автореферат диссертации по транспорту, 05.22.06, диссертация на тему:Особенности работы крестовин на железобетонных брусьях и разработка нормативов их срока службы



МИНИСТЕРСТВО ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ПЕТЕРБУРГСКИЙ СТВЕННЫП УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

На правах рукописи

ЧУЯН

Сергей Николаевич

УДК 656.3:625.151.001.24.

ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ КРЕСТОВИН НА ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ БРУСЬЯХ И РАЗРАБОТКА НОРМАТИВОВ ИХ СРОКА СЛУЖБЫ

Специальность 05.22.06 — Железнодорожный путь

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 1994

Работа выполнена в Петербургском государственном университете путей сообщения.

Научный руководитель-— доктор технических наук, профессор

АМЕЛИН Степан Васильевич

Официальные оппоненты:

член-корреспондент Академии транспорта РФ, заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор ЯКОВЛЕВ Всеволод Федорович;

кандидат технических наук, главный инженер Петрозаводской дистанции пути БЕЛЬТЮКОВ Владимир Петрович

Ведущее предприятие — Октябрьская железная дорога.

Защита состоится «. . . . 1994 г.

в 13 час. 30 мин. на заседании специализированного совета в Петербургском государственном университете путей сообщения по адресу: 190031, Санкт-Петербург, Московский проспект, дом 9, ауд. 1-418.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Университета.

/9 ЛЛ

Автореферат разослан «/..-» . У'. . . . 1994 г.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат технических наук,

доцент Е. С. СВИНЦОВ

Общая характеристика работы

Актуальнооть научного исследования

Для нормальной работы стрелочки переводов необходимо иметь деревянные брусья высокого ¡сачества. Ежегодная потребность, в них очень высока. Однако, последние годи имеет место хроническая их недопоставка.

.Постоянный дефицит деревяюшх брусьев вынуждазог искать новые пути репения проблемы устройства подредьсового основания в пределах стрелочных переводов.

Предпринимаются попытки укладки металлических частей стрелочных переводов на деревянные и железобетонные шпалы, железобетонные плиты, металлические листы на путях металлургических заводов и другие способы. Пока это малоэффективные средства. Они не позволяют преодолеть дефицит деревянных переводных брусьев.

Эффективным решение« этого вопроса является использование В качестве подрельсового основания железобетонных переводных брусьев.

ЛИИЖТом совместно с Октябрьской ж.д. разработан проект железобетонных брусьев для стрелочного перевода типа Р65 марки 1/11. Начиная с 1991 года эти брусья укладывается на Октябрьской и других железных дорогах.. Железобетонные брусья будут укладываться на всех дорогах МПС нарастающими темпами.

До последнего времени не создана методика для определения потребности в стрелочных переводах, запасных частях, железобе- . .тонных брусьях. Автор в диссертации делает попытку уточнения норматива службы только одного элемента - крестовин типа обчей' I

отливки с изнашивающимися частный усовиков ( РБ5, марки 1/11 ), уложенных на железобетонные брусья.

Диссертационная работа выполнялась автором на госбюджетных началах в соответствии с планом НИР кафедры "Железнодорожный путь" ПГУПС, ПТКБ ЦП ШС, ЦП ШС.

Цель исследований •

Разработка теоретических и практических методов оценки _влияния более жесткого железобетонного подрельсозого основания на эксплуатационные характеристики стрелочного перевода. Дать возможность линейным работникам дистанции пути с достаточным основанием прогнозировать ресурс работы крестовин типа Р65 марки 1/11 в конкретных эксплуатационных условиях.

Методика проведения исследования

Объектом исследований являются крестовины типа общей отливки с изнашивающимися частями усовиков Р65 марки 1/11, которые уложены на железобетонные брусья.

Для достижения поставленной цели в работе использованы следующие методы исследования.

Для теоретических исследований упруго-динамических характеристик рельсовых нитей по длине крестовины использован численный способ. Это наиболее простой и достаточно достоверный способ для приближенного рассчета бесконечно длинных балок переменного сечения, лежащих на неравноупругом основании. Автором предложены рассчетнке уравнения в которых дана возможность оценки влияния на вертикальные прогибы крестовин таких последовательно соединенных между собой упругих элементов как упругих 2

прокладок, самих брусьев, балластного слоя, земляного полотна.

