автореферат диссертации по транспорту, 05.22.06, диссертация на тему:Ресурс основных элементов стрелочных переводов типов Р50 и Р65 марок 1/9 и 1/11 при обращении вагонов с нагрузкой от оси 250-300 КН

На правах рукописи

ПЕТРОВ

Алексей Юрьевич

УДК 25.171.401.7:151.2.004.6:001.42 УДК 625.031.1:033.001.6:624.043

ргБ оа

1 9 ИЮН 2000

РЕСУРС ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СТРЕЛОЧНЫХ ПЕРЕВОДОВ ТИПОВ Р50 И Р65 МАРОК 1/9 И 1/11

ПРИ ОБРАЩЕНИИ ВАГОНОВ С НАГРУЗКОЙ ОТ ОСИ 250—300 КН

Специальность 05.22.06 — Железнодорожный путь

Автор е фер ат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2000

Работа выполнена в Петербургском государственном университете путей сообщения (ПГУПС).

заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор

[СМИРНОВ М. П.|

Научный консультант —

кандидат технических наук, доцент ФРОЛОВ л. н.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, ведущий научный сотрудник ВНИИЖТа ПУТРЯ н. Н.; кандидат технических наук, доцент АЛЕКСАНДРОВ П. Е.

Ведущее предприятие — служба пути Октябрьской железной дороги.

Защита состоится 22 июня 2000 г. в 15 часов на заседании диссертационного совета К 114.03.06 в Петербургском государственном университете путей сообщения по адресу: 190031, Санкт-Петербург, Московский пр., д. 9, ауд. 1-418.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ПГУПС.

Автореферат разослан «-^^г» мая 2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Н. С. БУШУЕВ

Научный руководитель —

Общая характеристика работы.

Актуальность. С точки зрения провозной способности дорог привлекательными выглядят мероприятия: увеличение массы поездов, скоростей движения и осевых нагрузок. В то же время следует учитывать падение грузопотоков по всем направлениям и, соответственно, реальных доходов железных дорог, преяще всего направляемых на реконструкцию и модернизацию сети, закупку подвижного состава. Проблема повышенных осевых нагрузок остаётся актуальной на ряде грузонапряжённых рудовозных направлений и вероятно обострится с ростом потребности в перевозках.

Стоит задача исследовать влияние повышенных осевых нагрузок, особенно на железнодорожный путь, работающий в сравнительно неблагоприятных условиях, где больше возможностей для осигочных деформаций, сильнее проявление природных факторов. В то же время способность элементов ВСП воспринимать динамические силы, особенно по контактно-усталостной прочности, ограничена. Имеющиеся факты указывают на значительное ускорение в тяжёлых условиях накопления остаточных деформаций и дефекгообразования.

Стрелочные переводы являются наиболее сложной конструкцией в путевом хозяйстве. Здесь имеются специфические зоны перекатывания, где воспринимающее удар сечение имеет ширину поверху всего 20-40 мм. При этом динамическая сила может достигать значений 30-60 т от колеса. Возникает так называемая "проблема близости краёв сечения" со свободной возможностью деформации металла вблизи контактной зоны.

Цель работы - исследование состояния основных частей стрелочных переводов при воздействии нагрузок 250-300 кН/ось, определение их эксплуатационного ресурса, расчёты напряжённо-деформированного состояния контактной зоны с учетом близости боковых граней и пластичности для прогнозирования развития дефектов и оптимизации поперечных сечений, а также разработка мер для увеличения срока службы элементов переводов.

В соответствии с этим в настоящей работе решались задачи :

О сбор, обработка и оценка фактического материала о геометрических параметрах, износе и дефектности стрелочных переводов промышленного полигона ПО "Апатит" в Мурманской области, сравнение их

с данными по магистральным линиям МПС;

Н разработка методов прогнозирования эксплуатационного ресурса частей переводов по износу и дефектности, в том числе на ЭВМ;

В использование методов теории упругости и пластичности для расчёта контактной задачи в зонах перекатывания перевода;

И получение и анализ контактных отпечатков по остряковому рельсу и кр& сговине с корректировкой деформаций и напряжений по вертикальной оси

В основе исследований положены теоретические и экспериментальные работы по стрелочным переводам С.В.Амелина, Б.Э.Глюзберга, Э.И.Дани-ленко, Г.В.Зоткина, ЛГ.Крысанова, Н.Н.Пугри, В.В.Рыбкина, И.И.Семёнова. М.П.Смирнова, Г.М.Шахунянца, В.Ф.Яковлева и данные ЦНИИТЭИ о работе железных дорог США и Канады при нагрузках до 35 т/ось. Для расчётов контактной задачи были также использованы труды Н.М.Беляева, М.М.Саверина, В.В.Соколовского, других учёных, а также программный комплекс СПбГТУ на языке "Фортран" дая анализа напряжённо-деформированного состояния с помощью метода конечных элементов (МКЭ).

Решение поставленных задач производится комплексным методом: путём изучения литературы проанализированы возможное™ расчёта; натурные наблюдения дали характеристику эксплуатационных условий и статистику изменения состояния стрелочных переводов; теоретические разработки но расчёту напряжений позволяют более точно прогнозировать их состояние; методом контактных отпечатков в лаборатории определены слабы« и наиболее подверженные дефектам места элементов, которые подлежат расчёту по контакгаым напряжениям и усовершенствованию; с помощьк ПЭВМ прогнозируется срок службы по износу и дефектам.

Научная новизна. Проанализированы интенсивность и особенности выхода из строя ответственных элементов стрелочного перевода при постоянном обращении вагонов с нагрузками 250-300 кН/ось отдельно по геометрическим параметрам, износу и дефектам. Разработаны методики прогноз, износа по полевым данным с помощью ПЭВМ и новые возможности опреде ления срока службы элементов по формуле для дефектности и графикам Рассчитаны модули упругости основания стрелочного перевода по оецшшо граммам для кромочных напряжений.

Проведены имеющие определённую теоретическую ценность и пракги-

ческий выход на дефектность расчёты напряжённо-деформированного состояния элементов при близости края или узости сечения с учётом пластических деформаций. Экспериментально исследованы контактные площадки в зонах перекатывания остряка и крестовины. Выносимые на защиту методики расчёта контактных напряжений и деформаций по упруго-пластическим задачам, по контактным отпечаткам с учётом пластичности впервые применены для решения данной проблемы, а решение по МКЭ учитывает все многообразие условий контакта дня узких сечений переводов.

Научно обоснована повышенная интенсивность накопления остаточных деформаций в элементах перевода, что позволило прогнозировать наработку их до ремонта или замены. Расчёты износа и контактных напряжений проведены в частности по прикладным программам автора на языке "Паскаль".

Достоверность. Предлагаемые методы определения эксплуатационного ресурса, расчёта напряжений, варианты снижения динамических сил, перераспределения нагрузок, повышения долговечности конструкций основаны на современных теориях механики деформируемого тела и расчёта пути на прочность. Удовлетворительная сходимость результатов теоретических расчётов и опытов как по ресурсу элементов, так и по контактным напряжениям свидетельствует о достоверности исходных предпосылок и материалов экспериментально-теоретических разработок, на которых строятся основные научные положения, выводы и рекомендации диссертационной работы.

Практическая ценность работы заключается в возможности использования её результатов для прогнозирования сроков службы основных элементов переводов по износу и дефектности - оптимально отражает процессы смятия, истирания и перенаклёпа в металле формула Н=а^Г+ЬТ-Н:1г.

Результаты работы могут использоваться для проектирования поперечных сечений остряка и крестовины, продольного профиля крестовины, зон и глубины упрочнения металла при повышенных осевых нагрузках.

Внедрение в практику планирования ресурса стрелочных переводов новых коэффициентов для вычисления нормативных сроков службы стрелок и крестовин при нагрузках 240-300 кН/ось посредством корректировки соответствующих документов позволит повысить эффективность текущего содержания на многих участках сети. По распределению напряжений и деформаций возможен подбор оптимальных характеристик стали по сечению элемента,

обеспечивающих кошакгао-усталосгаую, изгибную прочность и упругость.

Апробация работы. В основу диссертации положены исследования, проведённые кафедрой "Железнодорожный путь" ЛИИЖГа на промышленной железной дороге ПО "Агашг". Автор проводил также специальные обмеры элементов и опыты по получению контактных площадок в лаборатории инсппуга.

