 |
Промежуточные скрепления для деревянных шпал
|
|
|
|
Шпалы деревянные
Деревянные шпалы[править | править вики-текст]
Бывшие в использовании деревянные шпалы
Порода древесины для шпал может быть разная (например, красный клён или эвкалипт), в некоторых странах предпочитают дуб[3], а в некоторых, в силу экономических причин, древесину хвойных пород, преимущественно сосну, хотя такие шпалы более подвержены износу[3]. Для предотвращения гниения шпалы пропитывают антисептиками, чаще всего креозотом.
Деревянные шпалы обладают многими достоинствами: упругостью, лёгкостью обработки, высокими диэлектрическими свойствами, хорошим сцеплением с щебёночным балластом, малой чувствительностью к колебаниям температуры[2]. Важнейшим свойством является возможность уширения рельсовой колеи в кривых радиусом менее 350 м[2].
Срок службы деревянных шпал (в зависимости от типа древесины, внешних условий и интенсивности эксплуатации) составляет от семи до сорока лет. Деревянные шпалы в России изготавливают преимущественно из сосны, а также из ели, пихты, сибирского кедра[2], хотя ранее проводились эксперименты по изготовлению шпал из дуба, лиственницы. Основная проблема деревянных шпал — тенденция их загнивания в местах крепления к ним рельсов, и проблема с дальнейшей их утилизацией.
Деревянные шпалы изготавливаются по ГОСТ 78-2004.
· Шпала 1 типа, пропитанная — используется для главных путей
· Шпала 2 типа, пропитанная — используется для подъездных и станционных путей
Шпалы из дерева подразделяются на три вида:
1. обрезные (отёсанные со всех четырёх сторон)
2. полуобрезные (отёсанные только с трёх сторон)
3. необрезные (отёсанные только сверху и снизу)
Шпалы железобетонные
|
|
|
Железобетонные шпалы[править | править вики-текст]
Железобетонные шпалы после выемки из формы.
В некоторых случаях вместо шпал применяются сплошные блочные основания в виде плит или рам, выполненные из железобетона или металла
С 1970-х в СССР приобрели популярность шпалы из напряжённого железобетона, особенно удачным их использование оказалось на бесстыковом пути.
Железобетонные шпалы представляют собой железобетонные балки переменного сечения. На таких балках имеются площадки для установки рельсов, а также отверстия под болты рельсошпального скрепления (при забивании в отверстия деревянных пробок используются также костыльные и шурупные соединения). Железобетонные шпалы изготавливаются с предварительным натяжением арматуры. Технология изготовления железобетонных шпал следующая: в специальную форму помещаются струны арматуры, которым придаётся натяжение (в зависимости от назначения шпалы, обычно 180 атм.), форма заполняется бетоном и уплотняется вибрацией. Затем форма разбирается, отправляется в пропарочную камеру, где бетон затвердевает, после чего напряжение со струн передают на бетон и форма переворачивается (кантуется). Такой способ изготовления шпал придаёт им упругость и предохраняет шпалу от раскола под подвижным составом.
Достоинства железобетонных шпал: практически неограниченный срок службы вследствие высокой механической прочности и неподверженности гниению, что обуславливает возможность повторного использования шпал, а также использования на грузонапряжённых участках пути. Недостатки: недостаточная жёсткость, большая стоимость и вес, возможность усталостного разрушения бетона.[2].
Для скрепления рельсы и железобетонной шпалы в последнее время все чаще используют анкерное соединение
5. Рельсы и их значения
Рельсы (от мн. ч. англ. rails — от лат. regula — прямая палка) — стальные балки специального сечения, укладываемые на шпалах или других опорах для образования, как правило, двухниточного пути, по которому перемещается подвижной состав железнодорожного транспорта[1], городских железных дорог, специализированный состав в шахтах, карьерах, крановое оборудование. Кроме того, облегчённые рельсы используются в кинематографе для передвижения операторских тележек. Изобретены древними римлянами, начальная ширина между ними составляла 143,5 см.
|
|
|
Рельсы служат для направления колёс при их движении, непосредственно воспринимают и упруго передают давление от колёс на нижележащие элементы верхнего строения пути. На участках с электрической тягой рельсы служат проводниками обратного силового тока, а на участках с автоблокировкой — проводниками сигнального тока.
