книги из ГПНТБ / Амелин, С. В. Верхнее строение пути учебное пособие
.pdfКонструкция его следующая. Подкладка (рис. 37) с внутрен ней стороны колеи имеет лапку, которая держит подошву рельса, а с наружной — высокую реборду. В круглое отвер стие реборды закладывается маятниковый штырь диаметром 16 мм с сегментообразной головкой. В стержне штыря имеется отверстие, в которое вставляется шплинт, для того чтобы маятниковый штырь не выпал из своего гнезда.
Зазор между верхней поверхностью подошвы рельса и лапчатой ребордой с одной стороны и маятниковым шты рем— с другой препяствует отрыву шпал от бетона при отри цательном изгибе. Данная конструкция имеет меньшее число элементов, чем раздельное скрепление марки К.
Раздельные скрепления имеют ряд существенных до стоинств:
— при их применении сводятся к минимуму вибрации подкладок;
-— они дают возможность смены рельсов без снятия под кладок;
—сильное прижатие клеммами рельсов к подкладке при раздельном скреплении почти ликвидирует угон рельсов.
Недостатки раздельного скрепления:
—многодетальность (например, скрепление типа К имеет
14деталей);
—большой вес (скрепления типа К-4 к рельсам типа Р50
составляет около 46% от веса рельсов);
— большая трудоемкость при смене рельсов.
Разрез па СД
Разрез по Я В
16
т ~
I№АО,
Исследования проф. В. Я. Ш ульт показали, что раздель ные скрепления с пружинной клеммой (см. рис. 35) по сум марным годовым расходам экономичнее, чем раздельные скрепления типа К.
Смешанные скрепления на деревянных шпалах широко распространены в США; в СССР они применяются при рель сах типов Р43, Р50 (рис. 38) и Р65. Существенно снижая вибрации подкладки, смешанные скрепления имеют меньшее
количество деталей, |
меньшие вес и стоимость по сравнению |
с раздельными. |
, |
Основным их недостатком является слабая сопротивляе мость угону пути. При высокой грузонапряженности смешан ные скрепления менее выгодны, чем раздельные, из-за более высоких расходов на текущее содержание пути в части, за висящей от скреплений.
Скрепления при железобетонных шпалах
Промежуточные скрепления с железобетонными шпалами в настоящий момент применяются почти исключительно раздельного типа.
На рис. 39 показано раздельное скрепление типа КБ при железобетонных шпалах, в котором подкладка прикрепляется
4* |
51 |
к шпале двумя закладными болтами, а рельс к подкладке —■ двумя жесткими клеммами посредством болтов с шайбами. Наличие прокладки под подошвой рельса позволяет регули ровать положение рельсов по высоте до 12—14 мм.
До 1970 г. при укладке скрепления КБ под гайки клеммных и закладных болтов устанавливали медные одновитковые шайбы. С 1970 г. начали применять двухвитковые шайбы. Первые наблюдения показали, что стабильность за тяжки болтов существенно повышается. При деревянных и кордонитовых прокладках, укладываемых под рельс, и ре зиновых прокладках толщиной 6 мм, которые ставятся под подкладки, вертикальный модуль упругости находится в пре делах 1600—2000 кГ1см2.
Для обеспечения необходимой солидарной работы про кладок-регуляторов и прикрепителей разработана прутковая пружинная клемма «краб», при установке которой подошва рельса упруго зажимается между прокладкой и клеммой
(рис. 40).
По предварительным данным, которые еще нельзя счи тать достаточными, необходимость в подтяжке клеммных
52
болтов при текущем содержании пути при клеммах «краб» сокращается на 30—40%. Одновременно несколько повы шается стабильность положения и прокладок-регуляторов, а стало быть, и погонное сопротивление рельсовых плетей, что так важно для нормальной работы бесстыкового пути.
При клеммах «краб» высота выправки пути при помощи про кладок, укладываемых между подошвой рельса и подклад ками, уменьшается от 15 до 10— 8 мм по сравнению с жест кими клеммами. Поэтому клеммы «краб» целесообразно ис пользовать прежде всего на участках, где не требуется вы правлять путь на высоту более 1 0 мм.
Наряду с совершенствованием скрепления типа КБ про водятся испытания скрепления новой конструкции с под кладками БП (болтовое, подкладочное, рис. 41), разработан ной ЦНИИ МПС. Для улучшения восприятия горизонталь ных сил края подкладок закруглены, высота реборд увели чена до 40 мм, что позволит при необходимости регулировать зимой положение рельса по уровню до \8 мм. Вместо че тырех болтов оставлено только два. Пружинная клемма
53
имеет большое плечо и гибкость. Амортизирующие резино вые прокладки устанавливаются как под металлическую под кладку, так и под подошву рельса. Концы прокладок в зоне выкружек сделаны толще на 3 мм. При помощи амортизато ров можно снизить жесткость узла прикрепления в верти кальной плоскости примерно вдвое.
