книги из ГПНТБ / Березовский М.В. Соединения путей на предприятиях черной металлургии
.pdfКонструкции крестовин |
89 |
рис. 75, а пунктиром, резко уменьшают поверхности соприкасания
крестовины с бандажом и поэтому недопустимы.
3.Подстрожка усовиков сборных конструкций (рис. 66 и 75, б) на величину 8 обеспечивает увеличение ширины поверхности сопри касания усовика с бандажом ху также на величину 5, что уменьшает контактные напряжения. В СССР величина б обычно принимается
5 мм.
4.Повышение обычного контррельса обеспечивает более эффек тивную его работу.
5.Фасонные повышенные контррельсы из износоустойчивой марганцевой стали (рис. 76) лучше работают и служат дольше.
Рис. 76. Фасонные профили контррельсов
6.Отбойный рельс (рис. 77) взамен контррельса, получивший
распространение в США, эффективен только при одинаковой ширине бандажей, обращающихся по крестовине.
7.Закалка поверхностей катания сердечников и усовиков (куз нечная, ацетиленовая и высокочастотная) увеличивает сопротивляе мость их износу.
8.Литые сердечники раньше преимущественно проектировались
иизготовлялись двусторонними, т. е. переворачивающимися. Сейчас в СССР широко распространяются односторонние, устойчивые литые
сердечники составляющие единую отливку с изнашивающейся
частью усовиков (рис. 67) из марганцевой стали, содержащей 11—15% марганца; 1—1,4% углерода; 0,3—1% кремния, не более 0,10% фосфора и не более 0,05% серы. При этом отношение количества марганца и углерода должно быть не менее 10. Времен ное сопротивление такой стали на разрыв не менее 100 кг[мм\
относительное удлинение — около 40% и твердость по Бринелю —
не ниже 2101. Марганцевая, или так называемая высокомарганцо вистая сталь для износоустойчивых стрелочных конструкций (в отли
1Обработка отливок после их закалки должна производиться абразивными кругами на шлифовальных станках или специальных установках. При обработке на строгальных или фрезерных станках должны применяться резцы повышенной
твердости.
90 Стрелочные переводы с прямолинейными остряками и крестовинами
чие от малоэффективной среднемарганцовистой стали, содержащей до 2,5% марганца), была получена впервые на заводах Hadfield в Англии и часто именуется у нас «сталью Гадфильда». Этот изно соустойчивый металл широко применяется в литых стрелочных конструкциях США, Англии, Германии и некоторых других евро
пейских стран, а также наших городских трамваев.
Рис. 77. Отбойные рельсы в крестовине
9. Цельнолитые крестовины (рис. 68) из марганцевой стали
стремятся укоротить для экономии ценного металла. При этом может оказаться необеспеченной продольная устойчивость кресто вины, что особенно важно для крутых, коротких крестовин про мышленного транспорта. По предложению Нижнеднепровского стрелочного завода МПС, с 1952 г. вводится специальное мощное крепление концов таких крестовин, располагаемое на мостиках
и заставляющее работать на продольную устойчивость примыкаю
щие к крестовине рельсовые звенья.
92Стрелочные переводы с прямолинейными остряками и крестовинами
1.Анализ и критика современных отечественных и зарубежных стрелочных конструкций.
2.Учет особенностей промышленного транспорта.
3.Увязка проектов стрелок и крестовин с возможностями завода-
изготовителя (без ущерба качества новых стрелок и крестовин).
4.Использование наблюдений за изготовлением и работой в пути стрелочных переводов промышленного транспорта.
5.Своевременная увязка эпюр переводов с конструкциями стре лок и крестовин.
Особенно тяжелые условия прохода по стрелкам и крестовинам создаются при значительных нагрузках на ось специального подвиж ного состава черной металлургии. Поэтому на «горячих» путях металлургических заводов, а также на специальных путях открытых горных разработок приходится применять рельсы самого тяжелого типа. Эта особенность конструирования путевых устройств, пред назначенных для работы на металлургических предприятиях, еще
более усиливается благодаря незначительным скоростям обращения подвижного состава, так как малые скорости движения ускоряют износ рельсов вообще, а рамных рельсов и усовиков особенно при больших нагрузках на ось и малых диаметрах колес. Происходит
это, во-первых, из-за увеличения коэффициента трения с уменьше
нием скорости, а во-вторых, из-за высоких контактных напряжений,
выходящих за предел текучести рельсовых сталей (см. та бл. 1).