Рельсы для железнодорожного транспорта изготавливаются из углеродистой стали. Качество рельсовой стали определяется её химическим составом, микроструктурой и макроструктурой.
Углерод повышает твёрдость и износостойкость стали. Однако большое содержание углерода, при прочих равных условиях, делает сталь хрупкой, химический состав при повышении содержания углерода должен выдерживаться более жестко, особенно в отношении вредных примесей. Легирующие добавки типа марганца повышают твёрдость, износостойкость и вязкость стали. Кремний увеличивает твёрдость и износостойкость. Мышьяк увеличивает твёрдость и износостойкость стали, но в больших количествах уменьшает ударную вязкость. Ванадий, титан, цирконий — микролегирующие добавки, улучшают структуру и качество стали.
Фосфор и сера являются вредными примесями, повышающими хрупкость стали. Большое содержание фосфора делает рельсы хладноломкими, большое содержание серы — красноломкими (образуются трещины при прокате).
Микроструктура рельсовой стали представляет собой пластинчатый перлит с прожилками феррита на границах перлитовых зёрен. Твёрдость, сопротивление износу и вязкость достигается приданием стали однородной сорбитной структуры при помощи термической обработки путём поверхностной (на 8—10 мм) закалки головки или объёмной закалки рельса. Объёмнозакаленные рельсы имеют повышенную износостойкость и долговечность. Макроструктура рельсовой стали должна быть мелкозернистой, однородной, без пустот, неоднородностей и посторонних включений.
|
|
|
Профиль, длина и масса[править | править вики-текст]
Профиль рельса (Франция)
Форма рельсов менялась со временем. Существовали уголковые, грибовидные, двухголовые, широкоподошвенные рельсы. Современные широкоподошвенные рельсы состоят из головки, подошвы и шейки, соединяющей головку с подошвой. Поверхность катания делается выпуклой для передачи давления колёс по вертикальной оси рельса. Сопряжение поверхности катания с боковыми (вертикальными) гранями головки делается по кривой радиусом близким к радиусу выкружки гребня колеса. Сопряжение головки и подошвы с шейкой рельса делается особенно плавным, а шейка рельса имеет криволинейные очертания, что обеспечивает наименьшую концентрацию местных напряжений. Подошве рельса придают достаточную ширину для обеспечения боковой устойчивости рельса и достаточной площади опоры для крепежных накладок.
Длина стандартного железнодорожного рельса, производимого рельсопрокатными заводами в России, составляет 12,5; 25,0; 50,0 и 100 метров. Для укладки на внутренних нитях кривых участков пути выпускаются укороченные рельсы. Длина бесстыковых плетей («бархатный путь»[ неизвестный термин ]) обычно находится в пределах от 400 м до длины перегона. Использование более длинных рельсов и сварных рельсовых плетей снижает сопротивление движению поездов, уменьшает износ подвижного состава и расходы на содержание пути. При переходе на бесстыковой путь сопротивление движению поездов уменьшается на 5—7 %, экономится около четырёх тонн металла на километр пути за счёт отсутствия стыковых скреплений.
Основной характеристикой рельса, дающей представление о его "мощности", является масса одного погонного метра рельса в килограммах. При выборе типа рельса учитывается грузонапряженность линии, осевая нагрузка, скорость движения поездов. Более тяжелый рельс распределяет давление колёс подвижного состава на большее число шпал, в результате чего замедляется их механический износ, уменьшается истирание и измельчение частиц балласта. При увеличении массы рельсов уменьшается расход металла на единицу пропускаемого тоннажа, сокращаются расходы по замене рельсов из-за увеличения срока их службы
|
|
|
6. Стыковые скрепления
Стыковые скрепления выполняются в виде специальных накладок, соединяющих рельсы при помощи болтов. Места соединения рельсов между собой называют стыками. Известны различные способы обработки торцов рельсов для соединения их в стыках: косой резкой (в плане), внахлестку, продольной срезкой части головки и др. Однако такие стыки при проверке их в эксплуатации оказались малоудовлетворительными (из-за выкрашивания металла в ослабленной головке рельса, выпучивания шейки и т. п.) На ж.д. во всем мире приняты наиболее надежные стыки с торцами рельсов, перпендикулярно срезанными относительно продольной оси рельса.
