4.2 Составление таблиц и построение графиков изменения стыковых зазоров
Во всех случаях, когда фактические температурные амплитуды оказываются меньше допускаемых амплитуд, обеспечивающих нормальную работу 25-мет-ровых рельсов в зависимости от конструкции верхнего строения пути и плана линии для различных конструкций стыка, нормальные стыковые зазоры определяются по формуле или по таблице 5.5 [3]:
,
(4.2)
где
|
коэффициент линейного расширения рельсовой стали, 1/ºС; |
|
длина рельсов, мм; |
|
минимальная расчетная температура рельсов, ºС; |
|
стыковое сопротивление, кН; |
|
модуль упругости рельсовой стали, МПа; |
|
площадь поперечного сечения рельса, м2; |
|
конструктивная величина стыкового зазора, мм; |
|
текущая температура, которой соответствует нормальный стыковой зазор, ºС. |
–
–
–
–
–
–
–
–
Таблица 4.3 – Общая таблица назначения нормальных зазоров (рельсы Р65)
Нормальный стыковой зазор, мм |
Величина повышения температуры рельса относительно ее минимального расчетного значения , ºС, без изгиба стыковых болтов |
Величина повышения температуры рельса относительно ее минимального расчетного значения , ºС, с семиградусным изгибом стыковых болтов |
||
|
|
мм |
мм |
|
0 |
+76 |
+83 |
+83 |
+90 |
1 |
+73 |
+79 |
+80 |
+86 |
2 |
+70 |
+76 |
+77 |
+83 |
3 |
+66 |
+73 |
+73 |
+80 |
4 |
+62 |
+70 |
+69 |
+77 |
5 |
+58 |
+66 |
+65 |
+73 |
6 |
+55 |
+62 |
+62 |
+69 |
7 |
+52 |
+58 |
+59 |
+65 |
8 |
+48 |
+55 |
+55 |
+62 |
9 |
+45 |
+52 |
+52 |
+59 |
10 |
+41 |
+48 |
+48 |
+55 |
11 |
+38 |
+45 |
+45 |
+52 |
12 |
+34 |
+41 |
+41 |
+48 |
13 |
+31 |
+38 |
+38 |
+45 |
14 |
+28 |
+34 |
+35 |
+41 |
15 |
+25 |
+31 |
+32 |
+38 |
16 |
+21 |
+28 |
+28 |
+35 |
17 |
+18 |
+25 |
+25 |
+32 |
мм
ммПродолжение таблицы 4.3
Нормальный стыковой зазор, мм |
Величина повышения температуры рельса относительно ее минимального расчетного значения , ºС, без изгиба стыковых болтов |
Величина повышения температуры рельса относительно ее минимального расчетного значения , ºС, с семиградусным изгибом стыковых болтов |
||
мм |
мм |
мм |
мм |
|
18 |
+15 |
+21 |
+22 |
+28 |
19 |
+11 |
+18 |
+18 |
+25 |
20 |
+8 |
+15 |
+15 |
+22 |
21 |
+5 |
+11 |
+12 |
+18 |
22 |
– |
+8 |
– |
+15 |
23 |
– |
+5 |
– |
+12 |
На основе данной таблицы могут быть составлены частные таблицы по определению и установке нормальных стыковых зазоров 25 – метровых рельсов для любых климатических условий. Составим таблицу нормальных стыковых зазоров для участка ремонтируемой линии , где максимальная расчетная температура составляет плюс 57ºС, минимальная – минус 35ºС.
