автореферат диссертации по транспорту, 05.22.12, диссертация на тему:Повышение эксплуатационной стойкости стрелочных переводов предприятий металлургии за счет совершенствования их конструкции

РГО од

• г! " : петербургский

1 государственный университет путей сообщения

На правах рукописи

КОЛОДНЫЙ Василий Федорович

ПОВЫШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ СТОЙКОСТИ СТРЕЛОЧНЫХ ПЕРЕВОДОВ ПРЕДПРИЯТИЙ МЕТАЛЛУРГИИ ЗА СЧЕТ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ИХ КОНСТРУКЦИИ

Специальность 05.22.12 — Промышленный транспорт

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

санкт-петербург 1993

Работа выполнена в Петербургском государственном университете путей сообщения.

Научный руководитель —

заслуженный деятель науки и техники РФ доктор технических наук, профессор ЯКОВЛЕВ В. Ф.

Официальные оппоненты:

заслуженный деятель науки и техники РФ доктор технических наук, профессор

АМЕЛИН С. В.; кандидат технических наук, доцент ГОВОРОВ в. в.

Ведущее предприятие — ГПИ Ленпромтранспроект.

Защита состоится » . .... 1993 г.

^3**

в г... . часов на заседании специализированного совета Д.114.03.01 в Петербургском государственном университете путей сообщения по адресу: 190031, Санкт-Петербург, Московский проспект, дом 9, ауд. 7-404.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан » . 1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета, доктор технических наук

Е. П. ДУДКИН

ОНЦАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность научного исследования. Современный промышленный железнодорожный транспорт занимает ведущее место среди других видов промышленного транспорта. В металлургии доля железнодорожного транспорта составляет 70$, конвейерного -- 23$, автомобильного - 1%.

Эксплуатация промышленных железных дорог в современных условиях сопровождается существенным ростом протяженности пути с рельсами тяжелых типов (Р65, Р75), уровня осевых нагрузок (до 600 кН), объема перевозок грузов и грузооборота, усложнением плана и профиля путей на реконструируемых промышленных предприятиях существенным повышением руководящих уклонов на горнорудных предприятиях (до 60? и более), наличием щжвых малых радиусов (до 60 м).

По состоянию на 1.01.92 г. общая развернутая длина железнодорожного пути предприятий металлургии составляет 22232 юл при количестве стрелочных переводов до 62000 комплектов. Анализ причин сходов подвижного состава и результатов их последствий показывает, что на стрелочных переводах допускается • в среднем до 28$ от общего количества сходов, в результате чего потери железнодорожного хозяйства и основного производства составляют от 28000 до 33000 тысяч рублей в год.

Фактический срок службы стрелочных переводов в тяжелых условиях эксплуатации (абразивная среда, большая интенсивность движения, высокие осевые нагрузки) составляет до 0,5 года.

Учитывая то, что стрелочные переводы являются дорогостоящей конструкцией (до 850,0 тыс.р.в пенах на 1.01.1993 г. за комплект) при сравнительно небольшом ресурсе их работы, и принимая во внимание решающую роль стрелочных переводов в четкой работе производственных подразделений, и в развитии схем генеральных планов предприятий, разработка мероприятий по совершенствованию конструкции переводов, является одной из актуальных задач путевого хозяйства.

Цель работы Научное обоснование технических мероприятий по совершенствованию конструкций стрелочных переводов предприятий металлургии. Разработка и внедрение в производство усовершенствованных конструкций стрелочных переводов металлургии.

Задачи исследования. I. Определить приоритетные направления совершенствования конструкции стрелочных переводов на магистральном отечественном железнодорожном транспорте и за рубежом.

2. Установить фактический ресурс работы стрелочных переводов и их основных элементов.

3. Выявить элементы, лимитирующие ресурс работы стрелочных переводов.

4. Разработать технические предложения по совершенствованию конструкции стрелочных переводов.

5. Разработать типоразмершй ряд стрелочных конструкций дня предприятий металлургии.

6. Оценить экономическую целесообразность внедрения в производство мероприятий по совершенствованию конструкций.

Методика исследования. Решение поставленных задач основано на анализе и научном обобщении эксплуатационных и динамических испытаний, теоретических и экспериментальных исследований, а также использовании накопленного опыта проектирования ( стрелочных переводов ПТКБ ЦП МПС, ЛИИЖТа, ГПИ Ленпромтранс-проекта, ЦПКТБтрансчермет.

Эксплуатационные наблюдения и динамические испытания узлов стрелочных переводов проводились по методике разработанной автором совместно с сотрудниками кафедры ИТ и АШ ЖИЗТа.

Экспериментальные исследования, динамические испытания проведены методом злектротевзометрии с обработкой результатов методами теории вероятностей и математической статистики.

Научная новизна. Определены ооновные тенденции развития конструкций стрелочных переводов железных дорог СНГ, зарубежных железных дорог.

Разработаны Методические указания по определению параметров надежности работы стрелочных переводов.