В зависимости от конструкции стыки бывают болтовые, клееболтовые и сварные. В болтовых стыках (наиболее распространены) между концами рельсов, перекрытых накладками, оставляют зазоры для возможности изменения длины рельсов при изменении температуры. Вследствие разрыва сплошности и изменения изгибной жесткости рельсовых нитей в болтовых стыках при проходе по ним колес подвижного состава возникают излом упругой линии рельсов и дополнительные ударно-динамические воздействия на путь, поэтому стык является самым напряженным местом ж.-д. пути. Ок. 35-50 % затрат труда по выправке пути связано с наличием стыков. Рельсовые стыки создают и значительное сопротивление движению поездов (ок. 5-7 % основного сопротивления). В клееболтовых стыках накладки приклеиваются к рельсам и стягиваются болтами. В сварных стыках обеспечена непрерывность рельсовых нитей. Однако, если в сварном стыке рельсы примыкают друг к другу под углом или ступенькой в плане и профиле, то ударно-динамические воздействия колес на путь в таком стыке могут быть весьма значительными.
По отношению к опорам различают стыки, расположенные на шпале, на весу и на сдвоенных шпалах (рис. 3.38). Стык на шпале получается жестким, поэтому быстро расстраивается. Стык на весу обеспечивает большую упругость пути, однако в его накладках реализуются более высокие напряжения. Основными недостатками стыка на сдвоенных шпалах являются жесткость, трудность подбивки балласта под шпалы, дополнительный расход металла на стяжные болты.
Всеобщее распространение получили стыки на весу. Изгиб рельсовых концов и накладок от колесной нагрузки при таком стыке больше, чем при стыках на опоре. Для снижения изгибающего момента расстояния между осями стыковых шпал устраивают меньшими, чем между осями промежуточных шпал. На пути с рельсами Р50 стыковой пролет принят равным 440 мм, а при рельсах Р65 и Р75 — 420 мм, в то время как промежуточные пролеты (расстояния между осями промежуточных шпал) приняты равными 550 мм при 1840 шпалах на 1 км и 500 мм при 2000 шпалах на 1 км.
По взаимному расположению стыков на обеих рельсовых нитях различают стыки по наугольнику, вразбежку и расположенные бессистемно. Лучшими показателями обладают стыки по наугольнику, которые на обеих рельсовых нитях находятся на одной нормали к продольной оси колеи. Правильность положения таких стыков проверяется шаблоном-наугольником (отсюда название). Основные преимущества стыков по наугольнику по сравнению со стыками вразбежку: одновременность ударных воздействий колес при проходе стыков, в связи с чем количество ударов на рельс в два раза меньше, чем при стыках вразбежку; центральность ударов, что снижает раскачивание подвижного состава; возможность применения звеньевых путекладочных кранов при смене рельсов со шпалами; возможность усиления стыков сближением стыковых шпал вплоть до их сдваивания.