Изучены траектории перекатывания колес по крестовинам уложенным на железобетонные брусья, которые находятся в различных эксплуатационных условиях. Параметры этих неровностей ео многом определяют уровень сил взаимодействия при движении по ним подвижного состава.

С применением ЭВМ исследованы вертикальные силы взаимодействия, возникающие при движении подвижного состава по крес-товинаи. Выполнены многовариантные рзссчеты сил взаимодействия при варьировании таких параметров как жесткость подрельсового основания и мзсса железобетонных брусьев.

Экспериментальные исследования проводились в эксплуатационных условия^ под опытными и графиковыми поездами на магкст- . ральпых участках. Экспериментальные исследования выполнялись с применением метода электротензометрии и современной тензометри-ческой аппаратуры.

Эксплуатационные наблюдения проводилтеь аа конструкции крестовин, уложенных на эксплуатируемых путях Октябрьской железной дороги. Для анализа работы крестовин находящиеся в различных эксплуатационных условиях использованы результаты исследований . ЛИШГа, ДШа, ВШОТТа, ПТКБ ЦП МПС.

Научная новизна

В результате выполненной работы поручил дальнейшее развитие численный.метод расчета бесконечно длинных балок переменного сечения, лежащих на неравноупругом основании. Рассчетные уравнения позволяют определить вклад в общие вертикальные прогибы крестовин последовательно соединенных между собой упругих элементов подрельсового основания.-'3.

Определены, основные параметры траекторий перекатывания колес по крестовинам, которые уложены на железобетонные брусья.

Выявлены зависимости между параметрами неровности в зоне перекатывания на крестовине и вертикальными силами взаимодействия, дана оценка влияния на уровень силового взаимодействия таких параметров крестовинного узла как жесткость подрельсового основания и масса переводных брусьев. Экспериментально подтверждены числовые значения жесткости и модуля упругости подрельсового основания.

Взаимосвязи вертикального износа крестовин с основным фактором. влияющим на этот износ, получены на основании эксплуатационных наблюдений.. Наблюдениями подтверждена стабильность крестовиннбго узла по ширине колеи и уровню.

На основании выполненных исследований разработана практическая методика, позволяющая с достаточной степенью точности рассчитывать и прогнозировать износ крестовин в зависимости от существующих или проектируемых условий эксплуатации.

I

Практическая ценность работы состоит в возможности использования рееультатов исследований научно-исследовательскими, проектными и производственными подразделениями путевого хозяй-- ства, а также отдельными исследованиями в научной и инженерной деятельности. Расчетные методики доведены до уровня практического применения.

Достоверность и обоснованность исследований

Теоретические исследования проведены с использованием сов-4

ременных достижений строительной механики, теории взаимодействия пути и подвижного состава. Результаты теоретических исследований проведены и'подтверждены экспериментально в эксплуатационных условиях. •

Реализация работы

По результатам исследований определены коэффициенты, уточ-няювдае норматив службы крестовин типа Р65 марки 1/11, уложенных на железобетонные брусья. Автор принимал участие в разработке приказа (1 П-6 от 21.06.92 г. , который регламентирует порядок определения норматива службы крестовин тйпа Р65 марки 1/11, улаженных на железобетонных брусьях на Октябрьской железной дороги. . '

Апробация работы

Отдельные вопросы, основные положения и материалы диссертации были доложены и получили одобрение на :

- ХХХУШ научно-технической конференции по вопросам путе-еого хозяйства Октябрьской железной дороги и ПИИТа в 1992 г.

- XXXIX научно-технической конференции по вопросам путевого Октябрьской железной дороги и ПИИТа в 1993 г.

В целом диссертационная работа была рассмотрена и одобрена , на заседании кафедры "Железнодорожный путь" ПГУПС 25.01.94 г.

Публикации

По материалам диссретации опубликовано две работы. Ряд разделов диссертации вошли в научно-технически! отчет Дорожной научно-исследовательской лаборатории.