Таблица 1
Сравнительные данные о побуждении износа и напряжениях на поверхности головки рельсов для вагона МПС и специального подвижного состава черной металлургии
Наименование |
4-ОСНЫЙ |
4-осный |
Тележка |
Отвальный |
ковш для |
мост на |
|||
показателей |
вагон |
жидкого |
для |
открытых |
|
МПС |
чугуна |
слитков |
разра |
|
|
|
|
ботках |
Максимальная скорость v, км/час........
Коэффициенттрения скольжения, р ...
Нагрузка на ось, Р т ........ ..................
„ , Р р
Сила побуждения износа —,т ....
Диаметр колес £>, мм.............................
Удвоенные наибольшие касательные, т. е. расчетные напряжения на по верхности головки рельса по преоб разованной формуле проф. Н. М. Бе ляева, опубликованной им в 1917 г.
|
(Вестник3 инженеров № 12) |
|
л |
= |
1ЙП„|/ р • 1000 . , |
8 |
1600и——кг/см^ .................. |
|
*40 |
10 |
10 |
0,5 |
0,07 |
0,1 |
0,1 |
0,13 |
20 |
*37,5 |
*30 |
36 |
0,7 |
1,875 |
1,5 |
2,34 |
1050 |
950 |
550 |
500 |
3392 |
4324 |
4800 |
5280 |
* Приведенные цифры уже значительно превышаются, что еще более подтверждает выводы из таблицы ,даже при замене диаметра колес 550 мм на 650 мм.
Особенности конструирования стрелок и крестовин |
93 |
Учитывая, что предел текучести рельсовых сталей близок к 3500 кг/см2, из табл. 1 можно заключить, что при значительных нагрузках на ось и малых диаметрах колес в ряде случаев благо даря малым скоростям движения подвижным составом промышлен ного транспорта создаются пластические деформации во времени,
усиливающие смятие и сплыв поверхностей катания рельсов. Это надо иметь в виду при конструировании специальных путевых устройств.
Большой интерес в отечественной промышленности представляет проблема уширения бандажа для колеи 1524 мм : например, замена
всех вагонных бандажей шириной 130 мм на паровозные шириной
140 мм. Это мероприятие эффективно потому, что широкие паро возные бандажи спокойно проходят стрелки и крестовины, благо даря большей поверхности соприкасания бандажа с рамным рельсом и усовиком. Однако замена всех вагонных бандажей требует значи
тельных затрат и потому.не может быть проведена сразу на сети
МПС без соответствующего экономического обоснования, но эффек
тивность такой замены может и должна быть учтена при проекти ровании нового специального подвижного состава для заводов чер
ной металлургии при больших нагрузках на ось и малых диаметрах колес.
25. Рамные рельсы
Отрицательное влияние малых скоростей движения, ускоряющих износ поверхности катания на специальных путях металлурги ческих заводов (см. табл. 1), особенно резко сказывается на сроках службы рамных рельсов, воспринимающих тяжелые нагрузки (при
перекатывании колес на остряк и обратно) лишь частью своей го ловки. Поэтому крепление упорных башмаков тяжелых стрелок
промышленного транспорта должно обеспечивать смену рамных
рельсов в перерывы между поездами и подачами, т. е. в «окна» графика. Применение в таких стрелках остряков низкого профиля
(см. рис. 43, в), не требующих строжки подошвы часто сменяемых рамных рельсов, дает возможность довести себестоимость последних до возможного минимума.
Стремление понизить себестоимость рамных рельсов тяжелых стрелок промышленного транспорта не позволяло применять в них подстрожку головки рамного рельса (рис. 55) ввиду частой смены последних. Кроме того, при такой подстрожке усиливается сплыв головок рамных рельсов, что потребует еще более частой их смены.
Одним из видов упорных башмаков, приспособленных для быстрой смены рамных рельсов, является конструкция консольного типа (рис. 79), примененная в стрелках Гипромеза 1945 г (рис. 51).
