книги из ГПНТБ / Боченков, М. С. Расчет бесстыкового пути (учебное пособие)

P u c . 20 . (см. такж е c. 41— 43)

= 7 5 0 к г / г п

Р и с . 20. (П родолж ение)

Р а с , 20 . (П родолж ен ие)

Р и с , 20. (Окончание)

43

При понижении температуры от /т,-,х на At# =15° С линия ab приблизится к линии cd на 15 мм. Напряжения в начале плети будут равны нулю (эпюра 4). При дальнейшем пониже­ нии темпер-атуры еще на А ^=15° С линия ab еще приблизит­ ся к линии cd на 15 мм. Напряжения в средней, недеформированпой части плети, равны а, = —250 кГ/см2. На конце плети

R

возникли напряжения положительные, равные е/? = —— =

Г

= 375 кГ/см2. В точке g напряжения равны пулю (эпюра 5). Принцип построения эпюр 6, 7 и 8 не отличается от рапс.'

рассмотренного на предыдущих эпюрах. Следует лишь отме­ тить, что при понижении температуры до ty после tm;,x напря­ жения равны пулю только в средней части плети. На концевом участке активной температурной работы напряжения оказа­ лись весьма большими (эпюра 6'). Эго следует иметь в виду при эксплуатации бесстыкового пути.

Рассмотрим далее эпюру 9. Здесь контуром aehgfdb пока­ заны напряжения при /0 = ЮоС до оттаивания балласта. Ли­ нии eh и fh наклонены под углом а к горизонтали, так как оп­ ределяются зимним погонным сопротивлением.

При снижении погонного сопротивления в момент оттаива­ ния балласта до р напряжения будут характеризоваться кон­

линия характеризует приращение отрицательных напряжений. Затем также под углом |3 проводят линию h'f', характеризу­ ющую интенсивность перехода отрицательных напряжений в положительные. Провести эту линию нужно таким образом, чтобы она пересекла линию hf и площади фигур ff'ju и .uhkh'

были бы равны. Это единственное и обязательное условие! Де­ ло в том, что сечение плети, находящееся в данном случае на расстоянии от конца плети, остается неподвижным при из­

менении погонного сопротивления. Следовательно, общая дли­ на плети в пределах участка Vt остается неизменной, а это

возможно только при неизменной площади эпюры напряжений. Длина участка плети и температура не изменились, не должны измениться и суммарные напряжения. Но напряжения в каж­ дом сечении на участке f t изменились. Следовательно, про­

изошли перемещения, не изменившие общей длины плети в пределах этого участка. Наибольшее перемещение получило

где о /— площадь эпюры в пределах треугольника Mff' . Пе­ ремещение конца плети за счет снижения погонного сопротив­ ления при оттаивании балласта равно

температура опускалась до tm\n , отличается от эпюры напря­ жений 3 тем, что на участке от 45 до 60 м от конца плети по­ явились напряжения, превышающие расчетные в неподвижной части рельсовой плети. Если напряжения о, = —1000 кГ/см2 являются предельными, то эксплуатировать бесстыковой путь с характеристиками, указанными в качестве исходных данно­ го расчета, не безопасно. Следует изменить температуру укладки рельсовых плетей ty так, чтобы при Апах И £min НЯ концевых участках не возникали напряжения больше, чем в средней части плети.

По результатам приведенного расчета построен график из­ менения длины плети при изменении температуры, показанной на рис. 21.

Рассмотрим построение этого графика поэлементно. Точ­ ка 1 соответствует моменту укладки рельсовой плети при ty . Линия 1—2 характеризует работу рельсовой плети в период, приращения температуры на ^/т? , необходимого для преодоле­ ния стыкового сопротивления. Удлинение плети равно 0 (эпю­ ра 2). Точка 3 соответствует максимальной температуре, пере­ мещение конца плети при которой, согласно эпюре 3, равно 0,69 см. Линия 2—3 в соответствии е формулой (45) представ­ ляет собой параболу. Линия 3—4 характеризует работу рель­

Точка 5 соответствует моменту, когда температура опустилась до 7М= —10°С, балласт замерз и погонное сопротивление уве­ личилось. Рельсовая плеть сократилась по сравнению с ее максимальной длиной при /'max, согласно эпюре 7, на 0,9 см. При дальнейшем понижении температуры рельсовая плеть преодолевает увеличившееся погонное сопротивление и, со­ гласно эпюре 8, при достижении максимальной температуры сокращает свою длину на 2,2 см по сравнению с длиной при максимальной температуре. Координаты точки 6: ^тт = —50° С; К=6,9—22= —15,1 мм. Для отыскания точки 7 не была постро-

45

+ А , м м

Р и с . 21

ена эпюра напряжений. Можно было не строить эпюры напря­ жений 2, 4 и 5, так как, согласно изложенному в предыдущем разделе, в период приращения температуры на Atit при пря­ мом ходе и па 2 Л f/t при обратном ходе изменения длины пле­ ти не наступает. Точка 8 соответствует температуре ^0= + 10°С до оттаивания балласта. По сравнению с длиной при 2шш плеть удлинилась, согласно эпюре 9, на 0,2 см. Точка 9 соот­ ветствует, как и точка 8, температуре ^0== + 10оС, но после от­ таивания балласта.