5

Объем и структура работы

Диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов, списка использованной литературы и приложений. Объем диссертации состоит из 168 страниц машинописного текста, 33 таблиц, 39 рисунков. Объем использованной литературы составляет 100 наименований. Приложения представлены на 8 страницах.

Основное содержание диссертации

Введение посвящено описания конструкций подрельсовых осно-

ваний в пределах стрелочных переводов выполненных из железобетона, обзору теоретических и экспериментальных исследований, проведенных русскими и зарубежными учеными; формирования"цели исследования. ' .

В первой главе отмечается, что стрелочный перевод на желе-

зобетонных брусьях является сложной конструкцией. Для постановки задачи ■ по ее исследований автором предворителыго изучены труды ряда ученых в рассматриваемой области.

Исследованиями подрельсовых оснований занимались многие русские и зарубежные ученые. Следует отметить работы Шахунянца Г.Ы., ВеригоЫ.Ф., Першина С.П., Фришмана М.А., Золотарского

A.Ф., Серебрянникова В.В., Амеличева И.В., Волошко Ю.Д., Бара-бошина В.О., Лысяка B.C. и других.

Широкие теоретические и экспериментальные исследования проведены в ЛИЮГГе Амелиным С. В., Смирновым М. П., Яковлевым

B.Ф., Семеновым И.И., сотрудниками стрелочной и дорожной науч-

6

но-исследовательских лабораторий ; в ЦНИИ МПС Путря H.H., Крысановым Л.Т., Тейтолем A.M., Глюзбергом Б.Э. я др., в ДИИТе Даниленко З.И., Йилиным Г.К., Стадниченко A.B. и др.

Кз. зарубежных исследований следует отметить работы Ф.Вир-манна, К.Клюгера, Ф.Генна, Э.Шмидта и др.

Как показывают ранее проведенные исследования жесткость пути при железобетонных брусьях выше чем при деревянных. Поэтому необходимо изучить влияние повышенной, по сравнению с деревянными, жесткости железобетонных брусьев на норматив срока службы элементов стрелочных переводов. Особенно это касается крестовин, уложенных на железобетонные брусья. Неровность в зоне перекатывания в крестовине вызывает появление дополнительных динамических сил взаимодействия. Уровень сил взаимодействия тем вьлпе, чем выке жесткость пути.

Вторая глава посвяцена теоретическим исследованиям жест-

кости рельсового пути по длине крестовины. Еесткость рельсового пути зависит от изгибной жесткости поперечного сечения рельсовой нити и жесткости подрельсового основания.

Момент инерции крестовины относительно ее горизонтальной оси изменяется по ее длине. Учитывая, что расстояния между осями брусьев незначительны, а значения момента инерции велики, последние принимаются постоянными в пределах шального пролета, . равными средневзвешенному моменту инерции.

Моменты инерции определялись в тех местах, где поперечные сечения элементов крестовины резко изменялись. Промежуточные значения моментов инерции определялись по линейной интерполяции. Моментами инерции лафетов пренебрегали. Модуль упругости рельсовой стали принимался Е = 2,Iх 10е к^/смг 7

Считалось,,что вследствие малых деформаций крестовины, тех незначительных зазоров, имеющихся между сердечником крестовины и усовиками достаточно, чтобы сердечники и усовкки изгибались относительно собственных нейтральных осей, т.е.

О КРЕСТ = О СЕРД + 2 V 11С. ({)

Значения моментов инерции сечений крестовины типа Р65.

марки 1/11' относительно ее горизонтальной оси приведены в таблице 1.

Таблица 1

1 | Сечения крестовины 13,см* 1 Сечения крестовины | 1

| Врезка сердечника в | горле | 8297 1 Конец отвода усовиков| 1 1 9835 |

| Горло | 8375 1 Начало накладок | 1 6359 |

| Математический центр | Врезка сердечника в | хвостовую часть 1 | 8885 | 8920 1 1 Задний стык кресто- I вины | 1 1 1 6978 | 1

Жесткость подрельсового основания изучалась под воздействием вертикальной сосредоточенной силы ( Р - 10000 кг ). При последовательно соединенных упругих элементах расчетная формула принимает вид

' ' д.

»

Ж РО ЖоБ Ж*лл Жен ЖАК

Упругие свойства балласта и земляного полотна учтены введением в расчет коэффициента постели бруса.