На рис. 42 показано раздельное скрепление типа ЖБ, ко
торое применяется |
на дорогах Юга |
и |
Северного |
Кавказа. |
|||
В этом скреплении |
нет подкладки, |
а |
рельс |
прикрепляется |
|||
|
|
|
к шпале |
пружинны |
|||
|
|
|
ми |
клеммами |
по |
||
|
|
|
средством |
двух |
за |
||
|
|
|
кладных |
|
болтов. |
||
|
|
|
Плоская |
пружинная |
|||
|
|
|
клемма |
в |
совокуп |
||
|
|
|
ности с упругой про |
||||
|
|
|
кладкой хорошо вос |
||||
|
|
|
принимает |
верти |
|||
|
|
|
кальные |
|
перемеще |
||
|
|
|
ния рельсов; на пря |
||||
|
|
|
мых |
и |
в пологих |
||
|
|
|
кривых |
|
обеспечи |
||
|
|
|
вается стабильность |
||||
|
|
|
ширины колеи. От-, |
||||
|
|
|
сутствие |
|
подкладок |
||
|
|
|
позволяет экономить |
||||
|
|
|
до 30 г |
металла |
на |
||
|
|
|
1 км. Однако из-за |
||||
|
|
|
отсутствия |
объеди |
|||
|
|
|
няющего |
|
элемента |
||
|
|
|
(подкладки) приме |
||||
|
|
|
нение |
|
скрепления |
||
Рис. 42 |
|
ЖБ |
для |
крутых |
|||
|
|
|
кривых |
|
(R<600) |
нецелесообразно. Наблюдения показали, что в кривых ра диусом менее 600 м интенсивность изменения ширины колеи в связи с выходом из строя подклеммных и подрельсовых ре зиновых прокладок существенно возрастает, в результате чего увеличивается объем регулировочных работ.
В раздельных скреплениях типа К-2 подкладка прикреп ляется к шпале двумя шурупами, которые ввинчиваются в деревянные дюбели, находящиеся в металлических стака нах, вбетонированных в шпалу. Опыт показал, что такое скрепление недостаточно обеспечивает стабильность рельсо вой колеи ввиду разработки деревянных дюбелей шурупа ми. Поэтому их изготовление прекращено.
54
При раздельном скреплении (на деревянных и железо бетонных шпалах) с клеммными болтами требуется большой расход труда на подтягивание их, так как на 1 км при 1840' шп. число болтов достигает 7364 шт. Поэтому в настоя щий момент экспериментируют безболтовые скрепления.
Технико-экономические показатели применения промежуточных скреплений различных типов
Технико-экономические исследования, проведен ные МИИТом, показали существенные преимущества раз дельных скреплений с упругими клеммами. Несмотря на то, что применение раздельных скреплений требует больших первоначальных затрат по сравнению с затратами на стан
дартное костыльное смешанное скрепление, |
оно выгодно, |
если учитывать ежегодные эксплуатационные |
расходы. |
В табл. 8 приведены сравнительные показатели трех кон струкций промежуточных скреплений на 1 км пути (в руб.,
цены 1966 г.).
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 7 |
|
|
|
|
|
|
|
Костыльное |
Раздельное |
скрепление |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Показатели |
|
|
стандартное |
с жесткой |
с упругой |
|||
|
|
|
|
|
|
скрепление |
клеммой |
клеммой |
Стоимость |
скреплений |
. |
. . |
2179 |
5020 |
5011 |
||
Затраты на |
установку |
. |
. . |
122 |
293 |
298 |
||
Итого первоначальных затрат . |
2301 |
5319 |
5309 |
|||||
I К’рвоначальные |
затраты |
на |
|
|
|
|||
материалы и рабочую силу, |
|
|
|
|||||
отнесенные |
к |
одному |
году |
|
|
|
||
эксплуатации, исходя из сро |
|
|
|
|||||
ка службы скреплений, с |
|
|
|
|||||
учетом |
стоимости |
возврата |
|
|
|
|||
металла |
|
при |
грузонапря |
|
|
|
||
женности ткм/км брутто, |
75 |
202 |
207 |
|||||
20 млн.................................... |
|
|
|
|
||||
4 0 ......................................... |
|
|
|
|
|
92 |
246 |
253 |
7 0 ......................................... |
|
общие |
годовые |
918 |
330 |
331 |
||
Приведенные |
|
|
|
|||||
расходы |
с |
учетом |
влияния |
|
|
|
||
скреплений |
па |
срок |
службы |
|
|
|
||
шиал, |
а также затрат |
на |
|
|
|
|||
текущее содержание при гру |
|
|
|
|||||
зонапряженности, |
ткм/км |
|
|
|
||||
брутто |
|
|
|
|
|
2055 |
1758 |
1648 |
20 млн.................................... |
|
|
|
|
||||
4 0 ......................................... |
|
|
|
|
|
2573 |
2204 |
1980 |
7 0 ......................................... |
|
|
|
|
|
3003 |
2610 |
2406 |
55
Сроки службы скреплений зависят от их конструкции и от эксплуатационных условий. По данным Г. М. Шаху-
нянца, при грузонапряженности 1 0 и |
60 млн. ткм брутто |
на 1 км пути в год типовое костыльное |
скрепление служит |
соответственно 21—24 года и 12—15 лет, а раздельное 21—27 и 11 —16 лет. Прокладки служат значительно меньше.