Научно обоснованы технические мероприятия по совершенствованию конструкции стрелочных переводов металлургии, обеспечивающие увеличение ресурса работы переводов, сокращение металлоемкости.

Практическая ценность. Разработан типоразмерный ряд стрелочных переводов предприятий металлургии.

Обоснована годовая потребность отрасли в стрелочных переводах.

йиюлнена выбраковка стрелочных переводов, изъятых из эксплуатации после капитального ремонта. В результате получена информация по номенклатуре и количеству возможных к повторному использованию элементов стрелочных переводов.

Выработаны рекомендации по усилению типовой конструкции стрелочных переводов металлургии для тяжелых эксплуатационных условий и упрощению конструкции типовых стрелочных переводов для облегченных условий эксплуатации.

Разработаны Технические указания по применению металлических оснований для стрелочных переводов, эксплуатируемых на предприятиях металлургии, содержание требования к конструкции металлических оснований и прикрепителей рельсовых элементов к • ним.

Разработаны технические предложения по усовершенствованию конструкции отдельных элементов стрелочных переводов и подрель-совых оснований (криволинейный остряк, крестовина, контррельс, узел крепления рельсовых элементов к железобетонным подрельсо-вым плитам), произведены расчеты конструкции.

Достоверность научных положений, выводов, рекомендаций

подтверждается удовлетворительной сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований, внедрением результатов работы на предприятиях металлургии.

Реализация работы. Результаты диссертационной работы использованы при разработке типоразмерного ряда стрелочных перо-водов металлургии, в комплексной программе "Стрелочный перевод", при выполнении научно-исследовательских работ ЦПКТБтрансчермет, при разработке Руководства по ремонту и содержанию железнодорожного пути предприятий черной металлургии, Технических указаний

по применению металлических оснований для стрелочных переводов, эксплуатируемых на предприятиях металлургии, в практической деятельности Керченского металлургического завода им.Войкова. Ряд конструкций: остряки переменной кривизны, подрельсовые основания, крестовины с отбойными ребордами, безвкладышевые контррельсы и др. внедрены. Общий подтвержденный актами внедрения, экономический эффект от использования результатов исследований составил ( в ценах на 1991 г.) 705.0 тыс.рублей.

Апробэгшя работы. Основные положения диссертационной работы доложены на ХУ и ХУ1 конференциях НТТ "Азовсталь" 1985, 1986 гг., на научно-технической конференции профес-оорско-преподавательского состава, посвященной 60-летию МзрШ (1990 г.), на НТС Минметаллургни СССР (1988, 1989 гг.), на НТС Керченского металлургического завода им.Войкова (1989 г.), на НТС ЦПКТБтрансчермвт (1988, 1989, 1990 гг.), на заседании кафедры БТ и АЛЛ ШШа (1992, 1993 гг.), на региональной научно-технической конференции в МарМИ (1992 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 работ.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, семи разделов, заключения, списка литературы (90 наименований) и 4 приложений. Работа содержит 204 страниц, в том числе 160 страниц машинописного текста, 39 рисунков, 26 таблиц и 117 страниц приложений.

Содержание работы

Во введении освещена актуальность темы исследований, обоснована необходимость разработки конструктивных мероприятий по совершенствованию стрелочных переводов предприятий металлургии, определены цели и задачи диссертации.

Показано, что вопросы выбора геометрических параметров стрелочных переводов, совершенствования конструкции, разработки научно-обоснованных норм их изготовления, укладки и содержания целесообразно решать на основе результатов экоп-

луатационных наблюдений за работой переводов, комплексных исследований взаимодействия пути и подвижного состава.

В первой главе дан анализ стрелочного хозяйства металлургии, отмечены условия эксплуатации, ремонта, содержания и отличия от конструкций переводов, применяемых на зарубежных и отечественных железных дорогах магистрального транспорта.

Характерной, отличительной особенностью схем путевого развития предприятий металлургии является наличие кривых малых радиусов (до 60 м), участков железнодорожного пути с большими уклонами (до 6С$о).

Подвижной состав промышленного железнодорожного транспорта многообразен. Вызывается это узкой специализацией вагонов, параметров и конструкций тележек, схем и размеров ходовых частей, (диаметры колес от 840 до 1050 мл, длина жесткой базы от 1300 до 3400 мм) и широким диапазоном нагрузок ( от 210 до 600 кН).

По состоянию на 1.01.1992 г. на предприятиях металлургия насчитывается в эксплуатации около 62 тысяч стрелочных пере-• водов.

Применяются стрелочные переводы из рельсов Р65, Р50 и Р43, с марками крестовин 1/3,5; 1/5, 1/6, 1/7, 1/9 и 1/11. Подавлявшее большинство переводов с марками 1/7 (20136 шт.) и 1/9 (28992 шт.). Характерными особенностями конструкции стрелочные переводов металлургии являются 1фиволинейные остряки секущего типа, постоянной кривизны из рельсов специального профиля (несимметричного сечения);

корневое устройство преимущественно вкладышно-накладоч-ного типа.