Упругие просадки брусьев определялись методом сечений, предложенным А.М.Овечкиным. Основные допущения приняты те же, что и при расчетах балок на сплошном упругом основании с применением гипотезы Винклера-Циммермайа в трактовке предложенной П.Л.Пастернаком.

Опуская промежуточные выкладки связанные с расчетом прогибов железобетонных брусьев длиною 4,3 м, уложенных в пределах крестовинного узла отметим, что вертикальная жесткость подрель-сового основания, обусловленная упругими просадками брусьев находится в пределах 75000 - 83000 кг/см.

Большое внимание в работе уделено изучения влияния упругих подрельсовых прокладок на модуль упругости одрельсового основания.

Решение'задачи сводится к отысканию вертикальных деформаций резинового параллелепипеда со сторонами прямоугольника О»

" 8 Р-Еа«*-^ (Э)

где р - сжимающее усилие

. - толщина резины (в свободном состоянии) Л " абсолютная величина деформации сжатия К. - коэффициент формы Коэффициент формы при использовании зависимости ( 3 ) может быть принят равным „ ,

V ; а£ (А)

где у} - коэффициент, зависящий от коэффициента трения

опорных поверхностей резины по стальным поверхностям (п=0(005-г 4,6? ) В работе выполнены ориентировочные расчеты по определения .упругих характеристик резиновых прокладок толщиной б мм ( 670 х 200 х б ). При нагрузке 10000 кг жесткость резинового даор-

тизатора равна примерно 200000 кг/см и его вертикальная'деформация составляет 0,05 см.

Деформации прокладок толщиной б мм почти полностью реализуются в интервале нагрузок 8-10 тн, а размеры рифлений 2x4 им недостаточны для обеспечения оптимальной упругости резинового амортизатора.

Общая жесткость рельсовой нити в пределах крестовинного узла будет складываться из дфух величин :

- модуля упругости подрельсового основания ;

- модуля упругости упругого элемента

Рассчеткыэ формулы примут вид

_L- --(6)

ЖРО ЖОСН iCöM

i 4 'J__.Л„,Д|| - Цосн t U.AM

-■,, ■ ■ =———- н--i-- >\ли Про—7Г-П-

lipo Цосн Нам г иосн+иам

Определение упругих прогибов по длшш крестовины от одной

сосредоточенной вертикальной силы выполнено по схеме балки на сплошном упругом основании, удовлетворяющей гипотезе Винклера-Су сса.

Приближенный расчет бесконечно длинных балок переменного сечения, лежащих на наравноупругом основании рационально производить численным способом. Для расчета коротких балок с делением балки на равные участки такой способ предложен В.К.Качури-кым, а с делением банки на неравные участки Н.И.Семеновым.

В исследованиях автора этот способ получил дальнейшее развитие в части детализации модуля упругости подрельсового основания.

Идея метода основана на известной зависимости между потенциальной энергией, накапливаемой балкой на упругом основании при изгибе и просадками основания.

А ии л - II . 1 «Л^

+ С£ ф (б)

В этом выражении :

- первое слагаемое соответствует потенциальной энергии, накапливаемой рельсовыми нитями при изгибе ;

- второе слагаемое соответствует потенциальной зиергии

■■ сжатых упругих элементов, расположенных между рельсами и брусьями ;

- третье слагаемое соответствует потенциальной энергии, накапливаемой брусьями при изгибе ;

- четвёртое слагаемое соответствует потенциальной энергии упругого основания (балласта и земляного полотна).

-Подставив-под знак интеграла в формуле (В) последовательно значения величин У^, и составив частные производные от -потенциальной-энергии по перемещению получим следукицуп систему-расчетных уравнений (7) :

Е 3«

-ЕЖ ж1ц _Шк. и4.

ОрГ \и<жЫ+иаиЫ/ Й^ог-а,.

, ( иоснсг) Мрм(^) \ р Лп У гЕЗя . .