Наоборот, в стрелках из узкоколейных рельсов (см. рис. 49) и из рельсов типа Р-33 (II 1а), рамные рельсы подвержены меньшему
94 Стрелочные переводы с прямолинейными остряками и крестовинами
износу, т. е. смена их требуется реже, но обходятся они дороже,
так как их подошву приходится строгать для обеспечения установки остряков, высота которых равна высоте рамных рельсов (см. рис.
43а, б).
Рис. 79. Упорный башмак консольного типа
Передний вылет рамного рельса в переводах МПС с кривым
пером достигает 3,5—4,5 м, а в переводах промышленного тран
спорта для сокращения их длины должен быть кратчайшим. Однако
при коротком переднем вылете затрудняется перегиб рамного рельса ответвления, неизбежный в крутых стрелках с прямыми остряками для обеспечения нормальной ширины колеи в начале рамных рельсов (рис. 80). Для уменьшения перегиба коротких вылетов
Рис. 80. Схема перегиба рамного рельса ответвления
рамных рельсов приходится устанавливать максимально возможную
ширину колеи в острие прямого остряка (см. пояснение в разделе 10 после формулы 4). Точку перегиба во избежание неплотного при
легания остряка располагают на расстоянии 100—150 мм от его острия в сторону начала рамного рельса. Для обеспечения необхо димого уширения колеи в острие остряка Sx и нормальной ширины
колеи S в начале рамных рельсов крутых стрелок — на первом (стыковом) переводном брусе следует укладывать стяжную под-
Особенности конструирования стрелок и крестовин |
95 |
кладку с костыльными отверстиями, обеспечивающими необходимое уширение колеи (см. рис. 49 и 51). При отсутствии подуклонки1 рамных рельсов такая подкладка оказывается плоской и может быть использована (путем переворачивания ее вокруг горизонталь ной и вертикальной осей) и для правого и левого ответвлений.
Как видно из рис. 49 и 51, расположение костыльных отверстий в стяжной подкладке на стыковом брусе рамного рельса непри
вычно, так как снаружи стрелки установлено два костыля, о вну три — один. Цель такого расположения костылей — создать сопро тивляемость скручиванию внутрь колеи рамных рельсов, вызы ваемую в их стыке при переходе от подуклонки рельсов, пред шествующих стрелке, к неподуклонным рамным рельсам.
Рис. 81. Сквозной упорный башмак
Вылет рамного рельса за корнем остряка должен быть кратчай шим, так как при этом начало переводной кривой приближается к корню остряка (см. разд. 12) и перевод становится компактным.
Назначение размера вылета рамного рельса за корнем остряка в зависимости от размеров рубок или целых звеньев, в коротких пере водах промышленного транспорта недопустимо, так как при этом либо искусственно отдаляется начало переводной кривой, либо приходится выгибать вылет рамного рельса. При необходимости усиления жесткости отдельных пролетов рамных рельсов (например,
при обеспечении большого пролета для установки специальной
тяги централизованной стрелки) можно поставить сплошные упор ные башмаки по всей длине таких пролетов (рис. 81). Такое местное усиление жесткости в пределах стрелки вполне допустимо при малых скоростях движения.
В настоящее время вводится установка сплошных мощных листов (лафетов) под рамные рельсы новых тяжелых стрелок промышленного
транспорта.
Крепление рельсов и стрелочных конструкций к таким листам может осуществляться болтами со специальной прямоугольной головкой (рис. 53 и 86). Специфическими видами креплений стрелоч
ных конструкций являются применяемые и намечаемые к приме нению на рабочих площадках мартеновских цехов (приложение II).
1 О подуклонке в пределах стрелочных переводов см. раздел 29
96 Стрелочные переводы с прямолинейными остряками и крестовинами
26. Горизонтальная строжка остряков
По § 30 ПТЭ колеи 1524 мм изд. 1959 г. недопустимо отставание остряка от рамного рельса на 4 мм и более, измеряемое против первой тяги, а также понижение остряка против рамного рельса на 2 мм и более, измеряемое в сечении, где ширина головки остряка поверху составляет 50 мм и более. Последнее условие должно обеспе чить плавное перекатывание бандажа с остряка на рамный рельс при пошерстном движении с ответвления без распора рамного рельса,
опасного для схода подвижного состава.
Рис. 82. Снижение верха острия остряка :
а — нормальное ; б — завышенное
При горизонтальной строжке остряков отсекается часть головки остряка в плане, т. е. в горизонтальной плоскости. Таким образом, горизонтальная строжка образует поперечное сечение ослаблен ного остряка.
