Билет № 3 Рельсы: назначение, требования, материалы, типы рельсов…

Назначение: а) направление колеса ПС в движении; б) воспринимать, упруго перерабатывать и передавать нагрузки от колес на подрельсовое основание; в) на участках с автоблокировкой служит проводником сигнального тока, на электрифицированных участках - обратного силового тока;

Требования: а) прочность (возникающие в рельсах напряжения изгиба и кручения не должны превышать допустимых величин); б) долговечность (рельсовая сталь должна обладать высокой твердостью, износостойкостью, вязкостью); в) высокая контактно-усталостная выносливость.

Масса рельса, его очертания, качество рельсовой стали и особенности изготовления находятся между собой в тесной связи и в зависимости от нагрузок колесных пар ПС на рельс, скоростей движения и грузонапряженности.

Классификация:

Согласно ГОСТ Р51685-2000 рельсы делятся на:

а) по типам (Р50, Р65, Р75, Р65К(R=<550 м));тип рельса =массе 1 метра.

б) по категориям (В - термоупрочненные высшего качества, Т₁,Т₂- термоупрочненные, Н - сырые (нетермоупрочненные)). В последние годы стали выпускать рельсы низкотемпературной надежности (НЭ, НК) и повышенной износостойкости (ЧЭ).

Качество рельсов зависит от чистоты рельсовой стали, ее структуры и прямолинейности рельсовой нити при изготовлении.

в) по наличию болтовых отверстий (с отверстиями на обоих концах, без отверстий)

г) по способу выплавки рельсовой стали (М - мартеновская сталь, К - конверторная сталь, Э – электропечная сталь)

д) по виду исходных заготовок ( из слитков, из непрерывно литых заготовок)

Геометрические размеры поперечного сечения рельса: состоит из головки, подошвы, шейки, пера, пазухи

	Р50	Р65	Р65К	Р75
Н(высота рельса)	152	180	181	192
b(ширина головки)	72	75	75	75
B(ширина подошвы)	136	150	150	150
L(толщина шейки)	16	18	18	20

Профиль рельса обусловлен его взаимодействием с колесом ПС и конструктивным оформлением элементов верхнего строения пути. Поскольку рельс является не только несущей, но и изнашиваемой конструкцией, верхней полке предана форма головки. В головке рельса сосредоточено 45% массы металла. Подошва рельса приспособлена для прикрепления рельса к опоре и обеспечения боковой устойчивости рельса против опрокидывания. (рис.3.2)

Поверхность катания головки рельса криволинейная (R=500мм) для центральности передачи нагрузки от колеса на рельс. Переход к боковым граням осуществляется R=15 мм., близким к радиусу выкружки гребня колеса, что обеспечивает плотное прилегание колеса к рельсы. Боковые грани головки выполнены с уклоном 1:20. Все поверхности криволинейны. Во избежание концентрации местных напряжений и образования трещин при остывании на сопряжение боковых и нижних граней головки и всех граней подошвы выполняется R=2-5 мм. Нижние грани головки и верхние грани подошвы выполняются с уклоном 1:4, что позволяет накладкам при затяжке болтов плотно входить в пазуху рельса.

Длина рельса. Согласно ГОСТ типовая длина рельса l_рел=25м 0,02

Для укладки по внутренней нити кривой прокатываются рельсы 24,92 и 24,84м.

Для укладки в уравнительные пролеты бесстыкового пути и соединительные пути стрелочных переводов прокатывают рельсы длиной 12,52; 12,50; 12,46; 12,42; 12,38

Рельсовая сталь: рельсы изготовляют из стали способами: мартеновским, конверторным или электропечным.

Основные составляющие: Fe=98%, C=0,71-0,82%, Mn=0,75-1,05%, Si=0,25-0,80% (полезные составляющие). C- увеличивает прочность рельсов при изгибе, твердость, износостойкость; Mn - твердость, износостойкость, вязкость; Si - твердость, износостойкость.

Вредные добавки: P=0,025-0,035% (хладноломкость), S=0,03-0,04% (красноломкость)

Типовые марки стали: М76, К76, Э76, К78, Э78.

Маркировка рельса: производится следующими способами: а) накатом на шейке в горячем состоянии; б) клеймением в горячем состоянии на шейке; в) в холодном состоянии на торце; д) масляной несмываемой краской(временная).

Наносится: завод-изготовитель, дата, тип рельса, марка стали, закалка, длина рельса, укорочение.

Сроки службы: определяются износом головки рельсов и объемом пропущенного тоннажа. Т = млн.т.бр . В годах t_р=Т/Г [года]

Срок службы рельсов в кривых участках. R<550м определяется по допустимой величине бокового износа головки рельса. , где Т - срок службы( млн.т.бр ), h_бок –допустимая величина бокового износа головки рельса(=<15мм.), γ- интенсивность нарастания бокового износа (мм/ млн.т.бр)

Определение срока службы рельсов в прямых участках: в прямых участках срок службы рельсов определяется пропущенным тоннажом, соответствующем допустимой величине суммарного одиночного выхода рельсов, величина которого зависит от формулы пути и составляет для Р65:1кл - 4 и более шт/км,2-3кл - 6 и более,4-5 кл - 8 и более.

Периодичность выполнения капитального ремонта со сплошной сменой рельсов рекомендована для кривых R>600м и прямых после пропуска для бесстыкового пути 700 млн.т.бр, для звеньевого 600 млн.т.бр .

Продление сроков службы рельсов производится:

-путем применения ресурсосберегающих технологий, в частности периодическая шлифовка, отстружка старогодних рельсов;

-путем повышения качества рельсовой стали легурами, повышение прямолинейности рельсов при изготовлении.