^ ^Цосни+иами)/^ 1^0, 07 1 а^а,, }% +

+ Вййа- - ййд+-

Гита'тн ^а^а^и^ У™** -р

» Уп-и-!-^!!^—, ГЕЗл-ь ОпЖГЕТ; Уп 4 ( ап-»й^Г * аЖ/Уп-5 + [а'п-гЬ-ь

_ к ЕОп-а I ЕЭпч , / ирсн(п-г)иам^п-з) )0_ . ¡и.

ь й^птгг иос»ь-гтонЫ-2)Гп-г ] -

-¡-АЕЛв^ + ., ВЭп-! п.. о

нал [_о1п-4ап-г

ЕЗп-2 ап-2 ОпЕ п-2

•У по

СЬ-гО1 пч

х АЕЗ

Н и _ 1Е 0 п- с ц .

-.пЛ-. Уп-г - п у^

йгыйп £п-1

, / 11оснСп) Цам(п) I

йпТпч иссн{п) + иам{п)^

Оп £

УпЕ0 (?)

Уравнения (7) представляют собой систему совместных линейных алгебраических уравнений с пятичленной матрицей коэффициентов.

Для балки бесконечной длины применительно к расчету крестовины число уравнений в общем виде будет равно бесконечности. Поскольку затухание ординат упругой линии прогибов происходит 12

весьма интенсивно, то для приближенных расчетов можно принять

приложения силы. В расчетах принят участок длиной 12 шпальных ящиков СП - 13 ).

Одним из путей решения этой задачи может быть принят способ последовательных приближений :

- решается задача без учета влияния на модуль упругости деформации резиновых амортизаторов ;

- определяются вертикальные давления рельса на брусья ; '

- определяются деформации упругих элементов ;

- вносятся поправки в систему исходных уравнений (корректируется модуль упругости первого приближения) ;

- повторно решается задача уже с учетом влияния на модуль упругости деформации резшговых амортизаторов ;

- повторно определяются вертикальные давления рельса на брусья ;

- определяются повторно деформации упругих элементов ;

- вносятся поправки в модуль упругости второго приближения и систему исходных расчетных уравнений : и т.д.

Расчет производится в такой последовательности до тех пор, пока прогибы рельсов в двух последовательных приближениях не будут отличаться более наперед заданного значения.

Упругие прогибы рельсовой нити по длине крестовины определены от силы Р - 10000 кг. Расчеты выполнены с использованием 1ВМ РС и приведены в таблице 2.

конечный участок балки длиной

точки

Таблица 2

т

N

бруса

Прогиб, у , ММ

без аморт.

с аморт.

Н

бруса

Прогиб, j у , ММ

без аморт.

с аморт.

51

52

53

54

55

1,170 1,180 1,2000 1,200 1,180

1,370 1,380 1,400 1,390 1,383

56

57

58

59

60 61

1,147 1,134 1,127 1,125 1,115 1,142

1,347

1.341 1,335 1,337 1,316

1.342

Используя расчетные формулы (2) и (5) легко убедиться, что резиновые амортизаторы снижают модуль упругости подрельсового основания под крестовиной до 130 кг/см , а жесткость рельсовой нити в пределах крестовины до 50000-60000 кг/см. Это находится практически в тех же пределах, что и на переводах, лежащих на деревянных брусьях. Путем подбора резиновых амортизаторов жесткость в пределах кростовинного узла можно сделать оптимальной.

Третья глаза диссертации посвяцена. изучению дополнитель-

ных динамических сил взаимодействия при перекатывании колеса по крестовине.

Предварительно с помощьп ' траекториеографа конструкции ЛМШТа было обследовано порядка 50 кр товин, лежащих в различных эксплуатационных условиях. Траектории перекатывания имитировали прокат колес по кругу катания 0; 1,0; 2,5 мм. Анализ

траекторий перекатывания показал что наиболее распространенной является траектория в виде несимметричной синусоиды с параметрами :

N1 /,=«2м •€=0/6В'м Ь=/,8мм Ь,= 0,8 мм «г м £»о,50м Н4=0,5мм .

Для определения динамических сил использовалась линейчатая схема, приведенная на рисунке 2.

Колебания представленной механической системы могут быть описаны следующими дифференциальными уравнениями _

Уз)(У-Г йз) т „ уь 4-УзЫА (V У^Хз&л Уз V

В процессе решения система уравнений (8) была несколько преобразована и приведена к виду удобному для моделирования на АВМ.