Применяются крестовины только с неподвижными элементами. Из них 6$ цельнолитых, 11% - сборнорельсовых, 17% - с лит гг.) сердечником, сборные с сердечником типа общей отливки с изнашиваемыми частями усовиков - 17%.

Элементы 1фепления узлов стрелочных переводов - жёсткие.

В качестве подрзльсовыс оснований используются деревянные брусья - 895?, металл (прокат недоливок, шпунт, швеллер, старогодные рельсы) - 7$, железобетонные брусья и плиты -

Текущее содержание стрелочных переводов предприятий металлургии находится на низком уровне. Не выполняются, а если и выполняются на отдельных предприятиях, то в незначительных объемах работы регламентированные Руководством по ремонту железнодорожного пути предприятий черной металлургии.

Ремонт и восстановление элементов стрелочных переводов производится на отдельных предприятиях (Нижнетагильский, Челябинский, Магнитогорский, Новокузнецкий металлургические комбинаты) в незначительных объемах. В основном эти работы сводятся к наплавке крестовин, переотрожке остряков.

Во-второй главе приведены положения Мзтодических указаний по определению параметров надежности работы стрелочных переводов.

В этой ко глава отражены результаты эксплуатационных наблюдений за работой стрелочных переводов типа Р65 марок 1/7, 1/9, результаты выбраковки стрелочных переводов.

Проведенные эксплуатационные наблюдения за работой стрелочных переводов позволили установить элементы,лимитирующие ресурс работы стрелочных переводов, характерные их дефекты, скорость нарастания дефектов в зависимости от эксплуатационных особенностей и пропущенного по стрелочным переводам грузооборота.

Так, для стрелочных переводов металлургии, лимитирующими общий ресурс работы элементами являются криволинейные оотряки. Ресурс работы крестовин лимитируется преимущественно вертикальным износом сердечников в сечениях 30-40 мм. Наибольшая величина вертикального и бокового износа рамных рельсов зафиксирована у прямых рамных рельсов на длине от стыка переднего его вылета до сечения 20 км криволинейного остряка.

Максимальный боковой износ контррельсов величиной 12 мы зафиксирован у стрелочных переводов типа Р65 марки 1/9 с типовой конструкцией крепления.

Практически на всех предприятиях металлургии отмечен факт эксплуатации стрелочных переводов с остряками выкрошенными на длину, превышающую предельно допустимую величину на 80-10$.

Для рельсов переводной кривой характерен интенсивный боковой износ. По стрелочным переводам типа Р65 марки 1/7 при обращении чугуновозов скорость нарастания бокового износа в среднем составляет 0,15 мм/млн.т.брутто. Для стрелочных переводов типа Р65 марки 1/9 при обращении по ним думпкаров 2ВС-105 скорость нарастания бокового износа составляет 0,18 мм/млн.т.брутто.

Чем больие нагрузка на ось, тем больше вертикальный износ остряков при пропуске одного и того же грузооборота.

Средняя интенсивность нарастания вертикального износа едиволинейных остряков на чугуновозных путях составляет 0,12 мм/млн.т.брутто, прямых остряков - 0,09 мм/млн.т.брутто. По модернизированным стрелочным переводам типа'Р65 марки 1/7 отмечено уменьшение скорости нарастания вертикального и бокового износа остряков по сравнении с типовой конструкцией остряков вследствие улучшения условий вписываемости подвижного состава за счет понижения вертикальной строжки и устройства рабочей грани по кубической парабола с переменным радиусом.

Скорость нарастания вертикального износа криволинейных остряков составляет 0,08 мм/млн.т.брутто, бокового износа -0,12 мм/млн.т.брутто.

По опытным стрелочным переводам типа Р65 марки 1/7 о крестовинами с отбойными плоскостями за 1,5 года эксплуатации, при пропуске по ним 25 млн.т.брутто, сходов подвижного соота-ва не отмечено, дефектов 1фестовин не зафиксировано.

По стрелочным переводам типа Р65 марки 1/9 установлено, что при нагрузке на ось подвижного состава до 250 кН фактическая наработка стрелЬчных переводов составляет 68-70 млн.т. брутто; при нагрузке до 350 кН наработка составляет 60-62 млн.т.брутто.

Фактическая наработка стрелочных переводов типа Р65 марки 1/9 на ГОКах при нагрузке на ось подвижного состава до 290 кН составляет 88-90 млн.т.брутто, при нагрузке на ось до 350 кН наработка составляет 76-80 млн.т.брутто, средняя величина интенсивности бокового износа криволинейных остряков стрелочных переводов составляет в среднем 0,13 мм/млн.т. брутто.

