СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ИЗЛОМОВ РЕЛЬСОВЫХ ПЛЕТЕЙ Российский патент 2000 года по МПК E01B31/18 

Изобретение относится к конструкции бесстыкового железнодорожного пути, а именно к предотвращению поперечных изломов рельсовых плетей под поездами из-за усталостных трещин в подошве рельса по дефекту 69.

Известен бесстыковой железнодорожный путь с клеммно-болтовым скреплением (1), взятый за аналог, содержащий рельсы, подкладки и железобетонные шпалы, в котором рельсы прижимаются к подкладкам клеммами с клеммными болтами, а сами подкладки крепятся к шпалам с помощью закладных болтов. Для снижения жесткости железнодорожного пути между шпалами и подкладками размещаются нашпальные резиновые прокладки, а между подкладками и рельсами располагаются подрельсовые резинокордные прокладки.

Недостатком данной конструкции бесстыкового пути с клеммно-болтовым скреплением является возникновение в рельсовой плети дополнительных касательных напряжений, возникающих локально по длине пути в местах крутильных деформаций и колебаний. Они возникают в рельсовой плети на некондиционных железобетонных шпалах с отклонениями по основным колеюобразующим размерам. Локальные крутильные колебания рельсовой плети под поездной нагрузкой создают перегрузку рельсов по сечениям плети возле клемм, что ведет к зарождению и развитию усталостных трещин в подошве рельса, которые приводят к поперечному излому рельсовых плетей под поездами по дефекту 69.

Известен также бесстыковой путь с рельсовым скреплением КБ-65 (2), взятый за прототип, содержащий рельсы, подкладки и железобетонные шпалы, скрепленные закладными и клеммными болтами, в котором для снижения локальных касательных напряжений и снижения вероятности усталостных изломов рельсовых плетей в пути под поездами подрельсовая подкладка вместе с нашпальной прокладкой имеют возможность продольного смещения вдоль шпалы без перекоса подкладок в нишах железобетонных шпал.

Недостатком данной конструкции бесстыкового пути является то, что вероятность появления в подошве рельсовой плети поперечных усталостных трещин полностью не исключена. В местах перегрузки рельсовой плети происходит зарождение и развитие усталостных трещин, которые фиксируют средства дефектоскопии. При эксплуатации рельсовых плетей с усталостными трещинами, они под поездами развиваются, что приводит к поперечным изломам рельсов по дефекту 69 с тяжелыми техногенными последствиями.

Целью изобретения является разработка способа предотвращения излома рельсовых плетей из-за усталостных трещин в подошве рельса путем снижения локальных касательных напряжений за счет установки накладок на ослабленное сечение рельса с поперечной усталостной трещиной, снижения усилия затяжки клеммных болтов в зоне обнаружения усталостной трещины, а также замены резинокордных подрельсовых прокладок на резиновые прокладки с рифлением под подошву рельса.

Предлагаемый способ предотвращения изломов рельсовых плетей бесстыкового пути из-за усталостных трещин в подошве рельса основан на снижении дополнительных касательных напряжений по сечениям рельса возле зажатых клемм, возникающих при крутильных деформациях и колебаниях рельсовой плети, когда в подошве рельса средствами дефектоскопии обнаружена поперечная усталостная трещина. При снижении локальных напряжений по сечению рельса с усталостной трещиной, рост ее замедляется или прекращается совсем и рабочий ресурс рельсовой плети до излома значительно возрастает, или излома может вообще не быть.

Указанный технический результат достигается тем, что на ослабленное сечение рельсовой плети с усталостной трещиной в подошве рельса устанавливаются шестидырные накладки, усилие затяжки клеммных болтов на шпалах в зоне появления усталостной трещины понижается в два раза, а резинокордные подрельсовые прокладки без рифления заменяются в зоне трещины на резиновые прокладки с рифлением под подошву рельса.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображено:
на фиг.1 - общий вид бесстыкового пути, вид сбоку;
на фиг.2 - общий вид рельсового скрепления КБ-65, вид вдоль оси пути;
на фиг.3 - то же с перекосом плети в рельсовом скреплении;
на фиг.4 - то же с установленными шестидырными накладками.

Бесстыковой путь включает в себя рельсошпальную решетку с рельсовым скреплением КБ и состоит из рельсов 1, подошва которых опирается на металлические подкладки 2 и зафиксирована от поперечного смещения ребордами 3. Металлические подкладки 2 размещаются в нишах 4 железобетонных шпал 5 и прижаты к шпалам закладными болтами 6 с двухвитковыми шайбами 7 и гайками 8. Рельсы 1 прикреплены к подкладкам 2 клеммами 9 при помощи клеммных болтов 10, двухвитковых шайб 11 и гаек 12. Между шпалами 5 и подкладками 2 размещены нашпальные прокладки 13, а между рельсами 1 и подкладками 2 расположены подрельсовые прокладки 14.

При эксплуатации бесстыкового пути в подошве рельсов 1 появляются усталостные трещины 15, которые ослабляют поперечное сечение, и на рельс устанавливают накладки 16.

При сборке рельсошпальной решетки в нишах 4 железобетонных шпал 5 размещаются нашпальные прокладки 13, на которые укладываются металлические подкладки 2 и устанавливаются закладные болты 6 с двухвитковыми шайбами 7 и гайками 8. Далее на подкладку 2 укладывают подрельсовые прокладки 14 и на них размещают рельс 1. Затем устанавливают клеммы 9 с клеммными болтами 10, двухвитковыми шайбами 11 и гайками 12. На звено рельсошпальной решетки накладываются жесткие шаблоны, обеспечивающие ширину колеи в 1520 мм и гайки на клеммных и закладных болтах затягиваются с крутящим моментом в 15-18 кгм, после чего звено рельсошпальной решетки готово для укладки в путь.

