температура закрепления плети плюс 12 градусов когда выбросить при какой температуре
Закрепление плети бесстыкового пути
Закрепление плети бесстыкового пути. При изменении температуры рельс меняет длину, поэтому болтовые отверстия в рельсах делают больше, чем диаметр болтов.
При нормальных размерах болтов и отверстий, а также расстояний между ними возможно изменение величины зазора между торцами рельсов от 0 до 21 мм.
Фактическое удлинение или укорочение рельсов несколько меньше теоретического, так как силы трения от зажатия концов рельсов в стыковых накладках и трения в промежуточных скреплениях стремятся удержать рельс на месте.
Когда рельс вследствие этого удлиняется от повышения температуры, он испытывает сжатие, а когда укорачивается от понижения температуры, — растяжение.
Если фактические сдвижки концов рельсов, которые вызваны сменой температуры, полностью компенсируются за счет стыкового зазора, этот рельс считается рельсом нормальной длины.
При самой высокой температуре зазоры у таких рельсов могут становиться равными нулю, а при самой низкой — 21 мм.
Если длина рельса такова, что для компенсации её температурного изменения недостаточно нормального размера стыкового зазора и полное раскрытие или смыкание зазора наступает раньше, чем его температура достигнет минимума или максимума, то такой рельс считают длинномерным для данных условий.
Чем больше в длину рельс, тем большую силу трения в промежуточных скреплениях приходится преодолевать средней его части при удлинении или укорочении, когда изменяется его температура.
При этом температурная сила, сжимающая или растягивающая середину рельса, равна сумме силы трения в стыке Рст и сил трения в промежуточных скреплениях на протяжении половины длины рельса, равных:
где Рск — сила трения в промежуточных скреплениях, приходящаяся на единицу длины рельса.
По мере увеличения длины рельсовой плети наступает момент, когда средняя часть плети уже не может преодолеть сопротивления в скреплениях и, следовательно, не может изменять длину; при колебаниях температуры смещаются только концевые части плети.
Плеть, у которой температурные деформации (удлинение или укорочение) распространяются только на концевые участки, а средняя ее часть не может изменять длину при изменении температуры, называют бесстыковой рельсовой плетью.
Основное отличие бесстыкового пути от звеньевого — это наличие в рельсовых плетях значительных продольных усилии, которые вызваны изменениями температуры.
При повышении температуры рельсовых плетей по соотношению с температурой их закрепления в них начинают возникать продольные силы сжатия, а при понижении температуры – силы растяжения.
Эти силы численно равны силам, которые понадобилось бы приложить свободной в закрепление плети бесстыкового пути, чтобы сжать или растянуть ее настолько, насколько она должна была бы, но не может удлиниться или укоротиться вследствие изменения температуры.
Расчет показывает, что эти силы вызывают напряжения сжатия или растяжения в рельсовой плети 2,5 МПа на каждый градус повышения или понижения температуры рельсовой плети по сравнению с температурой её при укладке (закреплении).
Полученная разность определяет допустимые температурные напряжения. Поделив эту разность на 2,5 МПа, получим то наибольшее количество градусов, на которое температура рельсовой плети может отличаться от её температуры на закрепление плети бесстыкового пути:
В ясную погоду от нагрева солнцем температура рельса может превышать температуру воздуха до 20 °С.
Кроме расчета на прочность при сжатии плетей, происходящем летом, проверяют ещё и степень устойчивости пути против температурного выброса.
В зависимости от плана участка, типа рельсов, конструкции скреплений, шпал, балласта в каждом конкретном случае наибольшее количество градусов tс, на которое можно допустить повышение температуры рельсовой плети по сравнению с её температурой при укладке, определится или из условий устойчивости в зависимости от того, какая из этих величин окажется меньше.
При укладке бесстыкового пути должно быть соблюдено условие:
где [Т] — допускаемая годовая амплитуда колебаний температуры рельса бесстыкового пути;
Та — годовая амплитуда колебаний температуры рельса по местным условиям (от Тmin до Тmax).
где [∆tз] – интервал изменения температуры рельсов, в пределах которого допускается производить работы по закреплению рельсовой плети в пути;
Такой температурно-напряжённый бесстыковой путь наиболее эффективен, так как не требует сезонных разрядок температурных напряжений.