Б результате проведения выбраковки установлено, что при капитальном ремонте заменяются стрелочные переводы со следующими повреждениями:

рамные рельсы с вертикальным износом 10 мм и менее (при допуске 12 мы) -9$;

остряки с вертикальным износом ниже допускаемого (12 мм)--89$ и с выкрашиванием острия остряка на величину 400 мм и более - 66$;

крестовины с вертикальным износом усовиков и сердечников в сечении 40 мм ниже допускаемого (12 хм) - 65$;

накладки корневые с местным износом от 3 до 8 мм - 66% и с повреждениями от реборд колео подвижного состава - 34$;

вкладыша корневые с местным износом от 4 до 7 мм - 35^ а с повреждениями от реборд колео подвижного состава - 5С$.

Помимо износа, отдельные детали имеют механические повреждения. К таким элементам относятся: подкладки с подушками- 51$, упорки - 4клин распорный - 34$ и др.

Таким образом, изъятие стрелочных переводов из действующего пути производилось по отказу одного или нескольких основных его элементов (выкрашивание остряков, сердечников крестовин) , общего расстройства узлов скреплений или по выходу из строя подреяьсовых оснований. Вертикальный износ элементов при этом в среднем у 70 % отбракованных стрелочных переводов не достиг предельно допустимых величин.

фактически на всех предприятиях металлургии зафиксировано недоиспользование ресурса работы большинства элементов стрелочных переводов.

Третья глава содержит анализ результатов динамических испытаний стрелочных перейодов, выполненных ЛИИЖТом и ЦПКТБ-трансчермет с участием ввтора в 1985-1988 гг. Установлено влияние геометрических параметров и конструкции основных элементов стрелочных переводов на величины возникающих в них напряжений и деформаций.

Под воздействием слитковоза с осевой нагрузкой 420 кН по стрелочным переводам типа Р65 марки 1/7 типовой конструкции зафиксированы: средние напряжения в сечениях остряка

25-35 мм - 280 МПа, максимально-измеренные - 326,8 МПа, максимальные величины упругих отжатий зафиксированы в районе переводной кривой при движении на боковое направление против шерсти - 3,6 мм, прогибов - 4,9 мм.

По стрелочным переводам типа Р65 марки 1/7 с остряками с пониженной вертикальной строжкой и устройством рабочей грани по кубической параболе в сечениях 25-35 мм средние напряжения составили - 241 МПа, максимально-измеренные - 250 МПа, максимальные величины упругих отжатий в района переводной кривой - 2,8 мм, прогибов - 3,1 мм.

По стрелочным переводам типа Р65 марки 1/5 в криволинейный остряках в сечениях 25-35 мм кромочные напряжения составили: средние 120-190 МПа, максимальные - 210-336 МПа. По прямому направлению напряжения составили: средние - 110250 МПа, максимальные - 218-305 МПа.

В переднем вылете рамных рельсов средние напряжения составили 120-170 МПа, максимально-вероятные значения 360380 МПа.

Дня сравнения средние значения напряжений в остряках типовой конструкции стрелочного перевода типа Р65 марки 1/5 в сечениях 25-35 мм, испытываемых в аналогичных условиях эксплуатации, составили 210-218 МПа, максимальные 396 МПа.

При проведении динамических испытаний стрелочных переводов типа Р65 марки 1/9 на железнодорожных путях обречения тяговых агрегатов ПЭ-2М и думпкаров 2ВС-105, ВС-85 со средней нагрузкой на ось 300 кН получены следующие данные:

в сечении остряка 30 мм у всех испытываемых переводов наблюдается высокий уровень кромочных напряжений при движении экипажей на боковой 'путь, средние достигают допускаемых напряжений для рельсовой стали 240 МПа, а максимально вероятные превышают предел текучести 350 МПа;

наибольшие напряжения зарэгистрированы при противошерст-ном движении экипажей, при пошерстном движении напряжения несколько меньше, но незначительно. По величине они более 300 МПа.

в сечении 35 мм противошерстное движение вызывает напряжение порядка 350 МПа и выше, пошерстное - 320 МПа;

с переходом на более мощные сечения остряка картина напряженного состояния г/еняется. Напряжения в остряках не превы-

пшют допустимых, средние составляют 160 МПа, максимально вероятные - 240 МПа. Максимальные прогибы и боковые отжатия рельсов составили - 4-6 мм.

В четвертой главе разработан методический подход к созданию типоразмерного ряда стрелочных переводов, дана фактическая наработка и ресурс их работы, выработаны рекомендации к расчету плановой потребности отрасли в стрелочной продукции.

В связи с большим многообразием проектов стрелочных переводов, а также широким диапазоном их эксплуатационных условий произведена разработка типоразмерного ряда стрелочной продукции металлургических предприятий.

На основании технико-экономического анализа в типоразмер-ный ряд включена совокупность применяемой в отрасли и перспективной стрелочной продукции, систематизированной с учетом максимальной унификации основных узлов и деталей по функциональному назначению, основным геометрическим параметрам, проектным организациям, заводам-изготовителям и т.д.

Помимо геометрических характеристик и конструктивных особенностей стрелочных переводов типоразмерный ряд содержит информацию по ресурсу их работы.