Основные положения и результаты работы доложены и получили одобрение на'

- Неделе науки по кафедре "Железнодорожный путь" (ЛИИЖТ, 1991г.);

- Неделе науки по кафедре "Строительная механика" (ПИИТ,1993г.);

- Третьей международной конференции по проблемам прочности материалов и сооружений на транспорте (ПГУПС,1994г.);

- заседаниях кафедры "Железнодорожный путь"(ПГУПС,1994-97гг.).

В трёх отчётах по теме №447 НИР "Разработка этапов усиления конструкции верхнего строения пути линии Рудная - Вудъявр на период реконструкции её при увеличении объёма перевозок до 30-35 млн. т брутто в год. Анализ технического состояния и ресурса работы рельсов, шпал, балласта и стрелочных переводов" для ПО "Апатит", выполненных в 1990-1992 гг. Бюро пути ЛИИЖТа с участием автора, даны оценки состояния стрелочных переводов и их эксплуатационного ресурса с рекомендациями по текущему содержанию. Результаты исследований использованы службой пути Жевдорцеха.

В результате технико-экономического анализа установлена эффективность удаления площадок контакта от боковых граней с периодической шлифовкой, лубр икании поверхности катания в зонах перекатывания полутвёрдой смазкой, укладки прокладок толщиной 10-14 мм под подошву, лафет или подкладки крестовины и других предложений.

Публикации. По теме диссертации опубликованы 3 отдельные работы.

Структура и объём диссертации. Рабата состоит из введения, семи глав, общих выводов и предложений в виде заключения, списка литсразуры и четырёх приложений. Объём работы составляет 253 страницы, включая 45 страниц рисунков, 188 страниц основного текста с 53 таблицами, 39 рисунками и 6 фотографиями в тжяе, 19 страниц приложений. В процессе работы над диссертацией использован 151 литературный источник, из них 9 - на иностранном языке.

Содержание работы.* Во введении обосновывается актуальность выбранной темы, формули-

руются решаемые задачи, представляются методики и предложения, выносимые на защиту, излагаются план исследований, научная новизна и апробация представленных материалов.

В первой главе приведена общая характеристика проблемы воздействия повышенных осевых нагрузок. По материалам ВНИИЖГа при скоростях -60-70 км/ч получено ускорение контаетно-усталостного дефёктообразования, увеличение объёма выправки на 40 %, снижение срока службы элементов в 1,5-2 раза. По данным ДИИТапри осевых нагрузках Р=28-29 т отклонения по ширине колеи на переводах достигают 1501-1548 мм, в 1,5 раза ускоряется износ кривого осгряка и крестовины, число дефектных и остродефекгных элементов за нормативный срок службы на 40-50 % больше, чем при средне-сетевых для МПС условиях. Применение нагрузок Р^35 т/ось в США и Канаде показало резкое, в 2-3 раза снижение сроков службы элементов стрелочных переводов, особенно металлических, что послужило поводом к ограничению в 1990 году загрузки четырёхосных вагонов до 113 т.

В 1972-93 гг Бюро пути ЛИИЖТа - руководитель д.т.н.Смирнов М.П., сотрудники к.т.н.Смирнов В,И.,Блажко Л.С.,Соловьёв В.В., зав.лаб.Никано-ров В.Н. и др. - проводило исследования на рудовозной сети, близкой по условиям эксплуатации к линиям МПС. Промполигон имеет звеньевое ВСП с кривыми 11=200-1500 м, стрелочные переводы типов Р50, Р65 марок 1/9, 1/11 с деревянными брусьями, закалёнными рельсами стрелки и переводной кривой, крестовинами типа общей отливки и несколькими цельнолитыми. Обращаются поезда из 25 шестиосных думпкаров 2ВС-105 с электровозами 2ВЛ22М, 2ВЛ15 с массой порожнего поезда 1500 т, гружёного 4000 т при грузонапряжённости 20-70 млн. т-км брутто на км в год. Очевидное последствие использования нагрузок 250-300 кН/ось - снижение скоростей до 1550 км/ч по условиям прочности пути.

Сотрудниками ЛИИЖТа предложены и уже используются желдорце-хом в опытном порядке упорные уголки в переднем вылете прямых рамных рельсов, уширение колеи на боковое направление до 1536 мм, соединительные штанги между контррельсом и крестовиной, двухдырные вкладыши у контррельса и удлинённые подкладки но наружной нити кривых перегонов и переводных кривых, снизившие упругие отжимы рельсовой нити в 2 раза.

Проблемы повышения эксплуатационного ресурса переводов частично

решаются путём полного перехода на главном ходу к элементам типа Р65 и Р75, укладки закалённых рельсов и утолщённых прокладок на брусья, что реализовано лишь в кривых.

Во второй главе проведён анализ состояния основных элементов переводов по геометрическим параметрам, износу и дефектности при повышенных осевых нагрузках по сравнению с содержанием конструкций на линиях МПС. Сделан обзор данных о эксплуатационном ресурсе крестовин, стрелок, стрелочных переводов в целом на линиях МПС и ПТ, представлены методики прогнозирования срока службы по условиям эксплуатации с обмером износа и применением ЭВМ, выбором оптимальной формулы и с помощью коэффициентов влияния осевых нагрузок при Р=240-300 кН/ось . Для измерений на пути применялся штангельциркуль, микрометр на специальной раме.

На промполигоне отмечено уширение колеи по переводной кривой и в зоне стрелки - до 1545-1547мм, что опасно в сочетании с отжатием остряка. По крестовине ширина колеи имеет тенденцию к сужению до 1506-1510 мм в переднем стыке, у половины переводов не соблюдается размер ES1474 мм -до 1463 мм с возможностью давления на остриё сердечника. После пропуска 80 млн. т брутто уменьшилось число значений возвышения одной нити перевода над другой в допуске в 1,5-2 раза, особенно в заднем стыке крестовины, за которым следует кривая, отмечены единичные случаи возвышения перевода 19-27 мм. Выявлены недопустимые отводы возвышений по рельсовой нити до0,007 и перекосы в зоне у острия остряков.

Обнаружена тенденция сужения желобов против первой тяги до 141 мм, в узком месте стрелки до 44 мм (8-35% в норме), между усовиком и сердечником крестовины до 39 мм при норме 46*Л- Допуски по прилеганию остряка к рамному рельсу выдерживаются у 24-46% переводов, в полном сечении просвет достигал величины 19-27 мм, ошечены опасные зазоры в острие остряка до5мм.

В 87% случаев для сечений остряковых рельсов 50-70 мм выявлены их возвышения над рамным рельсом до 9 мм без учёта зазора между подошвой и подушками. Более 70% остряков имеют зазоры 2-9 мм над стрелочными подушками, что связано, в частности, с быстрым накоплением остаточных деформаций основания. Для сечения 20 мм характерны понижения остряка от проектного уровня 4-5 мм, что создаёт возможность раскантовки рамных рельсов при пошёрстном движении. Разброс значений ординат в конце пере-

водной кривой для перевода Р65.1/11: 1178-1311 мм при норме 1247 мм. В целом на промполигоне остаточные деформации колеи нарастают в 1,2-1,5 раза быстрее, пределы изменения параметров во всех случаях больше.

Процесс износа в зонах перекатывания крестовины и стрелки для пром-полигона и линий МПС представлен в виде зависимостей от наработки тоннажа (рис.1), полученных методом наименьших квадратов по выбранным формулам. В связи с ограничением скорости до 15-50 км/ч по нормам Минудобре-ний 1986 г. и рекомендациям НИР ЛИИЖТа увеличены допустимые износы: вертикальный для крестовины [Ьв]=12 мм, для остряка [hB]=8-10 мм, боковой для остряка [Ъб]=8 мм, обеспечивая отсутствие ударов гребня в гайки болтов и дно жёлоба, уклоны менее 0,08, допускаемые кромочные напряжения по данным динамических испытаний остряков.

При прогнозировании износа предлагается учесть последний период его ускорения при хрупком разрушении, расслоении перенаклёпанного слоя у поверхности в виде слагаемого сТ2. В результате регрессионного анализа 12 функций лучшие показатели имеет формула у^а+bx+cx2 ,

тогда, с учётом скоротечности первоначального смятия, оптимально отражает процессы в металле формула h=a Vr+-6 Г+сГ2

При повышенных осевых нагрузках отмечены две основные особенности износа - быстрое значительное первоначальное смятие и хрупкое разрушение перенаклёпанного слоя уже при наработке 70-1CÖ млн. т брутто. Для крестовин в сечениях сердечника 2040 мм при пропуске 20 млн. т брутто по главному пути износ достигает 6,4-6,9 мм, а при противошёрешом движении с ударным взаимодействием - 6 мм уже при наработке 10 млн. т брутто. В менее напряжённых зонах начальное нарастание износа -1-2 мм с пологим дальнейшим ростом, особенно го боковому направлению с У^5км/ч. Дня сечений сердечника крестовины Р65 3040 мм менее заметно первоначальное смятие - до 3 мм при наработав 20 млн. т брутто, что на 30% меньше, чем у крестовин типа Р50.