На ж. д. России для рельсов современных типов применяются простые по форме двухголовые накладки (рис. 3.39). Нормальная работа стыкового скрепления обеспечивается прочностью накладок, плотным прилеганием
и достаточным прижатием их рабочих граней к рельсу. Двухголовые накладки изготовляются распирающими, то есть они входят как клин между наклонными плоскостями головки и подошвы рельса, образуя пазухи. Это позволяет подтягиванием стыковых болтов выбирать зазоры между накладками и рельсами, обеспечивая необходимую плотность, заклинивая накладки в пазухе рельсов. Стыковые накладки должны иметь при этом достаточную длину. При проходе колеса через стык силы, направленные на отрыв головки от шейки рельса, больше при короткой накладке, чем при длинной. Кроме того, при длинных накладках на криволинейных участках легче обеспечить плавность изгиба рельсовых нитей без образования резких углов в стыках. Для рельсов Р75 и Р65 накладки выполняют взаимозаменяемыми длиной 800—1000 мм соответственно с четырьмя и шестью болтовыми отверстиями (четырех- и шестидырные), а к рельсам Р50 — длиной 820 мм (только шестидырные). В накладке чередуются круглые и овальные отверстия. В овальные отверстия стыковые болты входят своими овальными подголовниками, мешающими болтам проворачиваться при завинчивании гаек. Чередование круглых и овальных отверстий предопределяет поочередную постановку болтов гайками — то наружу колеи, то внутрь.
|
|
|
Накладки изготовляют из полностью раскисленной спокойной мартеновской стали с содержанием углерода 0,45-0,62 %, временным сопротивлением на разрыв не менее 860 МПа, пределом текучести не менее 540 МПа, твердостью по Бринеллю в пределах 235—388 НВ. Стыковые болты выпускаются нормальной или повышенной прочности (с временным сопротивлением на разрыв соответственно 735 и 833 МПа). Применение болтов повышенной прочности наиболее целесообразно для увеличения стыковых сопротивлений, уменьшающих длину подвижных участков сварных рельсовых плетей и обеспечивающих необходимый зазор в стыках. Болты нормальной прочности изготовляют из стали марки 35, а повышенной прочности — из легированной стали марки 40Х. Болты подвергаются термической обработке.
На участках пути, где стыкуются разнотипные рельсы, а также однотипные рельсы, имеющие различный вертикальный износ, устраивают переходные стыки (рис. 3.40), использующие переходные накладки, форма и размеры которых обеспечивают совпадение торцов рельсов по поверхности катания и боковым рабочим граням.
На участках, оборудованных электрической сигнализацией, а также на электрифицированных участках рельсовые нити должны быть токопроводящими. Поэтому для уменьшения сопротивления прохождению сигнального тока через стык ставят рельсовые соединители. Они состоят из двух оцинкованных проволок (рис. 3.41,а) диаметром 5 мм, концы которых входят в конические
луженые штепсели, забиваемые в высверленные в шейках рельсов отверстия диаметром 10,4 мм (по одному с обоих концов накладки). Эти соединители помещают в пазуху стыковой накладки. Часто вместо штепсельных соединителей применяют также короткие соединители в виде стального троса, привариваемого к головке рельса. На электрифицированных линиях для пропуска по рельсам обратного тягового тока с минимальным сопротивлением в стыках ставят приварные соединители из медного троса общим сечением 70 мм2 при постоянном и 50 мм2 при переменном токе (рис. 3.41,6). Концы медного троса находятся 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 из соединяемых рельсов к другому. Такие стыки устанавливают в створе с входными, выходными, проходными, маневровыми светофорами и на стрелочных переводах. В уравнительных пролетах бесстыкового пути широко применяются клееболтовые изолирующие стыки с двухголовыми накладками (рис. 3.42). В таких стыках используются типовые двухголовые шестидырные накладки, простроганные по верхней и нижней граням, и специальные (полнопрофильные) накладки, облегающие пазухи рельсов. Изоляция обеспечивается стеклотканью, пропитанной эпоксидным клеем. С 1999 г. на ряде направлений ж. д. России начато широкое применение высокопрочных изолирующих стыков с металлокомпозитными накладками.
промежуточные скрепления для деревянных шпал
К промежуточным скреплениям для деревянных шпал является костыльное смешанное скрепление ДО с 4 или 5 костылями.
Преимущества:
· малодетальность.
· сравнительно не большой расход металла.
· простота в изготовлении.
· простота в эксплуатации.
Недостатки:
· не обеспечивает упругую связь рельса со шпалой.