Если годовая амплитуда колебаний температуры рельса Та так велика, что Та > [Т], то применить можно лишь температурно-напряжённый бесстыковой путь с периодической (сезонной) разрядкой напряжений. При таком пути годовую амплитуду колебаний температуры рельсовой плети делят на части.
Весной и осенью ежегодно освобождают от закрепление плети бесстыкового пути и имеющиеся в ней температурные напряжения ликвидируют. Это, конечно, усложняет текущее содержание пути.
В соответствии с большими продольными силами, возникающими в бесстыковой рельсовой плети при изменениях температуры, к такой конструкции пути предъявляются повышенные требования.
Рельсы применяют с необходимым запасом прочности для восприятия суммарных напряжений от поездной нагрузки и изменений температуры.
Перед укладкой бесстыкового пути пучины и просадки должны быть ликвидированы, другие неустойчивые места земляного полотна оздоровлены, а толщина балластного слоя приведена в соответствие с типом верхнего строения.
Шпалы укладывают железобетонные не менее 1840 шт./км в прямых и пологих кривых и 2000 шт./км в кривых радиусам 1200 м и менее.
Скрепления применяют раздельные; при железобетонных шпалах — постоянным прижатием рельсов к подкладкам, обеспечивающим погонное сопротивление сдвигу рельсовой нити вдоль пути 25…30 Н/м.
Для компенсации изменений длины концевых частей рельсовых плетей при изменениях температуры между концами плетей укладываются уравнительные рельсы.
Такие рельсы укладывают в количестве трех пар длиной по 12,5 м, если соединяемые полуплети имеют в сумме длину 600 м и более, или двух пар, если длина двух полуплетей менее 600 м.
При рельсах Р75 укладывают три пары уравнительных рельсов, а если понижение температуры по отношению к температуре закрепления более 70 °С — четыре пары.
При необходимости устройства изолирующего стыка укладывают по четыре пары уравнительных рельсов, и изолирующий стык располагают между второй и третьей парами.
При применении изолирующего рельса с клееболтовым стыком в середине укладываются три пары уравнительных рельсов, из них средний длиной 12,5 м изолирующий.
Уравнительные рельсы создают возможность, если это необходимо, произвести разрядку температурных напряжений, для ремонта пути или по техническим указаниям содержания бесстыковой плети.
В путь с сезонными разрядками напряжений на зиму укладывают уравнительные рельсы длиной по 12,5 м, а на лето — укороченные (отдельные рельсы или все в зависимости от температуры) длиной 12,46; 12,42; 12,38 м.
Когда в пути лежит комплект уравнительных рельсов по 12,5 м, то в запасе на стеллажах хранят комплект укороченных, и наоборот.
Кроме того, в покилометровом запасе лежит ещё рельс длиной от 8 до 11 м на случай работ по восстановлению рельсовой плети при обнаружении в ней недопустимого дефекта.
Температура закрепления плетей
Температура закрепления плетей бесстыкового пути — самая важная техническая характеристика конструкции, влияющая на устойчивость рельсо-шпальной решетки; возможность производить те или иные путевые работы; на степень раскрытия зазоров в стыках; в некоторой (относительно незначительной степени) на усталостную прочность. Поскольку с точки зрения безопасности движения обеспечение устойчивости бесстыкового пути примерно на порядок более существенная задача, чем задача обеспечения прочности, необходимо, чтобы не менее девяти десятых времени в году рельсовые плети находились в растянутом состоянии и не более десятой — в сжатом. Такое соотношение обеспечивается достаточно высокой температурой закрепления плетей в оптимальном температурном интервале, который регламентируется ТУ-2000 (табл. 3.1). В этой таблице рекомендовано закреплять рельсовые плети на дорогах юга России при температуре 35 ±5 °С, на дорогах средней полосы — при 30 ±5 °С, на дорогах с самым суровым климатом — при 25 ±5 °С. В кривых участках пути с радиусом менее 500 м ограничения оптимального интервала более жесткие — с увеличением среднего значения до 5 °С. В ТУ-2000 закреплено требование о необходимости проводить укладку рельсовых плетей бесстыкового пути на постоянный режим работы при оптимальной температуре. Выполнение этого требования обеспечивает не только устойчивость рельсо-шпальной решетки в процессе эксплуатации (для этого запас достаточно большой), но создает удобства для планирования и выполнения большинства видов ремонтных работ в любое время года за исключением нескольких часов в самое жаркое время.
