4.2. Расчет устойчивости бесстыкового пути

При повышении температуры рельсовой плети в её средней неподвижной части возникают значительные продольные температурные силы сжатия и нарастает запас потенциальной энергии. Наступает критический момент, когда рельсо-шпальная решетка оказывается неустойчивой, следствием чего может быть выброс пути в сторону или вверх.

Расчет устойчивости бесстыкового пути сводится к определению наибольшего допустимого значения продольной температурной силы.

Устойчивость будет обеспечена, если не допустить нагрев рельсов больше, чем на Δt_у – допускаемая величина нагрева рельса.

, где

Р_t-y – предельная температурная сила, допускаемая по условию устойчивости;

α = 0,0000118 град^-1 – коэффициент линейного расширения;

Е = – модуль упругости рельсовой стали;

F – площадь поперечного сечения рельса ( при Р65 с приведенным износом 9 мм).

, где

К_у = 1,5 – коэффициент устойчивости;

, где

i = 2 – средний уклон неровностей;

К₁ = 1;

К₂ = (1 – на прямых; 1.08 – на кривых) – коэффициент, зависящий от эпюры шпал;

К₃ – коэффициент, учитывающий влияние сопротивлению повороту рельсов по подкладкам и шпалам (при величине крутящего момента на гайках клеммных болтов 330 Нм К₃=1.09);

Параметры А и μ приняты по таблице 4.27 учебника.

На прямой: А=5830 ; μ=0,585 ;

На кривой R = 900 м: А=3720; μ=0,3975 ;

4.3. Расчет прочности рельсовых плетей

Расчет прочности бесстыковой рельсовой плети основан на условии, что наибольшие напряжения от воздействия на путь подвижного состава и изменений температуры рельсов не превышают допустимые значения:

,где

- кромочные напряжения в головке или подошве рельса;

- напряжения в рельс от воздействия температуры;

К_п = 1,3 – коэффициент запаса прочности;

= 350 МПа – допускаемые напряжения для новых незакаленных рельсов.

Напряжения в поперечном сечении рельса от действия температурных сжимающих или растягивающих сил возникают соответственно при повышении и понижении температуры рельса . Летом температурные напряжения рассчитываются в сумме с напряжениями в кромках головки рельса, а зимой – с напряжениями в кромках подошвы рельса.

Расчет выполнен для двух типов локомотивов:

Локомотив ТЭП60: Локомотив ТЭ3:

Повышение температуры летом:

Локомотив ТЭП60: Локомотив ТЭ3:

Понижение температуры зимой:

Локомотив ТЭП60: Локомотив ТЭ3:

Из расчета видно, что летом выброс плети из-за потери устойчивости случится раньше, чем произойдет исчерпание прочности.

Принимается:

Локомотив ТЭП60: Локомотив ТЭ3:

Для определения расчетного интервала температур закрепления плети необходимы данные о максимальных и минимальных зафиксированных температурах рельса в данном районе проектирования.

Для района Волоколамск Московской железной дороги:

t_{max max} = 56^oC ; t_{min min} = -47^oC;

Локомотив ТЭП60: Локомотив ТЭ3:

, где Т_А – расчетная температурная амплитуда,^оС (по таблице П4.3. учебника)

Локомотив ТЭП60:

Прямая:

Кривая:

Локомотив ТЭ3:

Прямая:

Кривая:

Рельсовые плети необходимо закреплять в оптимальном температурном интервале, чтобы обеспечить применение машин тяжелого типа для организации текущего содержания пути в летний период.

Оптимальная температура закрепления плетей на Московской железной дороге: 30

Вывод: Расчеты показали, что в г. Волоколамск Московской области возможна укладка и эксплуатация бесстыкового пути без сезонных разрядок температурных напряжений при закреплении рельсовых плетей в оптимальном температурном интервале от 25 до 35 ^оС.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Железнодорожный путь / Т. Г. Яковлева. М.:Транспорт. 1999. 405 с.

2. Расчеты и проектирование железнодорожного пути / В. В. Виноградов,

А. М. Никонов. М.:Маршрут. 2003. 486 с.

3. Лекции и презентации / А. С. Журавлев. МИИТ. 2012.