Устройство рельсовой колеи.

Рельсовая колея – это две рельсовые нити, установленные на определенном расстоянии друг от друга и прикрепленные к шпалам, брусьям или плитам. Основой для обеспечения наилучших условий взаимодействия пути и подвижного состава является оптимальное устройство рельсовой колеи. Устройство рельсовой колеи тесно связано с особенностями ходовых частей подвижного состава. Таких основных особенностей пять.

1. Наличие гребней (реборд) у колес подвижного состава.

2. Глухая насадка колес на оси.

3. Поперечные разбеги осей подвижного состава.

4. Коничность поверхности катания колес.

5. Наличие тележек у вагонов.

1. Наличие гребней (реборд) у колес подвижного состава

Рисунок 4.1 – Форма колеса вагона

Служат для того, чтобы колеса не смогли сойти с рельсовой колеи, а рельсы направляли колеса в движении.

2. Глухая насадка колес на оси.

Рисунок 4.2 – Колесная пара

1.Средняя часть. 2.Подступичная часть.

3.Предподступичная часть. 4.Шейка оси. 5. Бурт

Неподвижное крепление колес на оси производится в горячем состоянии так, что они составляют единое целое и называются колесной парой. Расстояние между внутренними гранями колес называется насадкой Т= 1440 мм  3 мм

3. Поперечные разбеги осей - за счет разницы ширины шеек колесных пар и подшипников.

Колесо

Подшипник

Ось колеса

с

b

разбег дельта  = b - c

Рисунок 4.3 – Схема поперечного разбега колеса

4. Коничность поверхности катания колес.

Рисунок 4.4 – Схема поверхности катания колеса

Рельсы также лежат с подуклонкой 1/20 за счет подкладок (деревянные шпалы) или шпал (железобетонные). Подуклонка уменьшает износ т.к. экипажи стремятся занять при движении центральное, наиболее рациональное положение и менее чувствительны к неровностям пути.

5. Наличие тележек у вагонов.

Колесные пары соединены параллельно друг другу в тележки жесткой рамой. Это необходимо для безопасного их движения по рельсовой колее.

L ₀

L

Рисунок 4.5 – Схема расположения тележек

L ₀ - жесткая база, расстояние между крайними

параллельными колесными парами тележки.

L - полная колесная база.

Чем меньше жесткая база, тем легче тележка вписывается в кривые.

L ₀ = 1,8 м, у четырехосных вагонов, L ₀ = 3,5 м, у шестиосных вагонов.

В России согласно ПТЭ ширина колеи (расстояние между внутренними гранями головок рельсов на глубине 13 мм от поверхности катания) на прямых участках пути и на кривых радиусом R  350 м должна быть 1520 (1524) + 8, - 4 мм При скоростях движения менее 50 км/ч допуск на уширение возрастает до 10 мм. В соответствии с ПТЭ, верх головок рельсов обеих нитей пути на прямых участках должен быть в одном уровне. Разрешается на прямых участках пути на всей протяженности каждого из них содержать рельсовую нить на 6 мм выше другой. Рельсы соединяют между собой с помощью стыковых скреплений.

Основные элементы болтового стыкового скрепления:

• Накладки специального профиля 4-х или 6-ти -дырные длиной соответственно 800 и 1000 мм;

• Болты;

• Пружинные шайбы;

• Гайки.

Рисунок 4.6 – Рельсовый стык

Стык считается самым напряженным местом в пути. Стандартное расположение стыка – на весу.

220 202 220

l

Рисунок 4.7 – Схема стыка на весу.

l - стыковой пролет.

l = 420 мм для рельсов Р–65 и Р-75

l = 440 мм для рельсов Р-50

l = 500 мм для рельсов Р-43 и Р-38

Так как с изменением температуры длина рельсов меняется, в стыках между торцами рельсов оставляют зазор, который должен быть:

l _з  22 мм, при отверстии в рельсах 36 мм,

l _з  24 мм, при отверстии в рельсах 40 мм.

Каждой температуре соответствует свой зазор:

l _з =   l _р (t _max - t)  10 ³ , мм

где,  = 0,000011 - коэффициент линейного расширения стали,

l _р = 25 (12,5) м, - длина рельса,

t _max, t - наибольшая температура в данной местности и температура на момент укладки.

Отверстия в накладках сделаны поочередно круглыми и овальными или круглыми большего диаметра. В рельсах такие же отверстия, но со сдвижкой для компенсации температурных изменений длины рельса.

В зависимости от взаимного расположения стыков разных рельсовых нитей различают стыки расположенные, по наугольнику, вразбежку и бессистемно.

90^

Рисунок 4.8 – Схема расположения стыков по наугольнику

На линиях с автоблокировкой на границах блок-участков устраивают изолирующие стыки.

Особенности устройства рельсовой колеи в кривых

Работа пути в кривых сложнее, чем в прямых. Так как при движении подвижного состава по кривым участкам появляются дополнительные силы. Поэтому устройство пути в кривых имеет ряд особенностей. Основные из них:

• Уширение колеи в кривых малого радиуса;

• Возвышение наружной рельсовой нити;

• Устройство переходных кривых;

• Укладка укороченных рельсов на внутренней нити;

• Усиление пути;

• Увеличение расстояния между осями путей.

Рассмотрим каждое из особенностей в отдельности.

1. Уширение колеи в кривых малого радиуса

Уширение колеи на кривых участках делается при радиусе менее 350 м. Необходимость уширения вызывается тем, что включенные в общую жесткую раму колесные пары, сохраняя параллельность своих осей, затрудняют прохождение тележек подвижного состава по кривым. Только одна колесная пара может расположиться по радиусу, а остальные будут находиться под углом. Это вызывает необходимость увеличения зазора между гребнями колес и рельсами во избежание заклинивания колесных пар.

Рисунок 4.9 - Схема свободного вписывания в кривую

Для свободного вписывания двухосной тележки в кривую необходима ширина колеи

S_c = q _max + f _н + 4, мм

где f _н - стрела изгиба по наружной нити при хорде 2;

q _max - максимальное расстояние между наружными

гранями гребней колес;

4 - допуск на сужение колеи, мм.

Установлены следующие нормы ширины колеи в кривых:

• При R  350 м. S_c = 1520 мм

• При R = 349 – 300 м S_c = 1530 мм

• При R  299 м S_c = 1535 мм