Расчетные параметры, отнесенные к одному колесу грузового вагона (тележки ЦНИИ - ХЗ) принимались следующие :

• Таблица 3

0)

N элемента | Масса,'^^Ч Сила трения^^Упругая связь |

/ ОМ СтЛ

1 | тк - 11,0 I - 1500 |ЯС.4 - 204*6 |

2 | гпм - 0,94 | оСь - 50 [ - 5х105 |

m*

^ j T ^ ^

m*

Wj ¿ tL <¿3 в

g

P»

К Г_1 A Pi

■ X

Рис. t

продолжение таблицы 3

-1-1-

3 | т р - о.зо | сС^ - 150

4 I тер " 2-° -

Жг. - юхю I

6x10

В работе большое внимание уделено исследованию жесткости упругих резиновых прокладок и массы переводных брусьев на силы взаимодействия колеса и рельса. В качестве возмущающей функции использована сшгусоидальная неровность N 2 при движении экипажа в противошерстном направлении. Результаты расчетов приведены в таблице 4.

Таблица 4

1 IV, т/г 1 ------- 1 — 1?9,тс 1 а! | 1 1 1 1Р3/ТС 1

| 80 8 1 5 1 1 1 1 8 1 5 |

I 120 | 1X10» 10 1 7 1 2,0 | 10 1 У 1

I 160 12 1 9 ' ' 12 1 9 1

| 80 9 1' 7 1 1 1 1 9 1 8 |

| 120 | 4x10 5 11 1 9 1 4,0 |. 11 1 Ю I

| 160 12 1 ю 1 | 13 1 12 I

| 80 ' 10 1 9 1 1 1 1 11 1 Ю |

I 120 I 8x105 12 1 И 1 6.0 I 13 ■ 1 12 I

I 160 1 1 14 1 13 ! 1 1 ■ ' 15 1 14 I

Полученные результаты по силам, действующим на брусья и поверхность катания рельса, использованы для сравнительной оценки норматива срока службы крестовины.

В четвертой главе призедены результаты исследований по

изучению работы крестовин под подвижной нагрузкой в эксплуатационных условиях.

Динамические испытания проводились при движении локомотивов N 62, ТЭП 70, ТЭМ 2, Там ?А с осевой нагрузкой 20-23,5 т на ось со скоростями до 40 км/ч. Движение осуществлялось как по прямому так и Соковому направлениям (пошерстному и противошер-стному).

Измерение вертикальных прогибов крестовин осуществлялось с помощью электропрогибомеров, закрепленных на сваях, установленных в шпальных ящиках. Ток разбаланса подавался на гальванометр МО 17-150 через усилитель ТОПАЗ-З. Использовался осциллограф Н-115 со светочувствительной бумагой мокрого проявления.

После расшифровки осциллограмм получены следующие результаты.

В зоне перекатывания крестовин, уложенных на деревянные

&

брусья модуль упругости был зарегистрирован равным 398 кг/см .

При укладке крестовин на железобетонные брусья он возрос до Z

величины 1014 кг/см . При постановке резиновых амортизаторов

между подошвой крестовины и лафетом модуль упругости снизился £

до 457 кг/см и по величине стал близким к модулю упругости для крестовин, уложенных на деревянных брусьях.

Эксплуатационные наблюдения за работой крестовин изложены в 5 главе. Наблюдения велись за работой 50 крестовин уложенных

на Октябрьской ж.д. Программой Предус- тривалось наблюдение за интенсивностью износа усовиков и-сердечников в горле, МЦК, сечениях сердечника 10, 20, 30, 40 мм. Износ регистрировался

после пропуска каждых 10 млн.т.бр. прибором конструкции дорожной лаборатории динамики пути Октябрьской железной дороги.

С помощью шаблона ЦУП-2Д измерялось положение рельсовых нитей по шаблону и уровню, а осадки брусьев фиксировались с помощью прецезйонного нивелира.

Учет трудозатрат на текущее содержание наблюдаемых крестовин, уложенных на железобетонные брусья, производился в специальных журналах. В журнале фиксировались виды производимых работ, количество занятых людей, затраты времени на работу и ДР.