· плохо сопротивляется угону пути.
· возможность перемещения подкладки вдоль шпалы.
· в скреплении используется костыли от бокового сдвига или опрокидывания.
· на прямых и кривых радиусом более 1200м рельсы прикрепляют 4 костылями.
· радиусом менее 1200м, на мостах, в тоннелях и на стыках – 5.
В данном соединении в шпалах и брусьях сверлят отверстия для костылей глубиной 139мм и диаметром 12,3мм. Для шурупов – глубиной 155мм, диаметром 14мм. Нормальные костыли имеют длину 165мм; удлиненные 205- 204мм.
Материал подкладок - мягкая сталь, с содержанием углерода и массой к рельсу Р-50 – 6,2 кг, для Р-65 - 7,6кг. Прокладка из резины имеет толщину 6-10мм.
8. Стыки и их классификация
Рельсовый стык — место соединения двух рельсов на железной дороге. Стык обязательно включает в себя зазор для свободного удлинения рельсов при изменении температуры. Рельсы удерживает от сдвига металлическая (в изолирующих стыках — пластина из диэлектрика (текстолит, металлокомпозит), изолированная от рельсов комплектом боковых и торцевых прокладок и втулок) пластина/накладка, прижимаемая к рельсам 4—6 болтами с двух сторон. В классическом рельсовом стыке отверстия для крепёжных болтов в накладках имеют продолговатую форму через одно отверстие, то есть из шести отверстий три имеют продолговатую форму. Противоположные друг другу отверстия в накладках по разным сторонам стыка получаются разной формы — круглое отверстие находится напротив овального. Овальное отверстие имеет такую форму из-за специальной овальной части головки стыковых болтов, которые входят в овальное отверстие и не проворачиваются при закручивании гайки стыкового болта. Отверстия в рельсах для стыковых болтов больше диаметра болта на 20 мм, это сделано для того, чтобы обеспечить перемещение конца рельса при температурном удлинении/укорочении рельса без возникновения срезающего усилия в болтах. Слепой зазор (отсутствие зазора) говорит о возникновении температурного напряжения сжатия в рельсе, что может привести к температурному выбросу пути. Зазор более 20 мм говорит о возникновении срезающего усилия в стыковых болтах. При величине зазора более 20 мм ограничивается скорость движения поездов по участку пути с таким зазором. При величине зазора более 35 мм движение поездов на участке закрывается до устранения неисправности стыка.
МЕНЮ
0:00
Звук издаваемый колесами поезда от ударов на рельсовом стыке
С целью уменьшения шума от железнодорожного транспорта, уменьшения износа колёс и рельсов и увеличения скорости движения поездов, иногда используются рельсы со скошенными под углом стыками [1], [2] (безударный стык).
Решение проблемы теплового зазора позволило создать так называемый бесстыковой путь. Он используется на железной дороге. На Московском метрополитене на эстакадной части Бутовской линии проводились работы по устройству бесстыкового пути. Данная технология несколько снижает потери энергии и износ рельсов, а также значительно снижает количество дефектов, возникающих в металле рельса при ударе в стык, устраняет проблему выплесков под стыками и значительно снижает уровень шума. Бесстыковые пути также часто используют на трамвайных путях. Применение бесстыкового пути относится к ресурсосберегающим технологиям в путевом хозяйстве.
Для создания (врезки) стыка в плеть или звено используют две машины — рельсорезный станок и рельсосверлильный станок. Рельсорезный станок может быть в виде отрезного круга большого диаметра, по типу угловой шлифовальной машины, приводимое в действие собственным бензиновым двигателем и станка с поступательно движущимся полотном. Сверление отверстий под стыковые болты производится сверлильным станком, сверлом с твердосплавным наконечником. Последние два вида станков приводятся в действие электричеством, вырабатываемым переносной электростанцией «ЖЭС».
В железнодорожной терминологии характерно произношение слова «стык» во множественном числе с ударением на окончании, например: «стыки́», «в стыка́х».
|
|
|