Расчет величины ресурса работы стрелочных переводов производился на ЭВМ. функциональные связи между величинами изнооа различных элементов и объемов перевозок установлены методом регрессионного анализа (многомерной корреляции с оценкой по критерию фишера) о использованием стандартных программ. Установлены величины фактической наработки основных элементов стрелочных переводов и ресурса работы по износу. Следует отметить, что стрелочный перевод не является равноре-сурсной конструкцией, тек в переводах марки 1/9 ресур составляет:

1фивые остряки 90-140 млн.т.брутто, прямые остряки - 180190; щюстовинн - 140-170; рельсы' переводной кривой 150170 млн.т.брутто. В стрелочных переводах марки 1/7 ресурс значительно меньше и составляет для оотряков 56-65, крестовин -120 и рельсов переводной кривой - 90 млн.т.брутто. Последние объясняются в основном более высокими осевыми нагрузками обращающегося подвижного состава.

Цри расчетах потребности стрелочных переводов учитывался фактический ресурс их работы. Расчеты показывают, что на покрытие потребности для ремонтно-эксплуатационных нужд и нового

строительства в 1995 г. потребуется 8200 комплектов.

Изготавливаемые в настоящее время стрелочные переводы для нужд предприятий металлургии, конструктивно не учитывают многообразия эксплуатационных условий. Это приводит к тому, что при облегченных эксплуатационных условиях недоиспользуется ресурс работоспособности типовой конструкции переводов, а при тяжелых условиях эксплуатации ресурс работы типовой конструкции стрелочных переводов оказывается недостаточным.

С целью обеспечения достаточной прочности и надежности конструкции переводов, а также исключения неоправданных избыточных материальных а трудовых затрат ЛИИЗТом и ЦПКТБтранс-чермет предлагается на базе существующей типизации путей создать три группы стрелочных переводов:

I группа - для тяжелых эксплуатационных условий (тип 1П группа 1,1; тип 2П груша 2.1; тип III группа 1.2; тип 2П группа 2.2) П - группа - для нормальных условий (тип ЗП группа 3.1; тип 2П группа 2.3; тип ЗП группа 3.2; тип 4П группа 4.1) л Ш группа - для облегченных условий эксплуатации (тип 4П группа 4.2; тип 5П группа 5.1; тип 5П группа 5.2) Рис. I.

I группа (усиленный, для тяжелых эксплуатационных условий)

|Группа^стрелочных переводов}^

•П группа (базовый, дал нормальных эксплуатационных уоловий)

. 111 группа . (облегченный, для облегченных эксплуатационных условий)

2.3 г-- * 4.2, 5.1, 5.2

3.1, 3.2

4.1

количество сп-зй количество СП-40#

Группы железно дородных путей по СШШ 2.05.07-85

Рно. I Группы стрелочных переводов предцриятий металлургии

Автором предложены конструктивные изменения в проектах базовых стрелочных переводов, выпускаемых в настоящее время по усилении и упрощению конструкции.

По усилению конструкции, для I группы переводов, целесообразно выполнить следующие конструктивные изменения в базовых проектах: установить контррельс в переднем вылете рамного рельса, цельнолитую 1фестовину с припуском металла на сердечнике и усовиках на износ, массивный мостик под корень остряков и крестовину, две связные полосы в середине переводной кривой, два закорневых вкладыша, криволинейный остряк секущего типа с пониженной вертикальной строжкой и устройством рабочей грани по кубической пвраболе.

В качестве мер упрощения конструкции рекомендуются: разреженное крепление рамных рельсов (чередование установки упорок с клеммами), применение крестовинных и корневых вкладышей сварной конструкции, сборных 1фестовин с литым сердечником, сборных щ>естовин со сменной изнашиваемой частью усовиков.

Внедрение данных мероприятий обеспечит-создание конструкции перевода с элементами близкими по величине ресурса работы. Что обеспечит дня Ш группы эксплуатационных условий достаточную прочность элементов, и в то же время, позволит значительно снизить металлоемкость конструкции перевода, уменьшить неоправданно завышенную потребность в дорогостоящем высокомарганцовистом литье для крестовин.

Данные изменения конструкции переводов приводят к сокращению трудозатрат на их обслуживание, увеличению ресурса работы элементов, сокращению избыточных финансовых затрат и материалов.

Учитывая требования СНиП 2.05.07-85 в части конструкции железнодорожных путей и применения стрелочных переводов, наличие существующих схем путевого развития, а также тенденций развития основного производства и подвижного состава, в отраслевой типоразмерный ряд в качестве базовых включены проекты;

одиночных односторонних стрелочных переводов типа Р65 марок 1/3,5, 1/5, 1/6, 1/7, 1/3, симметричных переводов марки Г/6;

одиночных односторонних пэреводов типа Р50 марок 1/7, 1/9, симметричных переводов марка 1/6;

глухих пересечений типа Р65 с углом 30°, марок 2/5, 2/7 и 2/9.

1фоме этого, предусмотрен стрелочный перевод для эксплуатационных условий ГОКов марки 1/9 типа Р65.