При укладке пути учитывается также расчетный температурный интервал закрепления. Соблюдение интервала обеспечивает прочность и устойчивость, но, если рельсовые плети будут закреплены в нижней его половине, то почти все лето, а также в периоды поздней весны и ранней осени, в дневное время невозможно выполнение большинства путевых работ без предварительного перезакрепления плетей. Расчетный температурный интервал определяется верхней (max t3) и нижней (min t3) границами закрепления рельсовых плетей. Верхняя граница определяется разницей между минимальной из минимальных температур рельса (t min min) и максимально допустимым понижением температуры рельсов [дельта t] по условию прочности (дано в Приложении 3 ТУ-2000).
Условие прочности определяется неравенством:
Коэффициенты запаса указаны в ТУ-2000: К3= 1,3 — для рельсов первого срока службы и старогодных рельсовых плетей, прошедших диагностирование и ремонт в стационарных условиях или профильное шлифование, К3= 1,4 — для рельсов, пропустивших нормативный тоннаж или переуложенных без шлифовки.
В ТУ-2000 максимальные кромочные напряжения ак определяются при условии вероятности 0,6 % превышения расчетного значения вертикальной силы от колеса фактической, возникающей в расчетном сечении рельса. Максимальное напряжение [с] =400 МПа — для термоупрочненных рельсов и [а] = 350 МПа — для незакаленных.
Максимальное допускаемое понижение температуры рельсов по условию прочности рассчитывается по следующей формуле:
Лекция 9. Расчеты при выполнении работ по принудительному вводу рельсовых плетей в требуемый интервал температур
Работы по введению плетей в расчетный температурный интервал с использованием гидравлического натяжного устройства (ГНУ) типа ТН-70, СНП-80-500 или других выполняются при температуре рельсов ниже расчетной температуры закрепления.
Перед началом работы должны быть выполнены расчеты по определению изменений длин плети ΔL и прилагаемого растягивающего усилия P, необходимого для удлинения плети (или полуплети). Удлинение плети ΔL определяется по формуле:
где L – длина плети, м;
tз – расчетная температура рельсов при закреплении плети на постоянный режим работы (устанавливается дистанцией пути в зависимости от ее региональности, в соответствии с Техническими указаниями по устройству, укладке, содержанию и ремонту бесстыкового пути), ºС;
tу – температура рельсовой плети в момент ее первоначальной укладки, ºС;
α=0,0000118 – коэффициент температурного расширения рельсовой стали.
А растягивающее усилие определяется по формуле:
где E – модуль упругости рельсовой стали (E=2,1·10 7 Н/см 2 );
F – площадь поперечного сечения рельса типа Р65 (F=82,65 см 2 );
Δt – разница между ожидаемой на время «окна» и расчетной температурой плети при закреплении ее на постоянный режим работы.
Для обеспечения неподвижности уравнительных рельсов с обеих сторон от удлиняемой плети должны находиться анкерные участки. Рельсовые стыки, расположенные в пределах анкерных участков и прилегающие к ним, должны обеспечивать нормативное стыковое сопротивление продольному перемещению рельсов R (для рельсов типа Р65 R=400кН), что достигается затяжкой гаек стыковых болтов крутящим моментом, равным 600 кН·м.
Длина анкерного участка, м, со стороны «подвижного» конца плети определяется по формуле:
где r=25 кН/м – погонное сопротивление рельсов продольному перемещению.
Для обеспечения значения r=25 кН/м необходимо, чтобы гайки клеммных и закладных болтов на уравнительных рельсах со стороны подвижного конца рельсовой плети ( в месте установки ГНУ) на длине анкерного участка имели усиленную затяжку (М=220÷240 Н·м).
Длина и место расположения анкерного участка со стороны неподвижного конца рельсовой плети определяется исходя из следующих условий:
1) если PRн=400 кН, то гайки клеммных и закладных болтов подтягиваются на уравнительных рельсах со стороны неподвижного конца плети до значения М=220 Н·м на длине
2) если Р≥Rн=400 кН, то закрепляется неподвижный конец самой рельсовой плети (М=220 Н·м) на длине
и прилегающие к нему уравнительные рельсы на длине
Для контроля равномерности удлинения плети на подошву рельса в створе с краем подкладки через каждые 50 м наносят риски, расчетное перемещение которых
где аi – расстояние от неподвижного конца плети до i-й риски (50,100, 150 м и т.д.).