При наработке 60 млн. т вертикальный износ сердечника составлял в среднем: 7,4 мм в сечении 20 мм; 6,6 мм в сечении 30 мм при противошёрст-ном и 5,2 мм при пошёрстном движении. В условиях равномерного абразивного износа 1фестовины работают до пропуска 70-80 млн. т брутто, затем в связи с повышенными нагрузками интенсивность дафектообразования резко возрастает.

С помощью расчёта графиков на ПЭВМ подтверждена связь более

Вертикмьныи

износ:

аК.ММ

Характерные зависимости чиьноса от наработки тоннажа. ЛЛЯ KPEC.ToB.MH и остряков промполи-Гона> и линии МПС

10 20 ПРОКГ^ИГОН

1. - сердечник ( сечЛ0мм,Р50,%

2. - сердечник , сеч. 20мм, Р50, %

3. - СЕРДЕЧНИК , СЕЧ. 20 ММ, Р65, ^

У СОВИК ЛБ НАПР, СЕЧ, 20мм, Рб^, ^ 8.-осграк;сет. 20мм; 9 - остряк, сеч.НОмм

Рис.1.

50 £0

МПС

?0 млн.т ее.

5,- СЕРДЕЧНИК ,сечЛ0ММ(Р5015

6.-СЕРЛЕЧНИК, СЕЧ. 20мм,РОД

АО-остряк, сеч ,20мм 11 -ОСТРЯК, СЕЧ. 50 мм

благоприятных контактных напряжений и меньшей интенсивности износа усовиков, несмотря на их большую жёсткость и отсутствие боковой выкружки. Графики износа усовиков напротив сечений сердечника 20-30 мм, идут ниже, чем для сердечника, на 1-2 мм с плавным быстрым ростом до 3-5 мм за первые 20 млн. т брутто наработки. В процессе наработки зона износа по усовику смешается до сечения 40 мм с максимумом напротив 30 мм, где при пропуске 60 млн. т вертикальный износ составляет для усовиков прямого направления 7 мм при пошёрстном и 5,9 мм при противошёрстном движении, а его интенсивность - 0,5 мм/10 млн. т брутто.

В зоне перекатывания стрелки также имеет место первоначальное смятие остряка 34 мм после пропуска 10-20 млн. т брутто с дальнейшей стабилизацией на уровне 0,1-03 мм/10 млн. т для вертикального и ОД мм/10 млн. т для бокового износа, причём в случае пошёрстного движения за первые 5 млн. т величины hg достигают 4 мм. Боковой износ рамного рельса для пошёрстного движения у острия остряка достигает 3,3 мм при наработке 30 млн. т брутто, причём 85% его приходятся на первые 15 млн. т. Быстро проявляется абразивное истирание рабочей грани на входе в кривой остряк - при противошёрстном движении и пропуске 40 млн. т боковой износ имеет максимум 3,1 мм в начале полного сечения, к сечению 20 мм он снижается до 1 мм, а при по-шёрстном в сечениях 20-50 мм составляет 2,7 мм. При пропуске 50-100 млн. г и интенсивности бокового износа ЛЬе=0,8-1 ми /10 млн. т он достигает 6-9 мм.

Дня 25% сердечников крестовин, многих остряков, особенно кривых, характерны наплывы на нерабочих боковых гранях 2-3 мм, являющиеся следствием смятия на узком сечении под воздействием повышенных осевых нагрузок.

Таким образом на промполигонего сравнению с магистральными путами в 1,5-2 раза больше смятие металла в период приработки новых элементов переводов, в случае ударных воздействий и действия боковых сил на узких сечениях остряка выщербины могут появиться уже в первый период работы. При установившемся абразивном износе его интенсивность ненамного больше, чем на линиях МПС, составляя 0,4-0,6 мм/10 млн. г для зоны перекатывания крестовин и 0,1-ОД мм/10млн. т для вертикального износа стрелки. На сета МЧМ Украины со скоростями 5-25 kmAí не отмечено резкого нарастания износа элементов переводов, что свидетельствует о большом значении динамики нагрузки.

По графикам износа и наблюдениям при нагрузках 250-300 кН/ось за переводами распределение процессов по площади износа крестовин до наплавки: 45-60% - истирание; 30-45% - смятие; 10-30% - выкрашивание.

На промполигоне распространены дефекты переводов в виде выколов и выкрашиваний, лробоксовин и смятия в основном вследствие высоких контактных напряжений и несоблюдения технологии наплавки крестовин. При некачественной наплавке доля выкрашиваний и выколов достигает 80%.

Из-за несовершенства конструкции и повышенной нагрузки половина крестовин имела дефекты рис.ДУ.12.2 (по действующей классификация дефектов и повреждений элементов стрелочных переводов) по линии врезки у обоих частей усовиков глубиной 1,5-8 мм, длиной до 100 мм, появляющиеся после пропуска 5-15 млн. т брутто.

Распространены выкрашивания по рис.ДС.14.2 и ДУ.14.2, появляющиеся при наработке 15-30 млн. т сначала на элементах, принимающих удар колёс и достигающие глубины 6 мм по усовику. На сердечниках промполи-гона после пропуска 20-60 млн. т брутто и при отсутствии шлифовки часто обламываются наплывы, перерастая в дефекты по рис.ДС.13.2 глубиной 24 мм, шириной 6-17 мм. Из-за некачественной наплавки отмечены выколы по рис. ДС и ДУ.182 глубиной до 8-10 мм, часто возникающие уже при наработке 10 млн. т брутто и требующие ограничения скорости до 15 км/ч.

При наработке 60 млн. т брутто начинается более интенсивное разрушение наклёпанного слоя, выщербины по сердечнику имеют уже 65% крестовин, после пропуска 70 млн. т более половины усовиков, прежде всего по прямому направлению, имеют дефекты на поверхности катания.

В зоне стрелки преобладают дефекты по рис.ДР.11.2, ДР.21.2, ДО.11.2, ДО.14.2 и рис,17.1 в переднем стыке рамных рельсов. Выкрашивания рамных рельсов имеют глубину 0,5-2,5 мм, выколы - до 4 мм. По остряковым рельсам выкрашивание начинается после наработай 20-30 млн. т брутто, глубина его до конца строжки достигает 3-6 мм, длина -150-500 мм и более, создавая возможность вкатывания гребня колеса на остряк. Развитию дефектов элементов стрелки способствуют отступления от норм содержания со смещением зоны перекатывания к острию остряка. Распространены дефекты у путевого рельса по рис.ДХ.44.2, выщербины (рис.11.2) по переводной кривой, в 15% случаев по ней отмечен сверхнормативный износ (рис.44.2).

ю

Происходит рост числа основных дефектов, связанный с усталостными процессами, их постепенное укрупнение и углубление при переходе от истирания к хрупкому разрушению, особенно при наличии удара. Меньше дефектов на конечных станциях, где меньше и скорости поездов. Данные статистики показывают недостаточную контактную прочность в узких сечениях элементов переводов.

На основании эксплуатационных наблюдений Бюро пути и статистической обработки материалов получены следующие сроки службы основных элементов стрелочных переводов на промполигоне в млн. т брутто :

- крестовины типов Р50 иР65 марок 1/9 и 1/11 без наплавки.......50-60,

с одной-двумя наплавками......................................80-100 ,

-кривой остряк ОР50 и ОР65.........................................................60-90*,

-рамный рельс типов Р50 иРб5 на боковое направление............70-150*,

-прямой остряковый рельс типов ОР50 и ОР65.........................180-200*,

-рамный рельс типов Р50 и Р65 по прямому направлению..:....200-220*,

-переводные брусья.......................................................................200-220,

-щебёночный балласт.........................:.........................................200-250 ,

* - с термообработкой.

С учётом одиночной смены деталей общий срок службы переводов на линиях с повышенной осевой нагрузкой составляет 200-220 млн. т брутто.