Пятая глава содержит технические обоснования выбора геометрических параметров и конструктивных мероприятий по совершенствованию стрелочных переводов, подрельсовых оснований к ним.

Исследованиями ЛИИЖТа установлено, что при малых скоростях движения (5-15 км/ч) силовое воздействие Еыражается линейной зависимостью от скорости. Поэтому при обосновании параметров стрелочных переводов, которые будут эксплуатироваться в диапазоне скоростей движения 5-15 км/ч, следует исходить из зависимости потери кинетической энергии и схемы косого набегания; при обосновании параметров стрелочных переводов для больших скоростей движения - остается справедливой схема косого удара.

Из теории расчёта стрелочных переводов известно, что наибольший угол удара в остряк при входе на боковое направление подвижного состава определяется по формула:

= «дссс* О^и- |о)

где Ру - угол удара в оотряк; |>» - начальный утол;

¿> - зазор между ребордой колеса 'и рабочей поверхностью рельса; й0 - радиус остряка •

Увеличение угла набегания р и угла в автосцепка ©■ приводит к существенному росту боковых давлений, а, следовательно, к сокращению ресурса работы металлических элементов, ведущих на боковое направление переводов, к снижению устойчивости колео подвижного состава на рельсах. Продельные значения этих углов достигаются при прохождении подвижным составом стрелочных переводов крутых марок.

В связи с отмеченным выше, для увеличения росурса работы необходимо искать способы снижения напряжений в элементах стрелочных переводов, а также пути улучпент,ч вписывэецостл пкяпа-жей в пределы стрелочных переводов.

С этой целью автором предложена формула криволинейного остряка с устройством рабочей грани по кубической параболе с радиусом переменной кривизны ( ££с:ч<£) и пониженной вертикальной строжкой по сравнению с типовой конструкцией. Точка набегания экипажа на такой остряк находится дальше от физического острия остряка. За счёт обработки рабочей храни остряка переменным радиусом большей величины по сравнению с радиусом оотряка типовой конструкции уменьшается величина непогашенного центробежного ускорения, что в комплексе с пониженной вертикальной строжкой, улучшающей его взаимодействие с подвижным составом, приводит к увеличению ресурса остряков.

Одним из дорогостоящих, металлоемких и интенсивно изнашиваемых элементов переводов является крестовина. Автором в содружестве с сотрудниками ЛИИНТа (В.Ф.Яковлев) и Ленпром-транспроекта (А.В.Шаройко) разработана крестовина типа Р65 марки 1/7 с отбойными плоскостями на которую подана заявка • на изобретение - 4900836/П от 09.01.91 г. и получено положительное решение. Такие конструкции значительно упрощают кресговинный узел, так как не требуют контррельсов и соответствующих крепёжных деталей. Это значительно упрощает содержание и ремонт и приводит к экономии металла. Очертания элементов крестовины в плане подобраны таким образом^ что по поверхностям катаная усовика и .сердечника появляются дополнительные площадки, увеличивающие срок службы крестовины.

В 1990 г. ПМ Ленпромтранспроект разработал конструкторскую документацию на 1фестовину типа Р65 марки 1/7 с отбойными плоскостями. В 1990 году на Новолипецком металлургическом комбинате отлита опытная партия стрелочных переводов с опытной конструкцией гфестовия с отбойными плоскостями в количестве 30 штук. Две опытные крестовины с 1991 г. успешно проходят эксплуатационные испытания на Кировском заводе в городе Санкт-Петербурге.

Известно, что наличие контррельсов приводит к резким поперечным смещениям колесных пар на 8-14 мм и затрудняет содержание креотовинного узла. С целью совершенствования контррельсов предтожона бозвклздышевая конструкция, не связанная непосредственно с путевым рельсом (а.с. №1280075). Эта конструкция позволяет более строго соблюдать проектное расстояние от рабо-

чей храня контррельса до рабочих граней усовика и сердечника, что исключает возможность распора колесных пар и разбивание острия сердечника крестовины. Одновременно о этим раздельное 1фепление контррельса позволяет увеличить нормы содержания ширины рельсовой колеи, снизить номенклатуру деталей узла и его металлоемкость, а также облегчить очистку контррельсовнх яелобов при текущем обслуживании переводов и уменьшить расход на 18-20 чел.чао/год.

С 1990 г. такая конструкция контррельса внедрена в четырёх серийно выпускаемых проектах стрелочных переводов. Они успешно прошли динамические и эксплуатационные испытания.

Одной из перспективных конструкций подрельсовых оснований является плитное железобетонное основание стрелочных переводов, важным элементом которого являются при!фепнтели рельсовых нитей к плитам. Автором предложено устройство для крепления стрелочного перевода к железобетонному плитному основанию (а.с. М^ббО?). Устройство позволяет получить высокую стабильность рельсовой колеи за счет тестообразных упоров, вставляемых в углубления плит. Упругие свойства обеспечиваются подивкой в углубления плит пластобетона.