10. Стыки и стыковые рельсовые скрепления
Места соединения рельсов между собой назы
вают стыками. При проходе подвижного состава по стыку из-за зазоров создаются дополнительные ударно-динамиче ские воздействия на путь, поэтому стык является самым напряженным местом в пути. При длине рельсов 12,5 ж около 35—50% затрат труда по выправке пути связано с на личием стыков. Стыки создают и значительное сопротивле ние движению поездов (около 1 0 % основного сопротив ления).
9
Рис. 43
По расположению стыков относительно опор наиболее распространенными являются стыки на весу и стыки на сдвоенных шпалах.
Стык на весу (рис. 43) зарекомендовал себя как упру гий, при нем износ рельсовых концов меньше, чем при дру гих стыках. Он широко распространен на железных дорогах многих стран, а в СССР принят как стандартный.
56
На дорогах СССР стыковой пролет, т. е. расстояние меж ду осями стыковых шпал, для стыка на весу принят равным 420 мм при рельсах типов Р75 и Р65, 440 мм при рельсах типа Р50 и 500 мм при рельсах типов Р43 и Р38.
Недостаток стыка на весу состоит в том, ■что вследствие большого прогиба концов рельсов накладки работают на изгиб в более тяжелых условиях, чем в стыках на сдвоенных шпалах.
Стык на сдвоенных шпалах (рис. 44) обладает большой сопротивляемостью горизонтальным и вертикальным переме щениям. Такие стыки применяются в ГДР, ФРГ, во Франции и в некоторых других странах.
По сравнению со стыками на |
|
||
весу стыки на сдвоенных шпа |
|
||
лах более жесткие; они тре |
|
||
буют лишней затраты |
металла |
|
|
на объединение шпал, а в ряде |
|
||
случаев — применения |
спе |
|
|
циальных стыковых |
скрепле |
|
|
ний (например, общей |
под |
Рис. 44 |
|
кладки на обе шпалы); кроме |
подбивка балласта |
||
того, при таких стыках |
затрудняется |
||
под ними. |
|
|
|
В зависимости от места расположения стыков относи тельно друг друга на разных рельсовых нитях одного и тога же пути различают стыки по наугольнику, стыки вразбежку и стыки бессистемно расположенные.
и |
.... - |
II------------------------ 1 |
|
I |
|
I |
I |
|
|
|
(S0 |
Рис. 45
В стыках по наугольнику (рис. 45) стык одной рельсовой нити и стык другой рельсовой нити располагаются на одном перпендикуляре к продольной оси. Такие стыки приняты как стандартные в СССР и во всех европейских странах.
Преимущества таких стыков: |
меньшее |
число |
ударов |
в стыках при проходе подвижного |
состава, |
чем при |
других |
системах укладки стыков; возможность индустриальной ук ладки (заготовки рельсо-шпальной решетки на звеносбороч ных базах) и разборки пути; более легкое содержание пути.
57
Недостатком их является необходимость применения уко роченных рельсов для укладки в кривых, чтобы обеспечить расположение стыков именно по наугольнику.
Стыки вразбежку (рис. 46) не требуют применения уко роченных рельсов для укладки на внутренних нитях кри вых — в этом их основное преимущество.
Рис. 46
Недостатками их являются: вдвое большее, чем при сты ках по наугольнику, количество ударных воздействий колес подвижного состава на рельсы, передающихся относительно оси пути и подвижного состава внецентренно, тогда как при стыках по наугольнику они действуют примерно центрально; невозможность индустриальной укладки (заготовки рельсо шпальной решетки на звеносборочных базах) и разборки пути; трудность осуществления перехода на стыки на сдвоен ных шпалах, так как при них на противоположной стороне рельсовой нити получается жесткий узел (см. рис. 46). Сты ки вразбежку были распространены на дорогах США, но в последнее время от них отказываются из-за присущих им недостатков.
Стыки бессистемно расположенные обладают теми же преимуществами и недостатками, что и стыки вразбежку.
В зависимости от назначения и конструкции стыка при меняют с т ы к о в ы е с к р е п л е н и я — накладки, болты с гайками и шайбами, специальные подкладки при стыках на сдвоенных шпалах, изоляционные и токопроводящие при способления.
В первый период развития железных дорог стыковые соединения осуществлялись на опоре. При этом рельсовый стык перекрывался с помощью двух узких и коротких же лезных полос-накладок. Такое соединение препятствовало боковой деформации рельсовых концов весьма незначитель но. Поэтому уже в 50-х гг. прошлого столетия стали перехо дить на распорные накладки (рис. 47), которые ограничены вверху и внизу наклонными плоскостями и входят в пазуху рельса подобно клиньям. Поскольку эти накладки обладают некоторой жесткостью в вертикальной плоскости и недоста-
.58