельсы.

Пример.

Необходимо соединить термитной сваркой два конца рельсовой плети бесстыкового пути, изготовленной из рельсов Р65 и закрепленных при температуре t₃=35°С. Температура рельсов во время сварки равна t=5°C. Разница этих температур Δt=t₃-t=35-5=30°C.

Согласно техническим указаниям по устройству, укладке, содержанию и ремонту бесстыкового пути [3] рельсовые плети сваривают при температуре не ниже температуры их закрепления.

Для того, чтобы восстановить температуру закрепления на месте производства работ по термитной сварке, необходимо стяжным прибором создать продольную растягивающую силу:

где α - коэффициент температурного удлинения рельсовой стали

(11,8·10^-6/град),

Е - модуль упругости рельсовой стали (2,1­10⁵ МПа),

F - площадь поперечного сечения рельса (83 см²).

При воздействии силы N, найденной по (1), концы переместятся навстречу друг другу на величину:

где r - погонное сопротивление продольным перемещениям рельсов (при нормальном состоянии балласта r≈5 кН/м),

x₁ - часть рельсов на конце плети, незакрепленная на шпалах (например, рельсовая вставка длиной x₁, которая вваривается между концами плетей).

Погонное сопротивление - величина случайная, зависящая от состояния балласта, в котором находятся шпалы. Приближенные его значения известны [3], но фактические значения λ достаточно точно для выполнения предлагаемого способа сварки могут быть определены только натурными измерениями непосредственно на месте выполнения работ.

По формуле (2) с учетом (1) для приведенного примера (x₁=10 м)

Таким образом, если нормальная величина зазора перед термитной сваркой должна быть 25 мм [1], то до натяжения концов плетей стяжным прибором зазор должен быть 25+47,1=72,1 мм.

Если на железнодорожном пути балласт уплотнен динамическим стабилизатором (ДСП), то r≈12,5 кН/м и тогда по (2) λ≈20,9 мм.

Если при натяжении концов плетей фактически не удалось достигнуть нормальной величины зазора (например, 25 мм), значит, погонное сопротивление r фактически оказалось больше предполагаемого и тогда раскреплением участка рельсовой плети длиной x₂ от сварного стыка достигается увеличение перемещения λ на Δλ по формуле:

При раскреплении, например х₂=12 м

Δλ=11,8·10^-6·12000·30=4,2 мм

Если во время сварки, например, на длине двух метров (l₂) в зоне стыка рельсы нагреваются в среднем на 100°С, то, чтобы компенсировать укорочение этих двух метров за время остывания на величину λ_ост=αl₂Δt_ост=11,8·10^-6·2000·100=2,4 мм, необходимо для данного примера раскрепить участок рельсовой плети еще на длине x₃,

Величину λ_ост контролируют с точностью ±1 мм при раскреплении рельсов на участке x₃ так, чтобы на остывающем участке плети в зоне стыка не возникли растягивающие силы.

При воздействии на рельсовые концы силы N произойдут продольные перемещения рельсов на участке 2l+x₁+x₂+x₃, где

Для приведенного примера

При применении ДСП l=50 м, a 2l+x₁+x₂+x₃=128,8 м.

На этой длине после сварочных работ необходимо произвести перезакрепление рельсовых плетей для снятия неравномерностей в распределении продольных сил из-за перемещения концов под действием температурных сил до установки стяжного прибора и начала сварки в сторону увеличения зазора, а затем в процессе сварочных работ предлагаемым способом - в противоположную сторону при воздействии продольной силы, создаваемой стяжным прибором.

При действии упомянутых продольных сил на участках l шпалы в результате создаваемых на них воздействий крутящего момента окажутся повернутыми в балласте [4], получившем пластические деформации, из-за чего при пропуске по железнодорожному пути поездов в таком положении возникнут дополнительные продольные силы, нарушающие установленную температуру закрепления. Для недопущения этого, необходимо подбить шпалы, чтобы вернуть их нижней постели, опирающейся на балласт, горизонтальное положение.

Предлагаемый способ позволяет произвести термитную сварку рельсовых плетей бесстыкового пути при температурах ниже температур при их закреплении без последующего снятия напряжений на месте производства работ, вследствие чего является более эффективным.

Источники информации

1. Алюмино-термитная сварка рельсов в пределах стрелочных переводов. Технические условия. Утверждены МПС РФ. - М. - 2001 - с.3.

2. И.Ваттманн. Бесстыковой железнодорожный путь (перевод с немецкого). Трансжелдориздат, - М. - 1959 - с.85-88, 118-128.

3. Технические указания по устройству, укладке, содержанию и ремонту бесстыкового пути. Транспорт. - М. - 2001. - с.38, 85.

4. Новакович В.И., Карпачевский Г.В., Курилина И.А. Изменение в рельсошпальной решетке при воздействии поездов. // Путь и путевое хозяйство. - 2004. - №5. - с.25-28.

Способ соединения рельсовых плетей бесстыкового пути, заключающийся в том, что на концах двух примыкающих рельсовых плетей монтируют стяжной прибор, с помощью которого концы рельсовых плетей перемещают навстречу друг другу, устанавливают необходимую величину зазора и производят термитную сварку, после сварки в процессе остывания стыка до приобретения сварным стыком достаточной прочности натяжение стяжным прибором увеличивают на величину, определяемую расчетом, отличающийся тем, что перед натяжением примыкающих рельсовых плетей стяжным прибором расчетом приближенно определяют величину продольного перемещения концов рельсовых плетей, при фактически большем перемещении по сравнению с расчетным производят дообрезку концов рельсовых плетей, при фактически недостаточном перемещении по сравнению с расчетным производят раскрепление рельсовых плетей со шпалами, начиная от концов плетей до тех пор, пока зазор не станет равным по величине расчетному значению, после термитной сварки в процессе остывания стыка до приобретения сварным стыком достаточной прочности продолжают раскрепление рельсовых плетей со шпалами, контролируя длину остывающей части рельсовой плети в зоне сварного стыка, после снятия стяжного прибора раскрепляют определяемую расчетом длину части рельсовой плети с обеих сторон от сварного стыка, а затем до открытия движения поездов на этом же участке производят подбивку шпал и закрепляют рельсовые плети.