Снижение верха острия остряка (см. рис. 49 и 82,а) следует принимать 12 мм при Р-15 ; 15 мм при Р-18; 18 мм при Р-24; 23 мм при Р-33 (Ша) и 25 мм при Р-38, Р-43 и Р-50.
Незначительное снижение острия остряка недопустимо, так как при слишком завышенном острие (рис. 826) оно окажется тонким и слабым, не будет плотно прилегать к верхней выкружке головки рамного рельса и немедленно будет смято бандажом. С другой стороны, при слишком низком положении острия остряка оно ока жется ниже низа реборды и при неплотном прилегании не «дожмется» последней. В случае же недожатая остряка реборда может
смять острую его часть и вбежать на остряк, что создаст угрозу аварии (сход подвижного состава с рельсов).
На промышленном транспорте СССР с 1936 г. введена криво линейная горизонтальная строжка остряков (рис.82а и 83), изго товляемых из широкошейчатых рельсов, в отличие от общепринятой на магистральных дорогах плоскостной строжки с небольшой выкружкой, показанной на рис. 83 пунктиром. При криволинейной строжке несколько усиливается острие остряка и смягчается пример
Особенности конструирования стрелок и крестовин |
97 |
на 25% давление реборды на остряк в момент входного удара. Эта строжка при радиусе кривизны 35 мм и снижении линии центров на 23 мм относительно верха рельса, оправдала себя при малых
скоростях движения, так как охраняет острие остряка от порчи и быстрого износа.
Рис. 83. Криволинейная горизонтальная строжка остряка
На рис. 84 представлена схема построения верхней части гори
зонтальной строжки остряка. В горизонтальной плоскости на глу бине zK условно, но точно измеряется ширина сечения остряка х. Наклонная рабочая грань острия остряка проводится в виде каса тельной к выкружке головки рамного рельса с наклоном 1/5 при ширококолейных рельсах и 1/4 — при узкоколейных узкошейчатых рельсах. При этом угол наклона этой грани (рис. 84) определяется по следующей формуле :
<р = arc tgy или tp =arc tg^, |
(45) |
а положение плоскости zfe по формуле :
zft=z0 —rtg|, |
(46) |
где z0 — понижение центра выкружки головки рельса ;
г — радиус выкружки.
Для рельсов типа Р-38, Р-43 и Р-50 величина zft близка к 12,5 мм,
но для Р-33 — 11,36 мм и для Р-18 — 7,14 мм.
7 М. В. Березовский—1011
98 Стрелочные переводы с прямолинейными остряками и крестовинами
27. Вертикальная строжка остряков
Вертикальная строжка остряков образует продольный профиль поверхности остряка, имеющий обыкновенно два или три перелома.
Этот продольный профиль должен быть пологим для смягчения
переходного удара и должен одновременно обеспечивать переход бандажа с рамного рельса на остряк в достаточно мощном его сечении.
Рис. 84. Схема построения горизонтальной строжки остряка
В стрелках МПС и в легких стрелках промышленных железных дорог переход бандажа допускается в сечении остряка 20—30 мм,
а в тяжелых стрелках промышленного транспорта, подверженных сильному смятию и сплыву поверхностей катания — в сечении 37 —
44 мм.
С этой целью вертикальная строжка остряка должна начинаться
в сечении 35 мм при узкоколейных рельсах и в сечении не менее
40 мм при ширококолейных. Завышение тонкой части пера недопу
стимо. В сечении 30 мм поверхность остряка должна быть ниже поверхности головки рамного рельса на 1,5—2 мм в легких и на 3—4 мм в тяжелых стрелках с последующим, достаточно резким, снижением к острию остряка при больших нагрузках на ось.
Для определения допустимого подъема (в тысячных) вертикаль ной строжки остряка новой стрелки можно применить метод сравне ния с эксплуатируемыми стрелками. Например, для определения
допустимого подъема остряка в стрелке, предназначенной для укладки на путях жидкого чугуна, сравним условия перехода бандажа на такой стрелке с условиями перехода на стрелке МПС из рельсов Ша выпуска 1938 г.
В этой стрелке, оправдавшийся в работе продольный профиль остряка на участке перехода бандажа имеет подъем z = 1,6%о