Таблица 4.4 – Частная таблица назначения нормальных зазоров
мм |
Конструктивный зазор мм |
Конструктивный зазор мм |
||||
Без изгиба болтов |
7º изгиб |
14º изгиб |
Без изгиба болтов |
7º изгиб |
14º изгиб |
|
0 |
+76= –35+76=+41 |
+48 |
+55 |
+83= –35+83=+48 |
+55 |
+62 |
1 |
–35+73= +38 |
+45 |
+52 |
–35+79= +44 |
+51 |
+58 |
2 |
–35+70= +35 |
+42 |
+49 |
–35+76= +41 |
+48 |
+55 |
3 |
–35+66= +31 |
+38 |
+45 |
–35+73= +38 |
+45 |
+52 |
4 |
–35+62= +27 |
+32 |
+39 |
–35+70= +35 |
+42 |
+49 |
5 |
–35+58= +23 |
+30 |
+37 |
–35+66= +31 |
+38 |
+45 |
6 |
–35+55= +20 |
+27 |
+34 |
–35+62= +27 |
+34 |
+41 |
7 |
–35+52= +17 |
+24 |
+31 |
–35+58= +23 |
+30 |
+37 |
8 |
–35+48= +13 |
+20 |
+27 |
–35+55= +20 |
+27 |
+34 |
9 |
–35+45= +10 |
+17 |
+24 |
–35+52= +17 |
+24 |
+31 |
10 |
–35+41= +6 |
+13 |
+20 |
–35+48=+13 |
+20 |
+27 |
11 |
–35+38=+3 |
+10 |
+17 |
–35+45= +10 |
+17 |
+24 |
12 |
–35+34= +1 |
+8 |
+15 |
–35+41= +6 |
+13 |
+20 |
13 |
–35+31= –4 |
+3 |
+10 |
–35+38= +3 |
+10 |
+17 |
14 |
–35+28= –7 |
0 |
+7 |
–35+34= –1 |
+6 |
+13 |
,Продолжение таблицы 4.4
, мм |
Конструктивный зазор мм |
Конструктивный зазор мм |
||||
Без изгиба болтов |
7º изгиб |
14º изгиб |
Без изгиба болтов |
7º изгиб |
14º изгиб |
|
15 |
–35+25= –10 |
–3 |
+4 |
–35+31= –4 |
+3 |
+10 |
16 |
–35+21= –14 |
–7 |
0 |
–35+28= –7 |
0 |
+7 |
17 |
–35+18= –17 |
–10 |
–3 |
–35+25= –10 |
–3 |
+4 |
18 |
–35+15= –20 |
–13 |
–6 |
–35+21= –14 |
–7 |
0 |
19 |
–35+11= –24 |
–17 |
–10 |
–35+18= –17 |
–10 |
–3 |
20 |
–35+8= –27 |
–20 |
–13 |
–35+15= –20 |
–13 |
–6 |
21 |
–35+5= –30 |
–23 |
–16 |
–35+11= –24 |
–17 |
–10 |
22 |
– |
– |
– |
–35+8= –27 |
–20 |
–13 |
23 |
– |
– |
– |
–35+5= –30 |
–23 |
–16 |
Рисунок 4.1 – Графики стыковых зазоров для конструктивных
зазоров 21 и 23мм
Большей наглядностью обладают графики изменения стыковых зазоров, представляющие собой три параллельные наклонные линии, расположенные друг от друга на одинаковом расстоянии
Из графиков видно, что в летний период проявляется торцевое давление. После укладки рельсов при повышении температуры вначале преодолевается стыковое сопротивление, а перемещения рельсов при этом отсутствуют. Для костыльного скрепления после преодоления стыкового сопротивления рельс начинает изменять свою длину как свободнолежащий, зазор закрывается по линии максимальных зазоров и при температуре 57ºС станет нулевым.
Дальнейшее повышение температуры приводит к появлению торцевого давления, которое в момент наступления максимальной расчетной температуры будет наибольшим. При обратном ходе температуры постепенно убирается торцевое давление, затем стыковое сопротивление, препятствующее закрытию зазора, и преодолевается другое стыковое сопротивление, препятствующее раскрытию зазора. При этом рельс не изменяет своей длины, и зазор остается постоянным. С дальнейшим понижением температуры относительно 41ºС рельс начинает изменять свою длину как свободнолежащий, а зазор начинает закрываться по линии минимальных зазоров.
При костыльном скреплении в практических расчетах не учитывается погонное сопротивление ввиду его малости, так как перепад температуры на его преодоление не превышает 0,5 – 0,8С. При железобетонных шпалах погонное сопротивление значительно выше и на его преодоление требуется перепад температуры 5 – 6С. Следовательно, влияние погонного сопротивления необходимо учитывать при анализе температурной работы 25-метровых рельсов с раздельным скреплением.