Скрепления для железобетонных шпал (с подкладками)
На железных дорогах России в пути с железобетонными шпалами широкое распространение получили подкладочные промежуточные скрепления
При наличии в конструкции скрепления металлической подкладки:
улучшаются условия работы упругой прокладки, укладываемой на железобетонную шпалу
лучше обеспечивается совместная работа деталей, прикрепляющих рельс к шпале
Типовым промежуточным скреплением для железобетонных шпал является раздельное клеммно-болтовое скрепление КБ с жесткими клеммами.
Скрепление КБ с подкладкой, обеспечивающее надежную совместную работу под подвижной нагрузкой всех элементов прикрепления. Скрепление КБ применяется, начиная со второй половины 50-х годов. На сегодняшний день скрепление КБ в несколько модифицированном виде имеет наибольшее распространение на сети дорог.
Бесподкладочные рельсовые скрепления
Железобетон в отличие от дерева обладает повышенной прочностью на сжатие, что позволяет широко применять бесподкладочные скрепления, осуществлять подуклонку рельса за счет наклона подрельсовой площадки, передавать на бетон значительные боковые силы.
В то же время высокая жесткость и электропроводность железобетона вызывает необходимость применения в узлах скреплений изолирующих деталей и прокладок-амортизаторов
Бесподкладочные рельсовые скрепления подразделяются на две подгруппы:
болтовые
безболтовые
В болтовом скреплении натяжение прикрепителей, а следовательно их нажатие на подошву рельса, можно регулировать подтягиванием гаек клеммных болтов.
В безболтовом скреплении монтажное нажатие упругих прикрепителей должно оставаться неизменным за весь период эксплуатации.
Современные виды упругих скреплений: АРС и ЖБР-65 относятся к бесподкладочным рельсовым скреплениям. Упругие элементы (подрельсовая прокладка и клемма) у них практически одинаковы. Но количество деталей у скрепления ЖБР-65 больше, чем у скрепления АРС, что увеличивает разброс первоначальной ширины колеи.
Основным недостатком скрепления ЖБР-65 является наличие болтовых соединений, требующие смазки болтов и подтядки гаек.
Конструкция скрепления ЖБР-65Ш предусматривает закрепление рельсов с помощью двух упорных скоб, упругих прокладок, шурупов с шестигранной головкой, скоб и прутковых пружинных клемм.
Анкерное рельсовое скрепление (АРС), предназначенное для магистральных линий без ограничения по грузонапряженности и скоростям движения поездов, характеризуется высокой надежностью и стабильностью рельсовой колеи, малодетальностью, простотой сборки и эксплуатации и, как следствие этого, высокой экономической эффективностью. Узел скрепления АРС-4 обеспечивает регулировку положения рельса по высоте до 20 мм и является по своим параметрам конкурентоспособным лучшим пружинным зарубежным скреплениям.
Стыковое рельсовое скрепление.
Стыком называют место соединения рельсов между собой. По конструкции стыки бывают болтовые, клееболтовые и сварные. В болтовых рельсовых стыках концы рельсов перекрывают с обеих сторон накладками и стягивают через имеющиеся в них и шейках рельсов отверстия болтами. В клееболтовых стыках помимо этого накладки приклеиваются к пазухе рельсов. Клееболтовые стыки применяются только в качестве изолирующих для разделения рельсовых цепей на электрически изолированные друг от друга участки. Сварные стыки применяются при сварке рельсов в длинномерные рельсовые плети для бесстыкового пути
Конструкция болтового стыка должна удовлетворять трем основным требованиям:
Воспринимать изгибающий момент и поперечную силу на протяжении стыка. Это требование предопределяет необходимость максимальной монолитности, плотности скрепления, чтобы элементы стыка были достаточно прочными, не смещались и не скользили один относительно другого при работе стыка
Допускать продольные перемещения концов рельсов в стыке при изменении длины рельса вследствие колебаний температуры. Это требование вызывает необходимость определенной свободы перемещений концов рельсов относительно стыковых скреплений
Обеспечивать возможность изготовления деталей стыка одним из способов массового производства - прокатом, штамповкой, литьем. При этом необходимо, чтобы была обеспечена плотность прилегания рабочих граней накладки к низу головки и верху подошвы концов рельсов в стыке, хотя государственным стандартом допускаются отклонения в размерах.
Вследствие противоречивости требований к рельсовому стыку до сих пор не создана конструкция, которая удовлетворяла бы одновременно всем требованиям полностью.
По конструкции различаются стыки болтовые, клееболтовые и сварные.