Анализ результатов наблюдений показывает, что наиболее интенсивно изнашиваются сердечники в сечении 40 мм, а усовики напротив сечения сердечника 20 мм. Характер зависимости износа от пропущенного тоннажа не отличается от общепринятых, но параметры уравнений регрессии несколько иные. Износ металлических чайтей крестовины происходит менее интенсивно, чем даже при укладке крестовин на деревянные брусья. Однако увеличивается выход крестовин по дефектам контактно-усталостного характера. Стабильность крестовинной части по ширине колеи очень высокая. После пропуска 100 млн.т.бр. уширение колеи едва достигало 1мм.

Наблюдается интенсивная осадка брусьев (10-15 мм), особенно в заднем стыке крестовины-(до'30 мм). Требуется периодическая подбивка брусьев. Однако перекосов рельсовых нитей по уровню не наблюдалось.

Трудозатраты на содержание крестовин на железобетонных брусьях снизились. Вся работа по их содержанию практически свелась к подбивке в стыках, затяжке гаек лапок-удержаек, клемных болтов, закладных болтов и др.

Шестая глава' посвящена разработке норматива службы крес-

товин, улаженных на железобетонные брусья.

За основу принята работа БНИШТа и ЖШСТа "Нормативные сроки службы элементов стрелочных переводов и глухих пересечений с учетом повышенных осевых нагрузок и скоростей движения". Отчет НИР ВНШЖТа, М. 1990 г. -

В этой работе исследованы основные факторы влияющие на норматив службы конкретной крестовины посредством введения в расчет коэффэдкеатов, атрахзгщ:»: особенности эксплуатационных условий. ^ .

Thi - т* i0 Ku Km С8;

где - норматив службы крестовин

Кс^Р^Н) коэффициент, учитывающий среднюю осевую нагрузку и цикличность ее приложения IClTT " коэффициент, учитывающий скорость, движения

проходящих поездов Kin " коэффициент, учитывающий соотношение грузопотоков по прямому и боковому направлениям стрелочного перевода Очевидно, что с изменением жесткости подрельсового основания норматив службы крестовин должен изменяться.

Автор предлагает определять его путем введения в формулу (9) дополнительного коэффициента , К^Ц, учитывающего влияние жесткости подрельсового основания. *

THi = THici(p^,Ni)iccvK:tnK:t« (з')

Его значение находится из выражения

Условно-приведенная средняя осевая нагрузка может быть оп-2 0

ределена с использованием зависимостей, предложенных М.Ф.Вериго "Вертикальные силы действующе на железнодорожный путь" труды ЦНИИ МПС, вып. 97., М. 1955 г.

8]

рСР^-пр а рсР+ 0,75аЖ2тях-<-1геОм.

Гос. --а--: V и

э

ж<5" Г

а 1 и дер

- 0,75 а. Жя »«»-» + Ьгеом . а.

Методика определения средних условно-приведенных нагрузок, порядок определения коэффициентов, учитывающих влияние жесткости подрельсового основания, а также коэффициентов, уточняющих норматив службы крестовин типа Р65 марки 1/11, улаженных на железобетонные брусья приведены в диссертации. Предложены следующие уточняющие коэффициенты, таблица 5.

Таблица 5

Среднестатистическая осевая нагрузка

Уточняющий коэффициен ,

с резиновыми аморт. | баз резиновых шорт.

ДО 9 7,5 | '1.03 | 0,76

0 - 13 И 1 1,030 | 0,60

13 - 17 15 I 1,044 ' | 0,54

17 - 21 19 | • 0,916 | 0,42

21 - 22 21,5 | 0,89 | 0.39

23 - 24 23,5 | 0,869 | 0,26

Уточняющие коэффициенты вошли в приказ N П-б от 21.0б.92г. НЗ Октябрьской ж.д.

Общие выводы и предложения

1. Выполнен комплекс теоретических и экспериментальных исследований по изучению особенностей работы крестовин улаженных на железобетонные брусья.

2. Предварительные наблюдения за работой крестовин уложенных на железобетонные брусья показали, что повышенная жесткость подрельсового основания влияет на интенсивность износа металлических частей крестовины и появление дефектов в худпую сторону.