В подготовительный период выполняют следующие работы:
— определяют расчетное удлинение плети ΔL и в соответствии с ним заготавливают укороченный уравнительный рельс (рельсы);
— завозят укороченный уравнительный рельс на место работ;
— производят регулировку зазоров соответственно температуре рельсов;
— исходя из ожидаемой температуры рельсов в день «окна» вычисляют по формулам (2) – (7) остальные необходимые параметры.
В день производства работ до «окна»:
— закрепляют анкерный участок со стороны неподвижного конца плети;
— наносят риски через 50 м;
— после ограничения скорости до 25 км/ч на каждой 15-й шпале устанавливают подвесные ролики (рис. 9.1).
— заменяют уравнительный рельс со стороны удлиняемого конца плети на укороченный, закрепляют анкерный участок;
— ослабляют гайки клеммных болтов, вывешивают плеть и встряхивают ее ударами деревянных кувалд. Полноту разрядки оценивают по общему укорочению плети
I = α a I (t y – t p ), где а i – расстояние от неподвижного конца плети до i-й риски (50, 100, 150 м).
— наносят новые риски на подошве рельса через каждые 50 м на расстоянии от края подкладок, определяемому по формуле (9.7);
— производят растяжение плети. В процессе растяжения плети при необходимости (особенно в кривых участках) ее встряхивают ударами деревянных кувалд или механическими вибраторами. Когда зазор между плетью и укороченным рельсом сократится до необходимого значения, растяжение прекращают. Правильность выполнения работ контролируется по трем критериям: полному расчетному удлинению плети; соответствию расчетного усилия Р [формула 9.2] приложенному (по отсчету на приборе); расчетному смещению каждой из рисок (риски должны совпадать с краями подкладок);
— перед демонтажем ГНУ закрепляют на шпалах «подвижный» конец плети (М=220 Н · м) на длине λ4 = P / r;
— ставят накладки и сболчивают стык между плетью и укороченным рельсом;
— закрепляют плеть на каждой шестой шпале и открывают движение поездов со скоростью 25 км/ч;
— после окончательного закрепления плети на всех шпалах отменяют предупреждение об уменьшении скорости движения поездов.
Используя формулы (9.1) – (9.7), выполним следующие вычисления.
1. Изменение длины плети при введение ее в расчетный интервал закрепления (рис. 9.2)
ΔL = L(t з – t y ) α = 800(22-5)0,0000118 = 0,160 м = 160 мм.
2. Усилие, необходимое для удлинения плети
Рис. 9.2. Схематическое изображение расчетных параметров при принудительном (с применением гидравлических натяжных устройств) вводе рельсовых плетей в расчетный температурный интервал
3. Укорочение плети после ее раскрепления
4. Смещение рисок при укорочении плети после ее раскрепления: первая риска через 50 м от неподвижного конца плети
5. Размеры анкерных участков:
со стороны подвижного конца плети
со стороны неподвижного конца плети: так как P>Rн, следовательно
подвижный конец плети после удлинения, требующий срочного закрепления
6. Смещение рисок при принудительном растяжении плети:
первая риска через 50 м от неподвижного конца плети
Закрепление плетей при укладке
3.4.1 Для обеспечения прочности и устойчивости бесстыкового пути все вновь укладываемые плети должны закрепляться при оптимальной температуре согласно таблице 3.1.
Нормы оптимальной температуры закрепления (tопт) касаются вновь укладываемых, перекладываемых плетей, а также плетей, в пределах которых восстанавливается нарушенная температура закрепления. Эти нормы действуют с момента ввода их распоряжением ОАО «РЖД» № 2022 от 01.10.2009 г. «Об установлении временных норм эксплуатации бесстыкового пути».