На металлургических цредцриятиях, имеющих прокатное производство, получают распространение металлические основания в виде неталлобатоиных, швеллерных брусьев, металлических плит, олябов.

В 1987-88 годах ЦПКТБтраночермет провело НИР "Разработка технической документации по расширению сфер применения металлических подрельсовых оснований для стрелочных переводов". При её проведении проанализирован имеющийся опыт, исследовано влияние таких оснований на дефекты стрелочных переводов, проведены динамические испытания, выполнены расчеты на прочность и даны предложения по рациональным конструкциям.

В 1988-90 годах автором в объеме тематического плана отдела путевого хозяйства выполнена работа по расчёту конструкции и эксплуатационным испытаниям ассиметричных подкладок КБ-65А, позволяющих увеличить срок службы железобетонных брусьев и расширить сферу применения железобетонных шпал нэ кривые участки железнодорожного пути с радиусом 1фивых до 350 м.

С целью стабилизации работы стыковых соединений в плане и профиле автором рассчитаны геометрические параметры стыковой шайбы из полиуретана. Произведены прочностные испытания в статике, эксплуатационные и динамические испытания опытной" их"конструхции на металлургическом комбинате "Азовсталь" и Лебединском горно-обогатительном комбинате.

В шестой глазе' диссертационной работы проведено технико-экономическое сравнение типоеой конструкции стрелочных переводов и стрелочных переводов усовершенствованной конструкции (стрелочные переводы типа Р65 марки 1/7 с крестовинами с отбойными плоскостями; стрелочный переводы типа Р65 марки 1/9 с остряками с пониженной вертикальной строжкой и обработкой рабочей грани по кубической параболе, безвкладышным контррельсом).

Общая экономическая эффективность от внедрения отмеченных выше усовершенствований конструкции составит (в пенах на 1.01.1993 г.) 99913,0 тыс.р.

Помимо экономии материальных средств с внедрением стрелочных переводов усовершенствованной конструкции Достигается экономия в натуральных показателях: трудозатратах на техническое обслуживание стрелочных переводов - 73290 чел.ч-'год, сокращении металлоемкости - 1516 т.

ОНДОЕ ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ

1. Дяя железнодорожных путей предприятий черной металлургии стрелочное хозяйство в основном представлено переводами преимущественно тяжелых типоа (Р65, Р50) - с крестовинами крутых марок (1/3,5, 1/5, 1/6, 1/7 и 1/9). Имеет место широкий диапазон эксплуатационных условий: нагрузки 50-560 кН/ось, скорости движения 5-40 км/ч, маневровый характер движения, большая загрязненность, специфические параметры технологических экипажей.

2. Большое разнообразие эпюрных размеров и конструктивного оформления узлов стрелочных переводов (марки 1/5 и 1/6-13 проектов, 1/7 - 18 цроектов, 1/9-10 проектов), значитель-

но усложняют ведение стрелочного хозяйства. В диссертации представлен типоразмерный ряд стрелочных переводов и глухих пересечений, опре,делящий их геометрические параметры. По конструктивному оформлению предложено комплектовать переводы для тяжелых, легких и нормальных условий эксплуатации.

3. Исследования износа основных элементов стрелочных переводов позволяли установить характер абразивных воздействий подвижного состава, интенсивность износа во времени, влияние величины осевых нагрузок, грузооборота, характеристик подвижного состава. Наиболее интенсивно изнашиваемыми и подверженными выкрашиванию:являются боковые остряки.

4. Ограниченность материально-технических средств при эксплуатации стрелочных переводов и слабая ремонтная база предприятий на позволяет производить своевременный ремонт и ликвидацию дефектов элементов стрелочных переводов. Эксплуатационные наблюдения и осмотр (дефектация) снимаемых при капитальном ремонте пути стрелочных переводов позволили установить ресурс работы отдельных элементов и рекомендовать мероприятия по обеспечению их равноресурсности.

5. Дзнаютеские испытания стрелочных переводов (типовых, модернизированных, опытных) с различными геометрическими параметрами и конструктивным оформлением и' узлов показали, что напряжения в основных элементах стрелочных переводов, упругие перемещения рельсовых нитей и изменения ширины рельсовой колеи находятся в пределах допускаемых. Напряженно-деформированное состояние элементов зависит от геометрических параметров стрелочных переводов о эксплуатационных условий. Динамические испытания позволила установить целесообразность внедрения модернизированных конструкций.

6. Разработаны а внедрены нормативно-технические документы:

1)' ?йтодаческие указания по определению параметров надежности стрелочных переводов;

2) методика проведения эксплуатационных наблюдений и динамических испытаний по оценке работоспособности (и установлении ресурса) работы стрелочных переводов; ■

3) типаж стрелочной продукции предприятий черной металлургии;

4) технические указания по применению металлических г чо-

вэний для стрелочных переводов;

5) методика определения ресурса работы стрелочных переводов промышленного транспорта;

6) методика определения потребности стрелочной продукции;

7) альбом унифицированных узлов стрелочных переводов;

8) комплексная целевая программа "Стрелочный перевод".