3. Для уменьшения жесткости крестовинного узла автором были уложены упругие прокладки толщиной б мм между подошвой крестовины и лафетом, между башмаками и крестовиной, башмаками и контррельсами.

4. Как показали динамические испытания при укладке крестовин на железобетонные брусья модуль упругости возрастает до 1000 кг/см . При постановке резиновых амортизаторов между по-дошзой крестовины и лафетом модуль упругости снижается до 450 кг/см и по величине становится близким к модулю упругости для крестовин улаженных на деревянные брусья.

5. Автором разработана методика теоретических исследований упруго-динамических характеристик крестовинного узла. Предлагается расчет балок переменного сечения, лежащих на нерав-ноупругом основании производить численным методом. Предложены расчетные уравнения, которые позволяют исследовать влияние резиновых амортизаторов на упругие прогибы крестовины.

6. Большое влияние в работе уделено изучению блияния резиновых амортизаторов на модуль упругое • подрельсового основания. Показано, что путем подбора .толщины амортизатора и его формы можно резко снизить жесткость подрельсового основания до

50000 - 60000 кг/см . Это находится практически в тех же пределах, что и на переводах, улаженных на деревянные брусья.

7. Используя траекториеограф конструкции ЛИИКТа изучены траектории перекатывания колес с усовика на сердечник. Наиболее характерными являются траектории перекатывания в виде несимметричной синусоиды. Параметры их определяются формой проката колес и износа крестовины.

8. Выполнены на ЭВМ расчеты по изучению влияния жесткости подрельсового основания и массы железобетонных переводных брусьев на силы взаимодействия колеса и рельса в зоне перекатывания. Уровень сил взаимодействия наиболее достоверный критерий при установлении срока службы крестовины.

9. Эксплуатационные наблюдения за работой крестовин подтверждают эффективность их укладки на железобетонные брусья. Они обеспечивают высокую стабильность положения крестовин в плане и по уровню, имеет место экономия эксплуатационных расходов.

10. На основе проверенных исследований в диссертации предложена методика определения коэффициентов, уточняющих норматив службы крестовин. Исследования доведены до практических методов, доступных линейным работникам дистанций пути.

11. Результаты исследований использованы при разработке приказа N П-6 от 21.06.92 г. НЗ Октябрьской железной дороги.

Основное содер-кание диссертации опубликовано в работах.

1. Чуян С.Н. Исследование изменения модуля упругости подрельсового основания в крестовинкой части стрелочного перевода типа Р65 марки 1/11 на железобетонных брусьях. - Санкт-Петер-

бург, 1992 - 12с. Рукопись представлена Петербургским институтом инженеров железнодорожного транспорта. Деп. в ЦНИИТЭИ МПС, 1992, N 5703.

2. Чуян С.Н. Укладка стрелочных переводов типа Р65 марки 1/11 на железобетонных брусьях блоками полноповоротным краном КВДЭ - 16. - Санкт-Петербург, 1992 - 7с. Рукопись представлена Петербургским институтом инженеров железнодорожного транспорта. Деп. в ЦНИИТЭИ МПС, 1992, N 5822.

3. Ершов И.Н., Ермаков В.М.7 Шабаяин Г.И., Чуян С.Н.

О нормативных сроках службы стрелок и крестовин на Октябрьской железной дороге. - 27с. - Санкт-Петербург, 1992 - Приказ НЗ Октябрьской железной дороги, 1992, N П-б.

4. Ермаков В.М., Комохов П.Г., Амелин C.B., Петрова Т.М., Чуян С.Н., Ермашкевич С.С., Лобан И.П., Хуков А.Н. Разработка конструкции и технологии изготовления железобетонных брусьев на Чудовском заводе ЖЕШ. Отчет о НИР, Ленинград, 1991.

Подписано к печати -li.03.94-г. Уоя.п.л. 1,5

Печать осЬсетная. Бумага для шюхит. апп. Qopuai 60x84 I/I6

Тир§ж_100_экзл _3aKO^Ajî^L „Бесплатно^__________

Тип. ПОТС

I9003I C-ileiepöypr, Московский пр.,9