В болтовых стыках между концами рельсов, перекрытых накладками, остаются зазоры для возможности изменения длины рельсов при изменении температуры.
В клееболтовых стыках накладки приклеиваются к рельсам и стягиваются болтами.
В сварных стыках обеспечена непрерывность рельсовых нитей.
На железных дорогах России в качестве типовых применяются рельсовые стыки на весу, расположенные по наугольнику.
С изменением температуры длина рельсов меняется, поэтому между их торцами оставляют зазор, наибольшая величина которого во избежание сильных ударов колес подвижного состава не должна превышать 21 мм.
На линиях с автоблокировкой на границах блок-участков применяю изолирующие стыки, препятствующие прохождению электрического тока от одного из соединяемых рельсов к другому. Изоляцию обеспечивают с помощью металлических объемлющих накладок (рис. 4.9, а), устанавливая прокладки и втулки из фибры, текстолита или полиэтилена. В зазор между рельсами помещают изолирующую прокладку. Другой способ изоляции – клееболтовой (рис. 4.9, б), когда прокладки из стеклоткани и болты с изолирующими втулками соединяются с помощью эпоксидного клея в монолитную конструкцию.
Рис. 4.9. Изолирующие стыки рельсов – с объемлющими накладками (а) и клееболтовой (б): 1 – рельс; 2 – накладка; 3 – боковая изолирующая прокладка; 4 – втулка; 5 – планка из фибры или полиэтилена под болты; 6 – нижняя золирующая прокладка; 7 – подкладка; 8 – стыковой болт; 9 – гайка; 10 – изоляция из теклоткани, пропитанной эпоксидным клеем; 11 – изоляция на болте
На линиях с электрической тягой и автоблокировкой для беспрепятственного прохождения тока через стык устанавливают специальные стыковые соединители в виде стального или медного троса приваренного к головке рельса.
Соединитель рельсовый стыковой пружинный типа СРСП-ИР
Угон пути
При движении подвижного состава может происходить продольное
перемещение рельсов по шпалам или вместе со шпалами по балласту,под колесами проходящего поезда, называемое угоном пути. В случае, когда конструкция рельсовых скреплений не обеспечивает надежного закрепления рельсов от угона применяют противоугоны (рис. 4.11).
Стандартные пружинные противоугоны представляют собой пружинную скобу, защемляемую на подошве рельса и упирающуюся в шпалу.
ПРОТИВОУГОНЫ путевые - устройства для защепления подошвы рельса и передачи продольных сил при проходе подвижного состава на подрельсовые опоры; препятствуют продольному перемещению рельсов - угону пути, происходящему, как правило, в сторону движения поезда. Основными причинами угона рельсов являются «забег» подошвы рельса относительно основания на некоторую величину при изгибе его под воздействием вертикальной нагрузки от колес, а также действие продольных сил и сил сопротивления движению подвижного состава. Чем выше грузонапряженность участка и больше осевые нагрузки, тем выше требования к закреплению пути от угона. На тормозных участках угон рельсов проявляется сильнее, чем на нетормозных (площадках и особенно подъемах). Угон сильно расстраивает путь - рельсы сдвигаются со своих мест, увлекая за собой часть закрепленных шпал. В результате шпалы с уплотненных балластных постелей перемещаются на менее плотный балласт, рельсовые нити в этих местах проседают, силы динамического взаимодействия пути и подвижного состава растут и путь еще больше расстраивается. На звеньевом пути нарушаются размеры стыковых зазоров: в одних местах зазоры оказываются слишком растянутыми, в других - практически отсутствуют. При высокой температуре на участках с недостаточными зазорами может произойти потеря устойчивости рельсошпальной решетки (выброс пути). При низкой температуре на участках с увеличенными зазорами нередко происходит разрыв стыков со срезом болтов. Для предотвращения угона пути продольные силы, вызывающие его, должны быть переданы от рельсов на шпалы и далее на балласт. С этой целью на участках пути с деревянными шпалами на подошву рельсов ставят противоугоны.
В качестве противоугонов применяют пружинные скобы, надеваемые (защелкиваемые) на подошву рельсов и передающие силы угона либо на путевые подкладки, либо на шпалы. В первом случае через подкладки продольные силы передаются на прикрепители, что способствует разработке отверстий в подкладках. Во втором случае при недостаточной площади стирания скоб в деревянные шпалы скобы врезаются в древесину шпал при вертикальных колебаниях рельсов. Противоугоны изготовляют на специальных автоматах из горячекатаной углеродистой стали сечением 25х25мм или 20х20мм с закалкой в масле. По техническим условиям требуется, чтобы сопротивление сдвигу пружинного противоугона вдоль рельса после пятикратной постановки и снятия его было не менее 8кН. Количество противоугонов, устанавливаемых на одно рельсовое звено, зависит от интенсивности проявления угона. Противоугоны ставят симметрично относительно середины звена на обеих рельсовых нитях к одной и той же шпале. Максимальное число противоугонов составляет 44 пары.