Из-за больших боковых сил сроки службы кривого остряка и прилегающего к нему рамного рельса на промполигоне в 2 раза меньше, чем по линиям МПС, ресурс переводных брусьев уменьшается в 2,5 раза. Остальные элементы имеют снижение ресурса на 40-70% без учёта ремонта. В то же время снижение скоростей по сравнению с кольцом ВНИИЖТа позволяет продлить ресурс на 50% и обеспечить прочность конструкций. По сравнению с дистанциями пути МПС, на промполигоне по стрелкам и брусьям имеет место превышение объёмов работ по отношению к пропущенному тоннажу в 1,5 раза, по крестовинам - в 2, а по конгррельсовому узлу более чем в 3 раза.

Существующие нормативные сроки службы элементов стрелочных переводов на дорогах МПС РФ не ориентированы на эксплуатацию подвижного состава с нагрузками 250-300 кН/ось. Для участков МПС с перевозками руды и промышленных железных дорог по публикациям о кольце ВНИИЖТа и НИР ЛИИЖТа по ПО «Апатит» и Норильскому ГМК путём интерполяции данных по ресурсу целесообразно дополнить таблицы коэффициентов.

п

Коэффициенты для стрелок(в числителе - Р50, в знаменателе -Р65) Таблица 1.

Осевая нагрузка ГррсшпряжСняость ГСГ^ ), млн. т км брутто на км в год *

P~0V), т/ось <15(7,5) 15-25(20) 25-50(37,5) 50-80(65) 80-120(100) >120(135)

24-27(25,5) 0,48/0,47 0,52/0,50 0,56/0,56 _ /0,69 _ /0,81 _ /0,87

27-30(28,5) 0,40/0,44 0,40/0,44 0,48/0,47 _ /0,53 _ /0,63 _ /0,75

Коэффициенты для крестовин Р50 и Р65,1/9 и 1/11. Таблица 2.

Тип и марка перевода Р 50 Р 65 Р 65 (упрочненные ВВ )

Осевая нагрузка Роо.(Рср ),т/ось 1/9 1/и 1/9 1/U 1/9 1/11

24-27(25,5) 0,55 0,6 0,67 0,67 0,71 0,7

, 27-30(28,5 ) , 0,5 0,5 0,51 0,5 0,53 0,52

В третьей главе представлены результаты динамических испытаний на стрелочных переводах и сделан расчёт модуля упругости основания по осциллограммам в разных сечениях по длине перевода.

Динамические испытания на промполигоне в 1978 и 1989 годах показали, что на боковое направление стрелочных переводов Р50 и Р65 при скорости 25 км/ч реализуются боковые силы от колёс думпкаров до 108 и 137 кН, а напряжения в кривом остряке OP5D достигают 293,5 МПа при изноое 1,8-2,2 мм, что больше [ск}=275 МПа и требует снижения скорости по ним до 15 км/ч.

Линии, соответствующие кромочным напряжениям, в зонах пиков являются в первом приближении линиями влияния осей тележки, которые находятся над сечением. Проекция пика равна : XllAT -Х^д^ -¿HATтелЕЖЕК ..

^осцкял.тележек

Тогда ; U=4EJk,МПа.

4л

Полученный модуль упругости основания перевода 30,9-80,5 МПа существенно больше средних значений для пути с деревянными шпалами на перегоне - 26-29 МПа, что связано с большей жёсткостью брусьев, лучшей их подбивкой и с влиянием пути другого направления как анкера. Для компенсации повышенной жёсткости в зоне крестовиниого блока желательно применение резиновых прокладок толщиной 10-14 мм со сферическими полостями, рекомендованных БелИИЖТом для снижения динамических, сия, действующих на рельсы.

В четвёртой главе рассматриваются существующие методы определения контактных напряжений и намечены пути решения задачи для зон перекатывания переводов. Важность этих работ связана с переходом на тяжёлый

тип ВСП, приведшим к повышению жёсткости, динамических нагрузок и к интенсивному дефекгообразованию по контактно-усталостным причинам.

Большой вклад в решение контактной задачи внесли Г.Герц, М.Губер, С.Фукс, Г.Лоренц, Л.Феппль, Б.С.Ковальский, А.Ц:Динник, С.П.Тимошенко, В.Л.Бидерман, Р.Штрибек, В.Н.Трейер, Г.Оппель, М.М.Саверин. Проблему практического расчёта контактных напряжений в рельсе подробно исследовал Н.М.Беляев. Из современных исследований необходимо отметить работы ШНШаермана, НЛМусжепишвили, АИЛурье, МЗ.Народецкого, Н.А.Кильчев-ского, сотрудников ВНИЙЖТа Е.А.Шура, В.Л.Порошина, С.А.Колотушкина, Г.А.Тарнопольското, ЛИИЖТа - асп. Ж.Ж.Момбо, профБ.Ф.Яковлева, определившего на моделях из эпоксидной смолы коэффициенты доя учёта приближения боковых граней, микронеровностей, близости радиусов поверхностей.

Для сравнения с результатами по новым методикам приведён расчёт по Герцу-Беляеву для контактной зоны остряка при нагрузках 50; 100; 150 кН на колесо в сечениях 23 и 73 мм, где определялись контактные площадки. Кривые контактных напряжений Oi в этих условиях получили по сравнению со стандартными выпуклость на уровне z=l мм по вертикальной оси площадки OZ. Радиус поверхности катания г=0,3 м обеспечивает контактную прочность даже ослабленного сечения до нагрузок 150 кНУколесо, а для г=0,08 м условие прочности нарушается в случае близости края уже при Р=50 кН. Следует сохранять радиус г=0,3 м за счёт шлифовки и закалки на глубину 10-15 мм.

В пятой главе рассмотрены варианты определения контактных напряжений в зонах перекатывания стрелки и крестовины с помощью упруго-пластических задач и упругого конечноэлемейтного анализа по программам СПбГТУ. Использованы условия плоского напряжённого состояния и задана функция нагрузки, так как в при вытянутой площадке контакта на длинном элементе справедлива гипотеза плоских сечений с одинаковой нагрузкой по контуру, а при плоской поверхности уоовика, изношенных сердечнике и остряке реальная функция напряжений близка к равномернораспределённой. Это, однако, ограничивает зону расчёта контактных напряжений глубиной 58 мм. Методики позволяют определить напряжённо-деформированное состояние по всему сечению контактной зоны, а не только по вертикальной оси.

Распределение напряжений в контактной зоне сердечника или остряка в узких сечениях можно получить, решив задачу о нагружении острия клина

сосредоточенной силой (задачу Митчела) или нагрузкой по верхней грани (задачу Прандтля) - рис.2.

Для усовика крестовины, рамного рельса применима расчётная схема близкого к прямоугольному клина, загруженного по верхней грани равно-мернораспределённой нагрузкой (задача Соколовского). Согласно исследованиям Л.Прандтля, для него пластическое течение начинается при нагрузке Рпред.-2-Ts Средний предел текучести для неупрочнённой стали

марки 110Г13Л равен 425 МПа. При уклоне боковых граней 1:10 величина угла y=arctg(l/10)=0,ll рад.

г,=£х„/^=425/1,73=245 МПа, ртА=2 т/2+^=2 245(1+0,11)=545 МПа.

I р «

Для контакта то линии с давлением р0(тах) = 0,418 J 10" Jvffla, где bi - пшрина полосы контакта, м; R - радиус колеса по кругу катания, м; определена нагрузка начала интенсивною смятия сердечника в сечении 20 мм РЯЙК=77 кН/кшесо, что можно использовать при упрочнении его на заводах или на малодеятельных путях. Предельное состояние близкого к прямоугольному клина возникает при нагрузке Рпр~ т,(2+4у- я).

Задачи Соколовского основаны на решении дифференциальных уравнений с учётом упрочнения как т=к f ,где k,n=coosL Общие зависимости доя

í(d) ХР '

остроугольного клина:ст= -2г = -2ДР——-,е„-~Ев =-у = -(—У g(6)\

Р кр

где t(Q)=g(6)n, для прямоугольного клина с равномернораспределённой нагрузкой: ер=^-(ар-аУ, se=Z-(og-0>, сг = —+а*+СУ' = dps(0)-pl 2 , где ¿Г ¿T 3

ГсиНа-p/kfm - интенсивность деформаций, тКас.—а р((в) -напряжений, а а - расчётный параметр по t(0)=l, к и ц - константы упрочнения, t и g -

14

функции напряжений и деформаций за пределом упругости.

Распределение контактных напряжений сх, сгу, тХу в усовике по теории упругости представлено на рис.3, по задаче Соколовского с учётом пластических деформаций и упрочнения - на рис.4.

