2.3. Расчет эквивалентных нагрузок на путь
При расчете рельса как балки на упругом основании система сосредоточенных колесных нагрузок заменяется одиночными эквивалентными.
Максимальная эквивалентная нагрузка, кг, для расчетов напряжений в рельсах от изгиба и кручения определяется по формуле
.
(2.19)
Максимальная эквивалентная нагрузка, кг, для расчетов напряжений и сил в элементах подрельсового основания определяется по формуле
,
(2.20)
где – динамическая максимальная нагрузка от колеса на рельс, кг; m i – ординаты линии влияния изгибающих моментов рельса в сечениях пути, расположенных под колесными нагрузками от осей экипажа, смежных с расчетной осью; h i – ординаты линии влияния прогибов рельса в сечениях пути, расположенных под колесными нагрузками от осей экипажа, смежных с расчетной осью; Рср – среднее значение вертикальной нагрузки колеса на рельс, кг.
Величины функций m i и h i для различных К х (где К – коэффициент относительной жесткости рельсового основания и рельса, см-1; х – расстояние между центром оси расчетного колеса и колеса i-й оси, соседней с расчетной) см. в прил. 2.
В
соответствии с допущением 8 (подразд.
2.1) нагрузка от расчетного колеса
считается
,
а от соседних – Рср.
Для определения влияния соседних колес
тележки (
m i Рср и
h i Рср)
на величину соответственно изгибающего
момента М и
нагрузки на шпалу Q следует
выбрать расчетную ось.
22.Влияние климатических условий на долговечность рельсов
Основной обобщающей характеристикой, оценивающей срок службы рельсов в различных эксплуатационных условиях, является тоннаж брутто (или иначе наработка—сумма перевозимого груза, тары вагонов и массы локомотива), перемещаемый по пути от момента укладки рельсов в путь до их смены. В первую очередь необходимо отметить, что решающее влияние на срок службы рельсов во всех случаях оказывает их качество. В конкретных условиях эксплуатации фактическая величина наработки взаимосвязана с совокупным влиянием на работу рельсов осевых нагрузок, скорости движения, режима вождения поездов, плана и профиля, общего состояния пути, конструктивных особенностей верхнего строения, климатических условий и т. д. Существенное значение при этом имеет территориальное размещение объектов народного хозяйства, от которого зависит обеспеченность путейских подразделений рабочей силой, снабжение материалами и т. д. В связи с широким внедрением в промышленное производство термического упрочнения рельсовой стали в настоящее время установлены и утверждены руководством МПС новые нормы применения нетермоупрочненных и закаленных рельсов Р75, Р65 и Р50. Проект нового ПИР предусматривает три типа верхнего строения пути: особо тяжелый с термоупрочненными рельсами Р75; тяжелый с термически упрочненными и не подвергнутыми термическому упрочнению рельсами Р65 и легкий с рельсами типа Р50. Каждый тип верхнего строения следует применять в соответствующих его мощности и несущей способности условиях эксплуатации. Срок службы рельсов ограничен величиной наработки, равной периоду между очередными капитальными ремонтами пути. В зависимости от грузонапряженности назначают тот или иной тип верхнего строения с соответствующим ему видом рельсов, шпал и балласта, а также предельным значением наработки. Особо тяжелый тип надлежит применять при грузонапряженности более 80, тяжелый —от 80 до 25 и легкий — от 25 до 10 млн. т-км брутто на 1 км в год. Соответствующие им предельные значения наработки составляют 700, 600 и 350 млн. т брутто. Введены дополнительные подразделения тяжелого типа верхнего строения для промежуточных градаций грузонапряженности. Нормы наработки (межремонтного тоннажа) установлены с учетом зависимости накопленных отказов дефектных рельсов (удельного одиночного изъятия из пути дефектных рельсов от пропущенного по пути тоннажа). Эта зависимость нелинейная. Поэтому при меньшем пропущенном по пути тоннаже количество отказов рельсов (т. е. удельное изъятие рельсов в шт. на 1 км в год) меньше, чем при большем тоннаже. Это свидетельствует о постепенном снижении надежности работы рельсов в пути с увеличением их срока службы. Для обеспечения высокого уровня надежности капитальный ремонт пути со сплошной заменой рельсов назначают тогда, когда суммарное количество отказавших дефектных рельсов на 1 км за весь срок службы нетермоупрочненных рельсов Р50 и Р65 составляет соответственно 6 и 5 шт/км. Термоупрочнение рельсовой стали или раскисление ее комплексными раскислителями, существенно снижающее загрязнение металла неметаллическими включениями, снижает суммарное количество отказавших рельсов Различные меры по улучшению качества рельсов в процессе их производства на заводах, изменение их конструкции и категории по массе, а также эксплуатационные факторы в разной степени влияют на сроки службы рельсов. Например, по мере роста грузонапряженности почти пропорционально возрастают отказы рельсов.