Таблица 3.1Оптимальные температуры закрепления плетей в дирекциях инфраструкетуры
| Дирекция инфраструктуры | Оптимальная температура закрепления плетей tопт, 0 С |
| Октябрьская | 35±5 |
| Калининградская | 35±5 |
| Московская | 35±5 |
| Горьковская | 35±5 |
| Северная | 35±5* ) |
| Северо-Кавказская | 40±5 |
| Юго-Восточная | 40±5 |
| Приволжская | 40±5 |
| Куйбышевская | 35±5 |
| Свердловская | 35±5* ) |
| Южно-Уральская | 35±5 |
| Западно-Сибирская | 35±5* ) |
| Красноярская | 30±5* ) |
| Восточно-Сибирская | 35±5* ) |
| Забайкальская | 35±5* ) |
| Дальневосточная | 35±5* ) |
3.4.2 Плети при укладке закрепляют по направлению хода укладки (от начала плети до ее конца).
После обкатки вновь уложенных и введенных в оптимальную температуру закрепления, плетей (после пропуска 200-500 тыс. тонн груза брутто) должна быть произведена повторная затяжка болтов, шурупов промежуточных рельсовых скреплений. Затяжка должна производиться крутящими моментами в соответствии с требованиями п.2.5.2 настоящей Инструкции.
Разница между температурами закрепления правой и левой рельсовых нитей не должна превышать 10 0 С. Во всех случаях фактические температуры закрепления должны находиться в пределах ±5 0 С от оптимальной температуры.
3.4.4 При выполнении ремонтно-путевых работ, связанных с разрыхлением балласта и снижением устойчивости бесстыкового пути (подъемка, рихтовка, машинизированная очистка щебня и др.), температурой закрепления бесстыкового пути следует считать наименьшую из температур закрепления правой и левой нитей.
Если же работы выполняют по одной рельсовой нити (восстановление целостности плети, смена подкладок, прокладок и т.д.), то при определении возможности производства работ в расчет принимают температуру закрепления плети, на которой производятся работы.
3.4.5 Если плети укладываются при температурах выше или ниже оптимальных ±5 0 С, то следует принимать меры для введения плетей в оптимальную температуру закрепления в соответствии с требованиями п.п.4.6 и 4.7 настоящей Инструкции. Работы должны выполняться по утвержденным технологическим процессам.
Допускается временное закрепление плетей вне оптимальной температуры с последующим выполнением работ по введению плетей в оптимальную температуру.
Все вновь уложенные при отрицательных температурах плети до наступления температуры рельсов +20°С должны быть введены в оптимальную температуру закрепления или перезакреплены при промежуточной температуре ниже оптимальной при соблюдении требования, что разность между ожидаемой максимальной температурой плети (tmax) до ее закрепления на постоянный режим работы и температурой закрепления (tз) будет ниже допускаемого по устойчивости перепада температуры не менее чем на 10°С, т.е.
Вопрос по плетям бесстыкового пути
ВНИКАЙ.
Фактическую температуру можно определить по сдвижкам плети на маячных шпалах, если она не нарушена конечно. промеряешь сдвижки плети, например получилось:
температура закрепления плети 35 градусов
при таких данных можно определить фактическую температуру каждого 100 метрового участка пути.
T(закр. факт) = Т(закр. плети) + 0,85*дельта Т
T(закр. факт) = 35+0,85*9= 43 градуса
T(закр. факт) = 35+0,85*(-14)= 23 градуса
T(закр. факт) = 35+0,85(-11)= 26 градусов
получаем, что первый 100 метровый участок плети предрасположен выбросу. и требует перезакрепления.
Все верно. Я бы на свой перегон ни за что не запустил такую машину при такой разнице температур, ни к чему хорошему не приведет
Но вопрос поставлен, и ответ получен 
ВНИКАЙ.
Фактическую температуру можно определить по сдвижкам плети на маячных шпалах, если она не нарушена конечно. промеряешь сдвижки плети, например получилось:
температура закрепления плети 35 градусов
при таких данных можно определить фактическую температуру каждого 100 метрового участка пути.
T(закр. факт) = Т(закр. плети) + 0,85*дельта Т
T(закр. факт) = 35+0,85*9= 43 градуса
T(закр. факт) = 35+0,85*(-14)= 23 градуса
T(закр. факт) = 35+0,85(-11)= 26 градусов
получаем, что первый 100 метровый участок плети предрасположен выбросу. и требует перезакрепления.