В упругой задаче для сердечника напряжения су достигают 1400 кгс/см2 при Ьсеч. =2 см и Р=30 т. Для упруго-пластической задачи при к=1, п=0,5 получены до 20% меньшие значения ах,су, согласующиеся в переходной зоне.

Для усовика распределение напряжений сложнее, при Р=5 т => рь= =4200 кгс/см2, по теории упругости они составляют:стх=103-4164 кгс/см2; сту=0-637 кгс/см2; тху=103-475 кгс/см2. На поверхностях клина наблюдаются максимумы сх, на боковой грани также максимумы сгу,тху , а по биссектрисе напряжения ах,гху минимальны. При нагрузке Р=30 т и учёте пластичности по граням клина а-х> 10000 кгс/см2 со скачком сту у поверхности контакта. Области остаточной деформации прилегают к граням, а вдоль биссектрисы угла находится упругая зона. С помощью коррекции напряжений фиктивной нагрузкой получено более плавное снижение сх до 1241 кгс/см2 с переходом к упругой зоне при сх=3000-5000 кгс/см2. Другие компоненты имеют экстремумы напротив границы нагрузки на глубине 0,4 мм су=2605 кгс/см2, тху=-4372 кгс/см2 и по боковой грани на уровне 1,2 см сгу=-1563 кгс/см2, тху=1511 кгс/см2.

Наличие двух опасных зон для усовика - верхней части грани и границы полосы соответствуют наблюдаемым здесь трещинообразованию и смещению металла. Простой алгоритм расчёта задач, учёт пласпиносга с упрочнением, реальных размере® площадки, возможность варьирования геометрическими параметрами и нагрузкой позволяет упростить проектирование сечения под заданную нагрузку, наметить области упрочнения ТВЧ или взрывом.

Для определения минимально допустимой площадки контакта целесообразен расчёт эквивалентных касательных напряжений 2тэкв=стх-Су, которые не должны превышать предел контактно-усталостной прочности. Так нагрузке Р=20 т/колесо соответствует предельная ширина сердечника крестовины В5=20 мм, Р=25т-Вз=27 мм, для усовика при Р=30 т минимальная длина полосы контакта по условию прочности - В$=22 ми. Исходя из этого, для типовых конструкций зону перекатывания рационально проектировать в сечении сердечника 25-30мм, что соответствует предельным нагрузкам 23-25 т.

Р=?500к%н1 ;В=2см ;П.-Ю ; НАПРЯЖЕНИЙ В К^«1

РЛВНОИЕРКоРАСПРЕШеИНМ АЛКНЛ ПОКОСИ ПОКМОТЕкЬ ^мнл нлгругкА по полосе контакт бокойои гелкк

Рис.3 Распределение напряжений в у совике по теории упругости от отрезка равномернораспределённой нагрузки.

р =30 Уколесо в=2си И = 10

■с

НАПРЯЖЕНИЯ В КГ%М2

И 2:1

ЖНШЖГГЛТ

-5а«в\ 0 -2000

"ПЛАСТИЧЕСКАЯ ЗОНА

юоо

11=10 •'■НАПРЯЖЕНИЙ в

Рис,4 ' Распределение напряжений в усовике по теории упруго-пласти ческкх деформаций от отрезка. равномернораспределённой нагрузк

•500 О

Ввиду сложности точных аналитических методов расчёта в зоне боковых граней, трудоёмкости и ограниченности опытов предлагается использовать метод конечных элементов (МКЗ). В МКЭ применены квадратичные восьмиузловые изопараметрические элементы с удовлетворением, условий неразрывности перемещений и равновесия в узлах и интерполяцией через полином типа йгв+а^+я^у+аздуК...... Ширина площадки контакта соответствует поперечной оси эллипса или полосы контакта с учётом опытных данных. На ПЭВМ получены поля напряжений и деформаций для поперечных сечений крестовины, остряка с рамиьгм рельсом на упругом основании, их отдельных верхних частей (рис5,6) и полос, цилиндров для сравнения.

При симметричной нагрузке Р=30тна рельс тэкв.=400 МПа, в зонах перекатывания для остряка с рельсом - тЗКв.=520 МПа, а у сердечника с двумя свободными гранями - тэкв=860 МПа. По усовику максимумы ах,<Уг >Тху и резкий скачок напряжений наблюдаются у границы приложения нагрузки.

У трети расчётных схем - при малой площади контакта и неравномерном распределении нагрузки по контактному пятну, при несимметрии загру-жения по сечению и наличии поперечной касательной силы не соблюдается условие [стку]£2тжв.=<Тэкв. При торможении с применением песка (ц>0,15) и Р=30 т тжв возрастает до 1440 МПа, смещаясь к краю, стх мах могут превышать су мах, выходящие на боковую грань. При концентрации нагрузки у боковой выкружки в сочетании силой Рдин =45-75 т тэкв достигают 17003400 МПа резко растут ох» тху. Параболическая зависимость р, по сравнению с равномернораспределённой увеличивает 01 мах в 2 и более раз, а ох - в 4 раза, боковая сила Н=0,3-0,6Р вызывает рост напряжений тХу, и появление максимума стх. Совместное действие этих факторов увеличивает напряжения в 3-4, а Стх в 7 раз по сравнению с равномерной нагрузкой по оси сечения.

Напряжения тх\=ухуС (в - модуль сдвига, МПа) при Рдин>30 т, контакте по выкружке или поперечном смещении колёс достигают 1900 МПа, приводя к развитию выщербин. Наличие упругого основания обуславливает увеличение стг на 10% и снижение в отдельном случае тэкв. с 575 до 350 МПа.

Если "луковица напряжений" удалена от боковых граней, она находится в состоянии всестороннего сжатия, препятствующего зарождению и ]разви-тию дефектов. В связи с этим предлагается придавать при изготовлении и

pactwmmxue nano«em<u nm hjrnrak» P « H k1 cctotk

¡"616.4 -5313 -444.2 -358.1 -272.1 -185,0 -99.9 -!

PHO.5.1

; 2D lii 19?TT

Postprocessor

FEA.FPS TOI 02 [931

Phc.5.5

Распределение напряжений в изношенном сердечнике при крае рой нагрузке,

i If Aui-. lû^T

Postprocessor

; Deformed Structure

X !

ОРИЕНТАЦИЯ 04ЕЙ 6 ЗМЛЧАХ

МКЭ

Рис .6.1

Stress Si

v 01 02 1-Я)

Stress 5s ЩшпепП

2I7.Î3

187.00

150.20 Average Value

125.40 xl - 24964

9«1 /1 - 33.555 '

ез.м x2 - 24.S64 ■'

33.01 7Î- 30 885'

2.21 S* - -7.995

-28.59

-55JS

-00.18 Wl -90.18

i 10 Aug 1995 I

Postprocessor

FEA.FPS

-77.» -628 -47.8 -318 -17.8 -2.7 Puc.G.S

поддерживать шлифовкой двух-грёхрадиусное очертание поверхности катания сердечника крестовины и остряка, сделав их более выпуклыми, как рельсы в США и Канаде (рис.Ю.б). Необходимо дифференцированное упрочнение по центру площадки контакта на глубину не менее 5 мм и у рабочей боковой выкружки таЗ мм, что достигается изменением ТВЧ или толщины слояВВ при использовании взрыва.

В шестой главе анализируется изменение размеров контактных отпечатков по остряку и крестовине, по опытным размерам площадок, величине смятия a=a2/(2R), где а - продольная полуось эллипса, R - радиус колеса, м; и условию пластичности Кулона с учётом графика a¡=a„4+(e¡-^Ej<of

за пределами упругой работы произведена корректировка напряжённо-деформированного состояния по вертикальной оси контактной зоны. Здесь спи - предел пропорциональности, uj - предел текучести.

В рельсовой лаборатории установлен секторный пресс (R=0,6 м) с давлением до 3000 т, позволяющий получить контактные отпечатки. Проводилось статическое загружение элементов с подкладкой копировальной и фотобумаги. Применялся также вставной отрезок вагонного бандажа с R=0,475 м и коничностью 1:20. Экспериментальный материал представляет собой части прямого остряка типа ОР65 и отрезок крестовины марки 1/9.

Произведено более 110 загружешш остряка в сечениях 23,37,73 мм и крестовины от сектора и через бандаж при нагрузке 1-5-10-15-20-25-30 т, имитирующей динамическую силу (рте.9). Для расчёта напряжений на торцах элементов сняты поперечные профили, методом хорд установлены радиусы закруглений, оказавшиеся меньше проектных в узких сечениях, а в полном - больше.

