25.) Верхнее строение пути.
Рис. 5.1.
Состоит из балластной призмы (6), шпал (7), на которые с помощью прокладок (8) укладывают рельсы (10) и закрепляют их с помощью костылей (9).
Поверхность прокладок под рельсами обеспечивает наклон рельсов относительно горизонтали на 20°. Деревянные шпалы пропитывают раствором, препятствующим гниению.
Сейчас вместо деревянных используют железобетонные шпалы. К ним рельсы прикручивают с помощью болтов. Рельсы изготавливают из специальных износостойких сталей. Бывают типы рельсов: Р50, Р65, Р75. Р - рельсы, число – вес в кг одного метра рельса. Рельсы имеют длину 25 метров.
На 1 км пути приходится 1800-2000 шпал. В продольном направлении рельсы соединены накладками, при этом между рельсами оставляют зазор для компенсации изменения длины рельсов в зависимости от t воздуха.
Для балластной призмы используется щебень, песок и другие подходящие материалы.
В результате передачи силы давления колеса на рельс последовательно по элементам верхнего строения пути, давление уменьшается от 3500*102 кПа до 80 кПа (рис. 5.1.) на поверхности земляного полотна.
В настоящее время применяется бесстыковой «бархатный» путь. Рельсы сварены вместе в плети длиной 950 м, затем последовательно укладываются 4 рельса длиной 125 метров, между которыми выполняют зазоры для компенсации длины рельсов. Шпалы используют железобетонные
На 1 км ж/д пути расходуется примерно 170т металла, 185 м3 дерева и 1500 м3 щебня.
В России ширина колеи 1520мм, до 1971г была 1524мм. В странах западной Европы ширина колеи 1435мм. В Южной Америке и Японии – 1667мм.
26.) Основное сопротивление движению и его составляющие.
Основное сопротивление движению поезда зависит от конструкции и технических составляющих подвижного состава и верхнего строения пути. Его значение складывается из основного сопротивления движению локомотива и состава вагонов W0``.
Значение основного сопротивления движению (ОСД) определяется физическими процессами, сопровождающими качение колес подвижного состава колесного пути, а так же сопротивление воздушной среды, имеющей определенную плотность.
Основное сопротивление движению обусловливается факторами:
Сопротивление трения качения колес по рельсам, связанное с микродеформациями колеса и рельса.
Сопротивление от трения скольжения колеса относительно рельса, связанное с конусностью бандажей.
Конусность бандажей приводит к возможности поперечного перемещения колесной пары, в следствие чего качение каждого колеса может происходит по окружностям разных диаметров (Д1>Д2). Т.к. 2 колеса жестко связаны одной осью, это вызывает проскальзывание колес, приводящее к увеличению Fтр , кроме того возникает трение гребня бандажа о боковую грань рельса.
Сопротивление от трения в подшипниках, которые вращают колесные пары. Бывают подшипники скольжения и качения. Сопротивление в подшипниках скольжения больше.
Сопротивление от деформации верхнего строения пути и от стыков в рельсовом пути. При движении колесной пары происходит осадка верхнего строения пути, в итоге увеличивается сопротивление движению, потому что деформация рельсового пути потребляет определенную долю энергии. Под давлением колесной пары конец рельсов прогибается и при вступлении колесной пары на следующее звено возникает сила, направленная против движения.
Сопротивление воздушной среды (аэродинамическое сопротивление). Лобовая часть локомотива создает сжатие воздуха, а в хвостовой части образуется разряжение, так же происходит трение стенок локомотива и вагонов о воздух.
Каждое из этих составляющих основного сопротивления движению зависит от большого количества факторов. Основное сопротивление движению изменяется в процессе следования поезда по сложным закономерностям, а так же случайным образом. Поэтому строгим аналитически расчет сопротивления движению невозможен и его определяют эмпирическим путем (опытным).
Опытами установлено, что на величину основного сопротивления оказывают влияние 3 основных фактора:
Скорость движения
Нагрузка на ось (т.е. сила, действующая от колесной пары на рельсовый путь)
Масса локомотива или вагона.