24) Температурная работа бесстыковых плетей. Определение температуных интервалов закрепления рельсовых плетей

Бесстыковой путь температурно-напряженного типа – это путь со сварными рельсовыми плетями такой длины, при которой даже в период наибольших изменений температуры рельсов по сравнению с нейтральной t_з рельс, преодолев сопротивления стыковых скреплений R_c, не сможет полностью преодолеть погонное сопротивление r продольному перемещению (зимние r_з = 2,1¸2,5 т/м или летние r_л = 0,7¸1,2 т/м) на всей своей длине.

В бесстыковом пути (в отличие от звеньевого) продольные возвратно-поступательные перемещения рельсошпальной решётки (при талом балласте) и рельсов по прокладкам (при  замёрзшем балласте) имеют место только на концевых участках плети. Средняя часть плети остается всегда неподвижной.

Нормальные температурные напряжения в неподвижной части плети не зависят от типа рельса и длины рельсовой плети, а изменение температуры бесстыковой плети на каждый 1°С вызывает в его неподвижной части изменение температурного напряжения s_t на ± 25 кг/см² или на 2,5 МПа.

Стыковое сопротивление R_c - это сосредоточенная сила трения рельсов в накладках. Сопротивление стыка продольному перемещению рельса зависит от чистоты поверхностей накладок и рельсов, количества и качества стыковых болтов, силы затяжки их, конфигурации накладок.

Погонное сопротивление r – это сопротивление отдельных опор  продольному перемещению рельсов. Для удобства расчётов реактивные сосредоточенные силы на каждой отдельной опоре заменяют погонными, приходящимися в среднем на 1 м (или 1 см) пути одной рельсовой нити.

Величина погонного сопротивления зависит: от типа,  эпюры, состояния и конфигурации шпал; рода, количества, качества  и состояния балласта (степени его уплотнения, загрязнения и увлажнения); конструкции промежуточных скреплений; климатических условий (влажности, температуры); времени года; качества содержания пути и т.д. Выделить влияние каждого фактора  и точно его оценить трудно, поэтому погонное сопротивление определяется экспериментально.

Следует различать зимнее (r_з) и летнее (r_л) погонное сопротивление. В летнее время продольные смещения рельсов  могут происходить вместе со шпалами по балласту, так как сопротивление сдвигу рельсов в зоне промежуточных скреплений  в 3 – 4 раза превышает сопротивление сдвигу  самих шпал в балласте. В зимнее время при смёрзшемся балласте возможны перемещения рельсов, преодолевающих сопротивления в узлах промежуточных скреплений.

Сопротивления зависят не только от конструкции элементов пути, но и от их состояния и текущего содержания. В расчётах принимают сопротивления нового пути, а в процессе эксплуатации поддерживают их на начальном уровне.

Стыковое сопротивление (R_с)  стыков с рельсами Р65 с двухголовыми шестидырными накладками с болтами нормальной прочности (с временным сопротивлением на разрыв 735 МПа), изготовленных из стали марки 35, равно  400 ÷ 420 кН. При этом, гайки шести стыковых болтов должны быть затянуты с крутящим моментом не менее   600 Н∙м (60 кгс∙м).

 При наличии высокопрочных стыковых болтов из легированной рельсовой стали (с временным сопротивлением на разрыв 833 МПа), марки 40Х и накладок шарнирного типа, максимальное стыковое сопротивление R_с = 700 ÷ 800 кН. При этом гайки стыковых болтов затягивают с крутящим моментом М_кр=1100 Н∙м (110 кгс∙м).

В расчетах бесстыкового пути на прочность стыковое сопротивление R_c=R_б (бытовому) принимают равным 140 ÷ 160 кН (14 ÷ 16 т∙с).

Летние погонные сопротивления (r_л) продольным перемещениям в соответствии с указанием МПС от  22.12.2000 №C-3112У равны: для пути с рыхлым балластным слоем (вновь уложенным) r_л = 0,7 тс/м = 7 кН/м = 7 н/мм; для балласта, уплотненного динамическим стабилизатором r_л = 0,9 тс/м = 9 кН/м =9 Н/мм; для стабилизированного пути, пропустившего более 50 млн.т.бр  r_л = 1 ÷ 1,25 тс/м = 10 ÷ 12,5 кН/м = 10 ÷ 12,5 Н/мм.

Зимнее погонное сопротивление  (r_з) продольным перемещениям рельсов по прокладкам промежуточных рельсовых скреплений начинает действовать при температуре воздуха t_з = –5 ÷ –10°С, т.е. при замерзшем балластном слое. Для обеспечения требуемого погонного сопротивления нормативное прижатие рельса должно составлять не менее 20 кН.

При скреплении КБ-65 это достигается при среднем нормативном усилии затяжки гаек клеммных и закладных болтов (одновременно с затяжкой выполняется смазывание резьбы болтов и гаек), с соответствующим крутящим моментом равным 200 Н∙м (20 кгс∙м) и 150 Н∙м (15 кгс∙м) при этом погонное сопротивление (продольным перемещениям рельсов по прокладкам промежуточных скреплений) будет равно r_з^КБ = 2,5 тс/м = 25 кН/м = 25 н/мм.

Во избежание угона плетей средний крутящий момент затяжки гаек клеммных и закладных болтов соответственно должен быть не менее 100 Н∙м (10 кгс∙м) и70 Н∙м (7 кгс∙м).

При скреплениях ЖБР-65 крутящий момент, приложенный к гайке закладного болта равен 180 ÷ 200 Н∙м (18 ÷ 20 кг∙м).

При скреплении ЖБР-65Ш крутящий момент, приложенный к головке шурупа должен быть не менее 220 ÷ 250 Н∙м (22 ÷ 25 кг∙м).

При этом максимальное зимнее погонное сопротивление r_з:

-  в кривых R≤ 1200 м  –  r_з^ЖБР-65 = 2,3 тс/м = 23 кН/м = 23 н/мм, 

-  в кривых R > 1200м и в прямых –  r_з^ЖБР-65 = 2,1 тс/м = 21 кН/м = 21 н/мм.

В скреплениях АРС сила прижатия рельса к шпале зависит от позиции монорегулятора при III–ей позиции – 1000 кгс, IV-ой – 1200 кгс.