Удлинение плети при оттаивании балласта составило всего 0,3 мм. Кстати сказать, при бесстыковом пути оттаивание бал­ ласта не обязательно связано со скачкообразным удлинением плети.

46

При повторном достижении максимальной температуры плеть оказалась короче на 6 мм по сравнению со своей длиной при максимальной температуре в предыдущий период. Точка 10 не совпадает с точкой 3. Это может отрицательно сказать­ ся на величине зазоров в уравнительном пролете. Если при анализе работы в последующие годы будут наблюдаться та­ кие же явления, придется произвести разрядку напряжении па концевом участке рельсовой плети при t y и тем самым соз­ дать условия, характерные для первого года работы плети.

Таким образом, па рассмотренном примере мы убедились, что па концевых участках могут быть напряжения тогда, когда нет напряжений в средней части плети (эпюра 6'). При экстре­ мальных температурах могут быть напряжения, превышающие расчетные напряжения в средней части плети (эпюра 10).

Величина зазоров в уравнительном пролете может быть существенно различной при одной и той же температуре. Бо­ лее того,.во второй год и в последующие годы длина плети мо­ жет систематически изменяться в одном направлении, что мо­ жет приводить к изменению до недопустимых пределов вели­ чины стыковых зазоров в уравнительных пределах. Все эго необходимо предварительно выяснить расчетом, метод которо­ го изложен в данном разделе.

7.РАСЧЕТ СТЫКОВАНИЯ РЕЛЬСОВЫХ ПЛЕТЕЙ

Взадачу расчета входит определение количества уравни­ тельных рельсов и определение величины стыковых зазоров при укладке рельсовых плетей.

Количество уравнительных рельсов подбирается таким об­ разом, чтобы сумма стыковых зазоров в уравнительном про­ лете была достаточной для компенсации годовых температур­ ных деформаций двух стыкуемых плетей и уравнительных рельсов. Это условие определяется уравнением

где п — потребное количество уравнительных рельсов; К — величина годовых деформаций рельсовых плетей, см;

Ар — расчетный стыковой зазор, принимаемый обычно на 0,2—0,3 см меньше конструктивного, см;

к'г — величина годовых деформаций уравнительного рель­ са, см.

47

Деформации рельсовых плетей определяются аналитиче­ ски по формулам (55), (56) или графически, как изложено

выше.

Годовая деформация рельса определяется уравнением

При количестве уравнительных рельсов больше одного не­ обходимо принять меры, обеспечивающие солидарную работу всех болтовых стыков в компенсации температурных дефор­ маций рельсовых плетей. Для этого соотношение сопротивле­ ний стыков температурным деформациям должно определять­ ся уравнением

Изолирующий стык обычной конструкции не должен испыты­ вать температурных деформаций рельсовых плетей. Количе­ ство уравнительных рельсов при этом определяется формулой

По «Техническим условиям на укладку и содержание бес­ стыкового, пути» применяются 3 уравнительных рельса при от­ сутствии изолирующего стыка и 4 уравнительных рельса при устройстве изолирующего стыка.

48

Количество уравнительных рельсов для примыкания рель­ совой плети к стрелочным переводам и к пути обычной конст­ рукции подбирается таким образом, чтобы температурные де­ формации и температурные силы рельсовой плети не переда­ вались на эти сооружения. Для этого необходимо соблюдать два условия:

(61)

п— R Pi

Принимается наибольшее значение п.

При устройстве бесстыкового пути с сезонными разрядка­ ми напряжений количество уравнительных рельсов определя­ ется условием компенсации температурных деформаций рель­ совых плетей при разрядке напряжений путем замены рельсов нормальной длины рельсами со стандартным укорочением. Это условие определяется уравнением

Здесь L\ и Ь2— длины стыкуемых друг с другом рельсовых плетей, см;

A t — разница в температуре рельсов при весенней и осенней разрядках;

Д — стандартная длина укорочения рельса, см. Стыкование рельсовых плетей лрн помощи уравнительных приборов применяется на. некоторых зарубежных железных дорогах, в частности, во Франции, Японии и Англии. В Со-- ветском Союзе уравнительные приборы при бесстыковом пути

не применяются.

Величина зазора в случае излома рельсовой плети опреде­

—температура, при которой произошел излом пле­ ти. Значение остальных букв аналогично их зна­ чению в предыдущих формулах.

Считается недопустимым, если величина зазора больше

40 мм.