ЧТО ТАКОЕ РЕЛЬСОВАЯ КОЛЕЯ?
«Рельсовой колеей называются две геометрические линии, проходящие вдоль пути по внутренним граням головок рельсов на уровне их контакта с гребнями колес. Условно считают, что эти линии проходят по внутренним (рабочим) граням головок рельсов на уровне, находящемся на 13 мм ниже их поверхности катания». Это определение принадлежит профессору В.М. Панскому.
Очертания рельсовых нитей под поездной нагрузкой представляют собой один из основных результатов деятельности путевого хозяйства, относятся к числу факторов, включающих железнодорожный путь в перевозочный процесс.
Очертания рельсовых нитей во многом регламентированы нормативами на устройство и содержание рельсовой колеи.
Основным требованием при проектировании и устройстве рельсовой колеи является обеспечение безопасности движения поездов с установленными скоростями при минимуме сил взаимодействия рельсового пути и подвижного состава.
Согласно Правилам технической эксплуатации железных дорог РФ (ЦРБ 756) [4, с. 12] сооружение и устройство железных дорог должно соответствовать требованиям, обеспечивающим пропуск поездов с наибольшими установленными скоростями: пассажирских – 140 км/ч, рефрижераторных – 120 км/ч, грузовых – 90 км/ч, а по конкретным участкам железных дорог на основании приказа начальника дороги устанавливаются дифференцированные скорости.
Рельсовая колея на прямых участках пути характеризуется: шириной колеи, положением рельсовых нитей по уровню и подуклонкой. На рис. 1 показана колесная пара, находящаяся на рельсовой колее в прямом участке пути.
Размеры ширины колеи S, насадки колес Т и толщины гребней h (рис. 1) с учетом допусков и износа колес установлены ПТЭ [4].
Шириной колесной колеи q (колесной пары) называют расстояние между рабочими гранями гребней (реборд) колес в расчетной плоскости. Последняя расположена на 10 мм ниже средних кругов катания колес (для неизношенных колес и рельсов).
Рис. 1. Положение колесной пары в рельсовой колее на прямом участке пути: а – ширина колеса; δ1, δ2 – зазоры между гребнями колес и рабочими гранями головок рельса; h1, h2 – толщина гребней колес; μ – утолщение гребней колес выше расчетной плоскости;Т – насадка колес; q – ширина колесной пары; S – ширина колеи
При устройстве рельсовой колеи на прямых участках путь по направлению в плане должен быть возможно ближе к прямой. Но так как ширина колеи колеблется в пределах допускаемых величин допусков, то по направлению в плане выравнивают при помощи оптического прибора или бинокля одну из рельсовых нитей, называемую рихтовочной, другую нить – перешивочную – устанавливают по шаблону в пределах допусков по ширине колеи +8 и –4 мм. Поле допусков равно 12 мм (рис. 14).
На двухпутных железнодорожных линиях рихтовочная нить, как правило, – внутренняя, а перешивочная – бровочная; на однопутных участках рихтовочная нить устанавливается начальником дистанции пути в зависимости от местных условий (состояния земляного полотна, наличия односторонних пучин и др.).
Путь в плане должен соответствовать проектному положению.
Положение пути в плане в кривых нормируется и оценивается в зависимости от установленных скоростей движения, по разности смежных стрел изгиба рельсовых нитей, измеряемых от середины хорды длиной 20 м (в кривых малых радиусов от хорды длиной 10 или 5 м).
Рис. 14. Положение рельсовых нитей в плане
Для обеспечения безопасности движения поездов, рационального определения видов и сроков выполненияпутевых работ по устранению и предупреждению появления отступлений от номинальных размеров и нормустройства рельсовой колеи производится оценка отступлений от номинальных значений параметров рельсовой колеи (ширина колеи, уровень, перекосы, просадки, план), контролируемых путеизмерительными вагонами почетырем степеням, регламентированным в зависимости от установленных скоростей движения поездов попринципу: чем выше установлены скорости движения поездов, тем жестче допускаемые величины степенейотступлений и требования, предъявляемые к содержанию пути.