При эксплуатации рельсошпальной решетки бесстыкового пути с рельсовыми плетями и скреплением КБ-65, представленным на фиг.2, все элементы пути работают в расчетном режиме. Крутильных деформаций и колебаний рельсовой плети нет. Условий для перенапряжения рельсовых плетей по сечениям клемм, зарождения и развития усталостных трещин по подошве рельса не создается.

В этом случае рельсовая плеть работает неограниченно долго без возникновения усталостных трещин в подошве рельса и без изломов по ним. В случае расположения рельсовой плети с перекосом в рельсовом скреплении КБ-65, представленном на фиг.3 и фиг.4, когда между подошвой рельса и подкладкой слева или справа имеется зазор, то в рельсовой плети возникают дополнительные локальные перегрузки с появлением значительных по величине касательных напряжений. В этом случае происходит нерасчетное взаимодействие рельсовой нити и поездной нагрузки, которое характеризуется перенапряжениями сечений рельсовой плети возле клемм рельсового скрепления. Клеммы рельсового скрепления на некоторых шпалах с предельно затянутыми двухвитковыми шайбами препятствуют угловым деформациям рельсовой плети под поездной нагрузкой и создают перегрузку рельсовой плети по сечениям возле клемм. При крутильных колебаниях рельсовых плетей по схемам нагружения, представленным на фиг.3 и фиг.4, происходит перенапряжение подошвы рельса касательными напряжениями, максимальные значения которых развиваются в средней части подошвы. По сечениям перегрузки в местах действия наибольших касательных напряжений, то есть в средней части подошвы начинают зарождаться и расти поперечные усталостные трещины, которые фиксируются средствами дефектоскопии. Зарождению и развитию усталостной трещины способствует коррозия подошвы рельса в рельсовом скреплении.

Усталостная трещина по подошве рельсовой плети развивается и растет до тех пор, пока не достигнет критического размера, соответствующего данному уровню перегрузки. В этом случае рельсовая плеть разрушается.

При обнаружении усталостной трещины в подошве рельсовой плети, для прекращения ее роста на ослабленное трещиной сечение устанавливаются шестидырные накладки, клеммные болты не шести шпалах в зоне трещины ослабляются и закручиваются вновь с усилием затяжки, равным 0,5 от нормированного, а подрельсовые резинокордные прокладки без рифления заменяются на резиновые прокладки с рифлением по поверхности опирания под подошву рельса.

Шестидырные накладки устанавливают так, чтобы середина накладок совмещалась с сечением рельса, где появилась усталостная трещина. При этом накладки могут быть установлены как на все шесть болтов, так и на четыре крайних, когда во избежание ослабления сечения рельса, болты в средней части накладок не устанавливаются. За счет того, что сечение рельса с усталостной трещиной усилено накладками, а клеммные болты не затянуты до предела и подошва рельса получает возможность некоторого перемещения на упругих шайбах и более податливых прокладках, величина перенапряжений в рельсовой плети резко снижается. В этом случае интенсивность роста усталостной трещины понижается или прекращается совсем. Рабочий ресурс рельсовой плети возрастает и она может работать неограниченно долго без поперечного излома по усталостному дефекту.

Изобретение относится к эксплуатации бесстыкового пути. При обнаружении усталостной трещины в подошве плети на ослабленное сечение устанавливают шестидырные накладки так, чтобы середина накладок совмещалась с усталостной трещиной, усилие затяжки клеммных болтов в зоне усталостной трещина понижают до 0,5 от номинального на определенных шпалах, а подрельсовые прокладки из резинокорда заменяют на резиновые. При этом указанные накладки устанавливают либо на все шесть болтов, либо на четыре крайних. Применяют резиновые прокладки с рифлением по поверхности под подошву рельса. Изобретение позволяет снижать локальные касательные напряжения. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ предотвращения изломов рельсовых плетей бесстыкового пути, состоящего из рельсов, подошва которых опирается на металлические подкладки, размещенные в нишах железобетонных шпал, подкладки прижаты к шпалам закладными болтами с двухвитковыми шайбами и гайками, а сами рельсы прижаты к подкладкам клеммами с помощью клеммных болтов, двухвитковых шайб и гаек, между шпалами и подкладками размещены нашпальные резиновые прокладки, а между подошвой рельса и подкладками расположены подрельсовые прокладки из резинокорда, отличающийся тем, что при обнаружении усталостной трещины в подошве рельсовой плети на ослабленное трещиной сечение устанавливают шестидырные накладки так, чтобы середина накладок совмещалась с усталостной трещиной, усилие затяжки клеммных болтов в зоне усталостной трещины понижают до 0,5 от номинального, а подрельсовые прокладки из резинокорда заменяют на резиновые. 2. Способ предотвращения изломов рельсовых плетей по п.1, отличающийся тем, что шестидырные накладки устанавливают на рельсовую плеть либо на все шесть болтов, либо на четыре крайних. 3. Способ предотвращения изломов рельсовых плетей по п.1, отличающийся тем, что клеммные болты затягивают с усилием в 0,5 от номинального на шпале по рельсу с усталостной трещиной, и на трех близлежащих шпалах в ту и другую стороны по плети. 4. Способ предотвращения изломов рельсовых плетей по п.1, отличающийся тем, что в зоне обнаружения усталостной трещины подрельсовые прокладки из резинокорда заменяют на резиновые прокладки с рифлением по поверхности под подошву рельса на шпале, где расположена усталостная трещина, и на трех близлежащих шпалах в ту и другую стороны по плети.