Отличие работы бесстыкового пути.

Основное отличие работы бесстыкового пути от обычного звеньевого состоит в том, что в рельсовых плетях действуют значительные продольные силы, вызываемые изменениями температуры.

При повышении температуры рельсовых плетей по сравнению с температурой их закрепления возникают продольные силы сжатия, которые создают опасность потери устойчивости пути — выброс пути.

При понижении температуры — появляются растягивающие силы, которые могут вызвать излом плети, образование большого стыкового зазора, опасного для прохода поезда, или привести к разрыву стыка из-за среза болтов.

Особенности напряжённо-деформированного состояния бесстыкового пути (модель).

Пусть рельс длиной 2l уложен и закреплён в стыках и на шпалах при температуре t₀.

Пусть произошёл нагрев рельса на .

Рельс стремится удлиниться в обе стороны от середины, которая остаётся неподвижной.

Если бы рельс был свободным стержнем, то его удлинение составило бы

Где — коэффициент линейного расширения рельсовой стали.

В реальных условиях свободному удлинению препятствуют:

Силы трения в стыковых накладках

Сопротивления на опорах , которые мобилизуются на длине концевых температурно-подвижных участков

В силу таких сопротивлений фактическое удлинение рельса оказывается меньше, чем при нагреве свободного стержня и в нём возникает напряжённо-деформированное состояние.

По мере увеличения температурного перепада будут увеличиваться действующая в рельсе температурная сила P численно равная силам сопротивления и нормального напряжения.

Стыковые сопротивления.

Qc — осевая сила натяжения болтов.

Nc — нормальное давление от болта.

T — сила трения.

Pн — сопротивление сдвигу рельса в накладках.

Где n — число болтов на одном конце рельса.

Сопротивление продольным перемещениям рельсов.

Сопротивление стыка обеспечивается за счёт сил трения в накладках, которые возникают за счёт соответствующей затяжки стыковых болтов и определяются следующими формулами:

Где

— крутящий момент, прикладываемый к гайкам стыковых болтов.

h — шаг нарезки.

F — коэффициент трения металла по металлу.

d — средний диаметр болта.

D — диаметр среднего круга трения гайки по шайбе.

Для рельсов Р65 и Р75 — Ас = 140 м^-1,а для Р50 — Ас = 170 м^-1.

Величина момента затяжки гаек составляется (ТУ 2000).

Для Р65 и Р75: при обычных болтах 600 Нм и при высокопрочных болтах не менее 1100 Нм для Р50 не менее 400 Нм.

Погонные сопротивления (схема возникновения р).

Это сопротивления продольному сдвигу рельсов, развиваемые на опорах пути при отсутствии поезда и отнесённые к 1 м рельсовой нити.

Рассредоточенные по длине рельса (дискретные), реакции подрельсового основания в расчётах заменяются непрерывной реакцией — распределёнными по длине погонными сопротивлениями.

Следует различать погонные сопротивления:

Зимнее p_зим и летнее р_л.

Под действием температурных сил летом рельсы перемещаются вместе со шпалами в балласте при раздельных скреплениях или по шпалам — при костыльных.

Зимой шпалы смерзаются с балластом, и рельсы могут перемещаться по подкладкам во всех случаях.

p_зим = const (определяется силами трения по подошве рельса и не зависит от величины продольного сдвига рельса).