Отпечатки контакта оказались больше расчётных в 1,5-4,5 раза, особенно при нагрузках 1-5 т от колеса, что связано с микронеровносгями. Для сечений 23-37 мм с большей деформируемостью при повышенных нагрузках преобладают прогибы элементов и пластическое смятие Ощ, составляющее 6070% от общей величины otea. С увеличением силы Р для них реальное смятие растёт гораздо быстрее теоретического, быстр» в 2 раза ,чемв полном сечении.

Уточнение напряжений по опытным площадкам возможно при представлении неявно выраженной площадки текучести стали в виде линии под некоторым средним углом к горизонтали (рис.7). Учёт пластических^ деформаций производится путём определения условного модуля Ei«Eo по относительным остаточным деформациям.

;

Рис.7. О

ъ=Е\г

зона пластических деформаций

чт=Еое - зона расчётов по теории упругости

► £

В сечениях остряка 37-23 мм при повышении нагрузки быстро увели чивается большая полуось эллипса контакта, что связано с уменьшением не сущей способности при сужении элемента. Малая полуось возрастает к пол ному сечению в соответствии с ростом радиуса поверхности остряка от 38 д> 454 мм. Эксцентриситет эллипса уменьшается с 0,9-0,97 в сечении 23мм Д( 0,15-0,7 в полном. По графику зависимости смятия от ширины сечени а<,б^Г(ЬсЕЧ.) при Р=10-25 т и г»70 мм обнаружено резкие изменения смяти Ооб. в сечениях 23-37мм и далее, где начинает выполняться условие близост грани проф.В.Ф.Яковлева. В сечении остряка 23 мм уже при нагрузке 5 т о сектора контактная площадка выходит на нерабочую грань.

Для корректировки вертикальных деформаций использован коэффициент кк- отношение опытного и теоретического смятия - при Р=1-5 т равно 4-7 за счёт неровностей, при нагрузках 5-25 т изменяющееся от 1,5 до 3,{ Распределение аш(ак) - коэффициентов влияния условий контакта (боковы граней) проф.В.Ф.Яковлева для повышенных нагрузок может быть дополнен

Р(кк) Р(ашУ

где ДащЩкк)- эпюры коэффициента по оси кшткгаой зоны на глубину 8 мм. Подготовительный этап корректировки напряжений включает :

1)расчёт теоретических размеров площадок контакта по Герцу-Беляеву;

2)опыты с определением размеров площадок а,Ь, радиусов поверхности по хордам;

3)получение графиков коэффициента кк в зависимости от силы Р и отношения полуоси(ширины) площадки к расстоянию от неё до грани Ь'/В' (рис.8)

учётом пластических деформаций через к*:

кг =аш(ак)-

ь

Рис.8.

В начале основного этапа выполняются :

20

В

)расчёт напряжённо-деформированного состояния элементов по методике Герца-Беляева с использованием опытных данных по размерам площадок; Определение коэффициента корректировки деформаций для вертикальной оси кг по опытным графикам к,Н[Ь'/В') и эпюрам ащ(аК)г проф.В.Ф.Яковлева; Определение среднего модуля деформации за: пределом упругой работы Е] для точки, где нет резких колебаний напряжённо-деформированного состояния;

_ СТ1 , у^х-*,) . . л,„ л.

: -—+—-----> яг- /зсгг+^мм, ог -оъЧ мш),

Ь Ь.\ ь

■С I

Ь1 = ——^ ^ ; а^пк - меньшее напряжение из ох и ау.

Е ~

Корректировка напряжений сводится к трём пунктам : Определение деформаций и напряжений по теории упругости, но с коэффициентами кг, полученными при сложении эпюр аш(«к) и )выделение упругой и пластической компонент относительной деформации $ по условию Купона 0| шх^зСп+с?! ит путем интерполяции, корректировка Бь )расчёг скорректированных напряжений, учитывающих близость края и пластичность металла, путем суммирования упругой й остаточной компонент при коэффициенте поперечных деформаций за пределами упругой работы У]=0,4.

г'-Г Е (*' , + Л Е1 , ^«о+^+^о)

Три Р=250 кН и учёте пластитаости в сечении остряка 23 мм величины наряжений больше на 15-20°/^ ст2 достигает 3100 МПа, при малых силах из-за еровностей значения ^¡(т;) будут меньше, чем по упругому расчёту. Попереч-ая компонента имеет спрнцательный максимум су-628 МПа при Р-^100 кН. На по-ерхносш касательные напряжения ту^ равны 1953 МПа, близки уровни о^и ах-

Для сечения сердечника 20 мм при силе 25 т на глубине г=\ мм, соот-етстствуюхцей максимуму гг , имеет место высокий уровень напряжений 'х мах и сту мдх, а при г=5мм туг>[стку] без учёта упрочнения. Вследствие лияния боковых граней на поверхности практически отсутствует рост по-:еречной компоненты ау, но знак её не меняется. По сравнению,с остряком лияние края и пластичность проявляются у поверхности почти рдновремен-:о при силе до Ют, вертикальная составляющая затухает медленнее, на глубине охраняется уровень касательных напряжений 740-1100 МПа. Нормальные

напряжения по предложенной методике в 1,5-2 раза больше, чем по В.Ф.Яковлеву, но не превосходят 2637 МПа при Р=25т (табл.3).

Итоговые контактные напряжения по сердечнику (т^^г-оО- Таблица 3.

напряжения аг, МПаприР.кН <7х,МПа при Р,кН (Ту,МПа при Р.кН Ххг при Р,Ш ,МПа при Р,кН

г, мм Р=50 Р= 100 250 Р=50 100 Р= 250 Р=50 Р= И» Р= 250 Р=50 Р= 100 250 Р=50 100 250

0 683 1205 1726 458 763 1097 443 543 571 225 442 629 240 662 1155

1 740 1411 2637 343 741 1562 349 782 1715 397 670 1075 391 629 922

3 569 1054 2358 156 510 1409 92 411 1242 413 544 949 477 643 1116

5 407 835 2090 «0 335 1136 15 246 988 327 500 954 392 589 1Ю2

8 243 399 1470 25 41 726 -7 -5 634 218 358 744 249 404 836

Проведённые расчёты контактных напряжений подтверждают важность учёта пластических деформаций при повышенных нагрузках и связь областей реализации эквивалентных касательных напряжений со смятием металла у боковых граней и зоной появления трещин на глубине контактной области.

В седьмой главе определена годовая эффективность комплекса мер: удаления боковых граней от контактной зоны по радиусу с регулярной шлифовкой остряка и сердечника крестовины, как это производится в США для рельсов, периодической лубрикации поверхности катания в зоне перекатывания крестовины полутвёрдой графито-молибденовой смазкой, укладки дополнительных прокладок под крестовиной. По методике расчёта для ресурсосберегающих технологий (1995г.), увеличивающих срок службы крестовин на промполигоне с 3 до 5 лет:

Зг д С6„(К-1)-С^ = 9100(1,67-1) - 2526 = ?()8руб ш 1перевод

вр ^

Обоснована эффективность переноса проектного перекатывания в сечения элементов 35-50 мм , в сочетании с упшрением бандажа на 20 мм для строящейся замкнутой сети, подобной промполигону, а также использования для отдельных переводов сборно-рельсовой крестовины с перекатыванием гребня колеса через обычный рельс.

Основные выводы и рекомендации по результатам исследования.

1.Для стрелочных переводов при нагрузках 250-300кН/ось возникают особые условия работы с резким возрастанием" упругих и остаточных деформаций, общих и местных напряжений, обуславливающие снижение скорос-

21

Элементы ñ сечений контакта по крестовине серии опытов. 1/ -поперечные уклоны '■ '. поас-руносту цтанич

'"С'ЕРЛ.^н^ик С€Г

Усо^лк У 5 И ССР,

МАТЕМ. Ц,ЕИ"ТР СЕКТОР R = 0,6M

'Сердечник С2. ■

сеч. ао мм СЕКТОР R. = 0,6M

Í.H4.20MM Ж СЕР. СЕКТОР R=0,6M

Рис. 3 Опытные контактные площадки на крестовине.

