Способ разрядки температурных напряжений в рельсовых плетях бесстыкового пути Советский патент 1992 года по МПК E01B29/20 

Изобретение относится к способам разрядки температурных напряжений в рельсовых плетях бесстыкового пути.

Известен способ разрядки температурных напряжений в рельсовых плетях бесстыкового пути, заключающийся в том, что ослабляют рельсовые скрепления и последовательно воздействуют на рельсовую плеть в направлении разрядки напряжений импульсной нагрузкой.

Однако указанный способ не обеспечивает эффективную разрядку температурных напряжений, так как создаваемый единичным ударным импульсом нестационарный фронт волны, проходя по рельсовой плети и имея ограниченную длину, способствует только локальному перераспределению температурных напряжений, не влияя на общее напряженное состояние рельсовой плети. При этом полный цикл ударного воздействия на рельсовую плеть занимает длительное время, что вызывает низкую производительность способа

Целью изобретения является повышение эффективности способа путем более равномерного перераспределения напряжений и повышения производительности.

Цель достигается тем, что в способе разрядки температурных напряжений в рельсовых плетях бесстыкового пути, заключающемся в том, что ослабляет рельсовые скрепления и последовательно воздействуют на рельсовую плеть в направлении разрядки напряжений импульсной нагрузкой, последнюю образуют направленным взрывом зарядов, расположенных .зеркально симметрично относительно оси симметрии и середины

VI

4 СЛ 00 О Ю

рельсовой плети, а величину нагрузки определяют из выражения:

детонации. Так как Рим 2Ро г b I/O , то при С - D и Р р UC.

Использование: разрядка температурных напряжений в рельсовых плетях бесстыкового железнодорожного пути. Сущность изобретения: после ослабления рельсовых скреплений на рельсовой плети размещают симметрично относительно ее оси симметрии и середины заряды взрывчатых веществ (ВВ), затем последовательно воздействуют на рельсовую плеть в направлении разрядки напряжений импульсной нагрузкой, образованной направленным взрывом зарядов ВВ. При этом величина импульсной нагрузки определяется из выражения А Рим 2 аЫ /о С2 С„ , где аЫ объем заряда; Р - давление; р- плотность материала рельса; С - скорость звука в металле рельса; Си - скорость звука в продуктах детонации,Ј

АР

им

2 аЫ рС Св

где Р - давление в детонационной волне;

С - скорость звука в металле;

а - толщина заряда;

b - ширина заряда;

I - длина заряда;

р- плотность материала рельса;

Св - скорость звука в продуктах детонации.

Способ осуществляется следующим образом.

После ослабления гаек клеммных болтов на рельсовой плети размещают симметрично относительно оси симметрии рельса заряды взрывчатых веществ (ВВ), которые последовательно инициируют, при этом на рельс передается импульсное воздействие, определяемое из выражения:

г,2

APMM 2abl

При этом скорость детонационной волны, распространяющаяся по заряду ВВ, равна скорости звука в материале рельса, причем ударная волна формируется с плоским фронтом, который обеспечивает равномерный по сечению рельса эффективный массоперенос и соответственно равномерную разрядку напряжений.

При распространении детонационной волны вдоль границы радела ВВ - среда со скоростью, превышающей скорость звука в среде, в последней возникает ударная волна, распространяющаяся под углом а к границе раздела сред. В этом случае ударная волна имеет нестационарный фронт, что не обеспечивает равномерного массоперено- са по сечению и вдоль рельса.

Если детонационные волны с разных сторон среды распространяются вдоль границы, то в среде возникают сходящиеся волны, возбуждающие сложную нестационарную картину волн.

Развиваемое от взрыва заряда давление Р связано со скоростью движения мате- риала соотношением Р р CU. Силы давления на рельс в течение времени детонации заряда Т I/O определяются из выражения F PU т Ь, а переданный импульс g

ЛР 2 FT. В этом выражении т-р- время до прихода волны разрежения в продуктах

АРим-2Р

Р С Св

b 2 Ы

,

(1)

Расстояние между зарядами ВВ вдоль рельсовой плети определяется из условия затуУания импульса.

Известно, чтоs

Д Рим - MV - Ftp At - у (2)

где М - масса участка плети, подвергаемая воздействию импульса; V - скорость перемещения сечений;

FTp - силы трения;

S - величина перемещения сечений.

Учитывая, что М - Lm, где L - длина участка плети, т - погонная масса рельса,

I- АРИМ v4 (3)

т(дрр)

Пример. Осуществляют разрядку температурных напряжений в рельсовой плети длиной 600 м с рельсами типа Р65 при температуре рельса +20°С. Температура закрепления плети +10°С. Применяют заряды

ВВ объемом аЫ 2x2x25 см и массой m 100 г, В таком заряде развиваемое от взрыва давления Па, а скорость звука в продуктах детонации Св 5-10 м/с.

Для принятого ВВ при скорости звука в

рельсе С - 5-10 м/с плотность материала рельса р 7,8-Ю3 кг/м3 величина импульса

от одного заряда составила 70 н.с.

Расстояние между устанавливаемыми на плети зарядами ВВ определяют по формуле (3) при следующих данных: m 65 кг/м, д 9.81 м/с2, 0.3. 5 0,1 см, тогда L 20 м.

Необходимое количество зарядов определено из выражения

n,m + l J|L+1,3l3aP

При разрядке растягивающих напряжений инициирование зарядов осуществляют последовательно с концов плети. Заряды

ВВ соединены детонационным шнуром, который обеспечивает инициирование каждого последующего заряда по направлению распространения упругой волны. Длина детонационного шнура подбирается так, чтобы момент прихода детонационной волны по шнуру к заряду совпадал с моментом прихода упругой волны в .плети. Так, при1 использовании детонационного шнура со скоростью детонации 7500 м/с и расстоянии между зарядами ВВ 20 м, длина шнура

принята равной 30 м. При такой длине шнура время прохождения детонационной волны по шнуру между зарядами ВВ с, что равно времени прохождения упругой волны по плети. При инициировании заряда В В со стороны детонационного шнура в заряде возникает детонационная волна, распространяющаяся со скоростью сгорания вещества заряда и возбуждающая упругую волну в рельсе, которые имеют одинаковые направления от концов к середине плети.

В случае разрядки сжимающих напряжений действия аналогичны описанным с тем отличием, что инициирование зарядов осуществляется от середины к концам плети. Первоначальное инициирование зарядов осуществляется мощным импульсом тока.

Формула изобретения Способ разрядки температурных напряжений в рельсовых плетях бесстыкового пути, заключающийся в том, что ослабляют рельсовые скрепления и последовательно воздействуют на рельсовую плеть в направ0

5

0

лении разрядки напряжений импульсной нагрузкой, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности путем более равномерного перераспределения напряжений и повышения производительности, импульсную нагрузку образуют направленным взрывом зарядов, расположенных зеркально симметрично относительно оси симметрии и середины рельсовой плети, а величину импульсной нагрузки определяют из выражения:

«2

ДРим 2аЫ

рС2Св

где Р - давление в детонационной волне;

С - скорость звука в металле,

а - толщина заряда;

b - ширина заряда;

I -длина заряда;

р - плотность материала рельса;

Св - скорость звука в продуктах детонации.