Есе нормативно-технические документы имеют отраслевое внедрение.

7. йдюлнены новые цроектно-конструкторские разработки:

1) стрелочные остряки о оптимальным продольным профилем и переменной кривизной в плане, обеспечивающие увеличение ресурса их работы;

2) крестовина с отбойными плоскостями, упрощающая схему крестовинного узла и снижающая его металлоемкость;

3) контррельс без установки вкладышей, упрощавдий условия содержания и повышающий срок службы отбойных плоскостей;

4) прикрепители рельсовых нитей к блочному железобетонному основанию, обеспечивающие стабильность рельсовой колеи и условия механизации монтажных работ;

5) металлические опытные основания о использованием некондиционного металла, предупреждающие засорение балластного слоя;

6) моталлобетонные стрелочные брусья, заменяющие остродефицитные деревянные брусья и обеспечивающие сохранность конструкции при специфических эксплуатационных условиях.

Основные разработки защищены авторскими свидетельствами». Экономическая эффективность от внедрения новых конструкций составила 99913 тыс.руб., ресурс работы стролочных переводов увеличился на 12-15$, нз 73290 чел. ч в год сокращены трудозатраты на обслуживание стрелочного хозяйства, металлоемкость на годовой выпуск продукции стрелочных заводов уменьшилась более чем на 1500 т.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Колодный В.Ф. Типаж стрелочных переводов предприятий металлургии на 1989-1993 гг., ЦПКТБтрансчермет, Мариуполь, 1989, с.3-63.

2. Домбровский Л.И., Колодный В.Ф. Комплексная целевая программа "Стрелочный перевод", ЦПКТБтрансчермет, Мариуполь, 1989, с.3-43.

3. Колодный В.Ф. Технические указания по применению металлических оснований для стрелочных переводов, эксплуатируемых на предприятиях системы Шнчермета СССР, ЦПКТБтрансчермет, Мариуполь, 1988, с.5-40.

4. Колодный В.Ф. Мэтодические.указания по определению параметров надежности стрелочных переводов, ЦПКТБтрансчермет, Мариуполь, 1990, 0.3-14.

5. Колодный В.Ф., Домбровский Л.И., Фабрикова Ж.Г. Основные направления улучшения технического состояния ж.-я.путей на предприятиях Минмета СССР, Ешлетень ЦНИИЧМ, №10, 1990, м., С.20-22.

6. Колодный В.Ф., Еередерий В.В. Опыт использования металлических подрельооБых оснований для стрелочных переводов. Промышленный транспорт, №5, 1988, с.19,20. '

7. ВеселоЕа О.П., Бимбат М.М., Колодный В.Ф. Безостряковые стрелочные перевод«. Путь и путевое хозяйство, №12,1991.

8. Колодный В.Ф. Ресуро работы стрелочных переводов предприятий промышленного транспорта и практические рекомендации по его увеличению: -Тез: докл.конф.-Мариуполь,1986, о.7,8.

9. Колодный В.Ф. Совершенствование конструкции стрелочных переводов для предприятий черной металлургии: Тез: докл. практической конф.,-Мариуполь, 1988, 0.20,21.

10. Колодный В.Ф. Новые разработки по совершенствованию верхнего отроения ж.-д. пути и их влияние на улучшение безопасности движения на ж.-д. транспорте предприятий отрасли: Тез: докл.отрасл.конф.-Ст.Оскол, 1991-с. 45-47.

11. Колодный В.Ф. Увеличение ресурса работы стрелочных переводов за счет совершенствования их конструкции: Тез.докл. конф.-М., 1990, 0.35-38.

12. Колодный В.Ф., Ткалич Г.А., Тимченко А.Ф. Криволинейный остряк стрелочного перевода. Положительное решение №4808727/11 от 23.03.90 г. '

13. Яковлев В.Ф.,-Шарейко A.B., Колодный В.Ф., Андреев Д.М. Цельнолитая крестовина для путей промышленных предприятий. Положительное решение №4900836/11 от 9.01.91 г.

14. Мокрушин Г.П., Колодный В.Ф., Озулу А.Я. "Устройство для крепления стрелочного перевода к железобетонному плитному основанию. A.c. №1576607, 1990 г.

15.-Колодный В.Ф. Повышение надежностных показателей работы стрелочных переводов предприятий металлургии за счет совершенствования их конструкции: Тез. докл.конф.-Мариуполь, 1992, с.58.

16. Руководство по ремонту и содержанию железнодорожного пути предприятий черной металлургии, М., 1989', с.215.

Подписано к печати о?.0^.93 г. Усл.п.л. 1,25 Печать офсетная Буиага для множит, апп. Формат 60x84 1/16 Тираж 100 экз.

„Бесплатно^__________________

Тип. ПГУПС 190031~С-Пет£р(?ург7 йосковский~пр ,~9