(Л Рекомендуемые техно^огимескйе ^гропрчятия г нвеличиваю-' fh.MM ср0< азжеы элементов. , Ь зависимости от этапа

' РАБОТЫ . КОНСТРУКЦИЙ ПЕРЕЬО&ЭВ

тЕДЭДГКТММИИ MMttCn НА кллгксдпмльос пяах

Т.МЛИ т 6РЗТТО

гоо

о 50 loo ¿So

S) Поверхности кмлния ^аементоз стрелочных гтереВодлв,

ИЗМЕНЁННЫЕ ^ЛЯ УДАЛЕНИД КОНТАКТНОЙ Г7Ло[4,А&кй ОТ БОКОВЫХ ГРАНЕЙ

38

z=ioo

Рис.10

ОСТРА К , СЕЧЕНУЕ 20 ММ

асовик крестовинь( (

сечение 35 ММ

тей до 15-50 км/ч. ;

2.Повышенные нагрузки вызывают рост износа элементов переводов за счет смятия при пропуске первых 20 млн. т брутто до 6-7 мм (по крестовине). Процесс износа удовлетворительно аппроксимируется выражением И^ат/г+ЪТ+сТ*, 1 . учитывающем выкрашивание перенаклепанного металла, ускоряющееся в 1,5-2 раза по сравнению с равномерным абразивным истиранием.

3.С помощью упруго-пластических задач и МКЭ установлены зоны неблагоприятного напряжённо-деформированного состояния элементов перевода, где могут возникать трещины и сплывы металла, интенсивно растущие и приводящие в негодность конструкции быстрее, чем увеличивается осевая нагрузка.

4.Определение контактных напряжений по отпечаткам и наблюдения указывают на рост пластических деформаций в вертикальном и поперечном направлениях при увеличении нагрузки или приближении боковых граней, особенно на глубине 1-3 мм с распространением га всю контактную зону.

Дополнительные возможности продления ресурса элементов переводов:

1.Опробованные меры. Легирование Сг,Уа,Се. Упрочнение металла накаткой колесом или взрывом. Наплавка в холодную погоду с вышлифов-кой трещин, с напылением раскалённого порошка ЮТе. Дополнительный припуск на наклёп при малых скоростях движения и использовании "траекториальных допущений".

2. Меры по снижению динамической нагрузки на ослабленные сечения. Укрытие острия кривого острякового рельса путём уширения колеи до 5 мм за счёт изгиба наружу прямого рамного рельса. Использование косых стыков при значительном преобладании одного из направлений движения. Применение на главных путях крестовин типа Р65 марки 1/11 с поворотным сердечником.

3. Возможное™ по улучшению свойств контактной зоны. Укладка новых переводов и крестовин на 1-2 года в малодеятельные пути для постепенного упрочнения и приработки к колёсам подвижного состава (рисЮ.а). Отжиг поверхности катания с медленным отпуском для закатывания мелких дефектов металла.

Основные положения диссертации опубликованы в работах :

1. Петров А.Ю. Методы решения контактной задачи "колесо - рельс": Тезисы на Неделе науки./ ПИИТ. - СПб,1993.

2. Боровков А.И., Петров А.Ю. Конечноэлементное исследование напряжённого состояния системы "Колесо-рельс" при заданной границе контакта: Тезисы к 3 международной конференции по проблемам прочности на транспорте./ ПГУПС. - СПб, 1994.

3. Петров А.Ю. Состояние металлических частей стрелочных переводов при регулярном обращении поездов с осевыми нагрузками 250-300 кН./ ПГУПС. - СПб, 1997 - 17 е.- Библиогр.: 10 наим. Деп. в ЦНШТЭИ МПС 24.07.97, N6107-Ж.

Подписано к печати 17.05.2000 г. Усл. п.л. 1,5 Печать офсетная

Бумага для множит, апп. Формат 60x84 1/16

Тираж 100 экз. Заказ № £"3.5".__

Тип.ПГУПС 190031 С-Петербург, Московский пр.,9

ВВЕДЕНИЕ.

1 .ХАРАКТЕРИСТИКА ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ УСЛОВИЙ РАБОТЫ

ПЕРЕВОДОВ ПРИ ПОВЫШЕННЫХ ОСЕВЫХ НАГРУЗКАХ.

2.ОСТАТОЧНЫЕ ДЕФОРМАЦИИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ СТРЕЛОЧНЫХ ПЕРЕВОДОВ И ИХ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЙ РЕСУРС.

2.1.Анализ состояния основных частей стрелочных переводов при повышенных осевых нагрузках.

2.1.1.Геометрические параметры содержания переводов.

2.1.2 .Износ основных частей переводов и его прогнозирование.

2Л.З.Машинная обработка информации по износу в зонах перекатывания.

2.1.3.1 .Анализ графиков износа с помощью математической статистики.

2.1.3.2.Получение зависимостей Н=:Г(Т) по данным полевых измерений.

2.1.4.Дефектность стрелочных переводов.

2.2.Пути определения эксплуатационного ресурса стрелочных переводов при повышенных осевых нагрузках.

2.2.1.Сроки службы элементов переводов.

2.2.2.Возможности определения ресурса основных частей перевода с учетом эксплуатационных факторов.

3.ДИНАМИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ НА ПУТЯХ ПРОМЫШЛЕННОГО ПОЛИГОНА.

3.1 .Основные результаты.

3.2.Определение модуля упругости основания перевода.

4.СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАСЧЁТА КОНТАКТНОЙ ЗАДАЧИ "КОЛЕСО-РЕЛЬС".

4.1.Обзор методов определения напряжений и деформаций в контактной зоне рельса.

4.2.Расчёт напряжённо-деформированного состояния острякового рельса по методике Герца- Беляева- Яковлева.

4.3.0 перспективах задачи расчёта контактных напряжений в элементах стрелочных переводов.

5.ЧИСЛЕННЫЕ МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ КОНТАКТНОЙ ЗАДАЧИ В

ЗОНАХ ПЕРЕКАТЫВАНИЯ СТРЕЛОЧНЫХ ПЕРЕВОДОВ.

5.1.Применение упругих и пластических задач о плоском клине для оценки напряжённого состояния контактной зоны элементов стрелочных переводов.

5.1.1 .Общие положения.

5.1.2.Расчёт задачи давления колёсной нагрузки на сердечник (остряк) стрелочного перевода с помощью решения плоской задачи Митчела об остроугольном клине по теории упругости.

5.1,3.Задача о сжатии плоского клина силой, направленной вдоль его оси симметрии, по условиям Соколовского: при наличии пластических деформаций и постепенного упрочнения материала, как расчётная модель контактной зоны сердечника крестовины стрелочного перевода.

5.1.4.Решение задачи Прандтля о пластической деформации усечённого клина для определения предельного состояния сердечника крестовины.

5.1.5.Использование задачи об упругой деформации близкого к прямоугольному клина под действием равномерно-распределённой нагрузки, приложенной вдоль одной из боковых граней, для определения напряжённого состояния усовика крестовины.

5.1.6.3адачао сжатии плоского клина равномернораспре-делённой нагрузкой, нормальной к его верхней грани, при наличии пластических деформаций и упрочнения материала, как расчётная модель контактной зоны усовика крестовины стрелочного перевода.

5.1.7.Решение задачи о пластической деформации прямоугольного клина с равномернораспределённой нагрузкой вдоль одной из его граней для определения предельного состояния усовика крестовины.

5.1.8.Применение фиктивной нагрузки за пределами полосы контакта для коррекции расчёта напряжённо-деформированного состояния контактной зоны.

5.1.9.Анализ результатов расчётов.

5.1.9.1 .Оценка напряжённого состояния.

5.1.9.2.Сравнение данной методики и результатов с другими способами определения напряжений и деформаций.

5.1.9.3.Возможности практического использования результатов.

5.2.Применение конечноэлементного анализа к решению контактной задачи на стрелочных переводах.

5.2.1.Методика конечноэлементного исследования напряжённого состояния элементов стрелочных переводов под колёсной нагрузкой при заданной границе контакта.

5.2.2.Результаты конечноэлементного расчёта системы колесо - элемент стрелочного перевода".

5.2.2.1 .Общая характеристика исследования. Пробная группа задач.

5.2.2.2.3адачи контакта вне зоны боковых граней.

5.2.2.3.3адачи контакта по крестовине с упрощённым очертанием.

5.2.2.4.Контактные задачи для крестовины стрелочного перевода в сечении сердечника 20 мм.

5.2.2.5.Контактные задачи для стрелки в сечении остряка 20 мм.

5.2.2.6.Контактные задачи для верхних частей сердечника и усовика крестовины на жёстком основании.

5.2.3 .Анализ результатов.

5.2.3.1.Анализ напряжений в контактных зонах элементов.

5.2.3.2.Сравнение методик и результатов расчёта МКЭ с данными Герца- Беляева и другими вариантами расчёта.

5.2.3.3.Практическое использование расчётов.

6.ПРИМЕНЕНИЕ КОНТАКТНЫХ ОТПЕЧАТКОВ К ОПРЕДЕЛЕНИЮ НАПРЯЖЁННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ

КОНТАКТНОЙ ЗОНЫ КОНСТРУКЦИЙ С УЧЁТОМ ПЛАСТИЧНОСТИ И БЛИЗОСТИ БОКОВЫХ

ГРАНЕЙ ЭЛЕМЕНТОВ.

6.1 .Методика проведения лабораторно-экспериментальных работ по получению отпечатков контакта железнодорожного колеса с элементами стрелочных переводов.

6.2.Получение и анализ контактных отпечатков для острякового рельса.

6.2.1 .Обработка данных по поперечным сечениям остряка.

6.2.2,Обработка данных по контактным площадкам.

6.2.2.1.Вычисление опытных и теоретических параметров.

6.2.2.2.0бщий анализ контактных площадок.

6.2.3.Анализ контактных отпечатков по нагрузке и геометрии сечения.

6.2.3.1 .Методики дальнейшей обработки первичных данных.

6.2.3.2.Определение зависимостей параметров площадок контакта от нагрузки методом наименьших квадратов.

6.2.3.3.Сопоставление контактных площадок по остряковому и по обычному рельсам.

6.2.3.4.Графики зависимостей параметров отпечатков от нагрузки и ширины сечения поверху.

6.2.3.5,Определение коэффициента увеличения вертикальных деформаций Кк по отпечаткам и особенности его применения.

6.3.Расчёт напряжений и деформаций в контактной зоне острякового рельса по опытным площадкам контакта с учётом пластичности.

6.3.1 .Методика расчёта напряжённо-деформированного состояния элементов пути по контактным площадкам.

6.3.2.0пределение контактных напряжений и деформаций в узких сечениях остряка по отпечаткам для нагрузок 1;5;10;15;25 т от колеса с использованием условий деформации за пределами упругой работы металла.

6.3.2.1.Характеристика задачи.

6.3.2.2.Предварительный расчёт напряжённо-деформированного состояния по методике Герца- Беляева с учётом опытных данных.

6.3.2.3.Определение и подбор корректирующих коэффициентов для острякового рельса по данным увеличения вертикальных деформаций и опытам проф.В.Ф.Яковлева. Корректировка деформаций и напряжений в первом приближении.

6.3.2.4.0рпеделение условного модуля деформации за пределами упругой работы Е].

6.3.2.5.Корректировка напряжённо-деформированного состояния контактной зоны остряка с учётом пластичности.

6.3.3.Анализ результатов расчёта.

6.3.3.1 .Оценка полученного напряжённо-деформированного состояния.

6.3.3.2.Сравнение предлагаемой методики и расчётов с другими способами расчёта напряжений и деформаций в контактной зоне.

6.3.3.3.Возможности применения предлагаемой методики.

6.4.Получение, анализ контактных отпечатков и расчёт напряжённо-деформированного состояния крестовины с учётом пластичности.

6.4.1.Обработка данных по поперечным сечениям крестовины.

6.4.2.0бработка данных по контактным площадкам.

6.4.2.1.Вычисление опытных и теоретических параметров.

6.4.2.2.0бщий анализ контактных площадок.

6.4.2.3.Определение коэффициентов увеличения вертикальных деформаций Кк для крестовины.

6.4.3.Расчёт контактной задачи для сердечника крестовины по методике Герца- Беляева- Яковлева.

6.4.3.1.Определение параметров контактной задачи.

6.4.3.2.Расчёт напряжений для сердечника крестовины в сечении 20 мм на нормальную нагрузку.

6.4.3.3.Анализ напряжённо-деформированного состояния в контактной зоне сердечника крестовины.

6.4.4.Определение контактных напряжений в узких сечениях сердечника по отпечаткам для нагрузок 5;10;25 т от колеса с использованием условий деформации за пределами упругой работы металла.

6.4.4.1 .Предварительный расчёт контактных напряжений по методике Герца- Беляева с учётом опытных данных.

6.4.4.2.0пределение и подбор корректирующих коэффициентов для сердечника крестовины по увеличению вертикальных деформаций и опытам проф.В.Ф.Яковлева Корректировка деформаций и напряжений в первом приближении.

6.4.4.3.Определение условного модуля деформации за пределами упругой работы Ej.

6.4.4.4 .Корректировка напряжённо-деформированного состояния контактной зоны сердечника крестовины с учётом изменения предела текучести.

6.4.4.5.Выводы.

7 .ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕК1ИВНОСГИ ПРЕДЛОЖЕНИЙ ПО УВЕЛИЧЕНИЮ ЭКСПЛУАТАЦИОННОГО РЕСУРСА

КРЕСТОВИН ПРИ ПОВЫШЕННЫХ ОСЕВЫХ НАГРУЗКАХ.

Железнодорожный транспорт в Российской Федерации является основным связующим звеном экономики. На него приходится около 70% грузовых перевозок и 50% пассажирооборота в пределах страны.

В связи с развитием рыночных реформ и наличием проблем этого переходного этапа перед железными дорогами стоят задачи экономии ресурсов, с одной стороны, и повышения производительности труда - с другой. Экономичность подразумевает долговечность конструкций, минимизацию затрат на их производство и установку, а также надёжность в эксплуатации. Повышение производительности труда возможно за счёт увеличения провозной способности грузонапряжённых направлений при оптимизации численности персонала даже с минимальными капитальными вложениями - путём полного использования всех ресурсов.

Актуальность. С точки зрения провозной способности дорог привлекательными выглядят мероприятия: увеличение массы поездов, скоростей движения и осевых нагрузок. В то же время следует учитывать падение грузопотоков по всем направлениям и, соответственно, реальных доходов железных дорог, прежде всего направляемых на реконструкцию и модернизацию сети, закупку подвижного состава. Проблема повышенных осевых нагрузок остаётся актуальной на ряде грузонапряжённых ру-довозных направлений и вероятно обострится с ростом потребности в перевозках.

Стоит задача исследовать влияние повышенных осевых нагрузок, особенно на железнодорожный путь, работающий в сравнительно неблагоприятных условиях, где больше возможностей для остаточных деформаций, сильнее проявление природных факторов. В то же время способность элементов ВСП воспринимать динамические силы, особенно по контактно-усталостной прочности, ограничена. Имеющиеся факты указывают на значительное ускорение в тяжёлых условиях накопления остаточных деформаций и дефектообразования.

Стрелочные переводы являются наиболее сложной конструкцией в путевом хозяйстве. Здесь имеются специфические зоны перекалывания, где воспринимающее удар сечение имеет ширину поверху всего 20-40 мм. При этом динамическая сила может достигать значений 30-60 т от колеса. Возникает так называемая "проблема близости краёв сечения" со свободной возможностью деформации металла вблизи контактной зоны.

Пути решения. Проблема воздействия повышенных осевых нагрузок на путь решается, с одной стороны, анализом роста износа и дефектности, а также упругих и остаточных деформаций в процессе эксплуатации, имеющих непосредственное отношение к прогнозу сроков службы элементов. С другой стороны, необходим более точный аппарат расчёта контактных напряжений в ослабленных частях стрелочного перевода, являющихся первопричиной снижения эксплуатационного ресурса остряков, рамных рельсов, крестовин по сравнению с путевым рельсом. Наконец, исходя из полученных результатов, ставится задача поиска конструкций и мероприятий, улучшающих условия эксплуатации и взаимодействия подвижного состава с частями стрелочных переводов.

На линиях МПС уже сейчас допустима осевая нагрузка, составляющая 24 т, а в условиях обращения рудовозных поездов часто имеет место перегруз до 27-30 т/ось. Для исследования более благоприятны специализированные грузовые линии промышленных предприятий с регулярным однообразным грузопотоком. Это облегчает выявление влияния высоких осевых нагрузок на элементы пути.

Решение поставленных задач производится комплексным методом: путём изучения литературы анализируются возможности расчёта; натурные наблюдения дают характеристику эксплуатационных условий и статистику изменения состояния стрелочных переводов; теоретические разработки по расчёту напряжений позволяют прогнозировать их состояние более точно; это проверяется путём динамических испытаний на полигоне, методом контактных отпечатков в лаборатории; определяются слабые и наиболее подверженные дефектам места элементов, которые подлежат усовершенствованию и расчёту по контактным напряжениям ; с помощью ПЭВМ прогнозируется срок службы по износу и дефектам.

Для натурных измерений на пути применялись контрольный путевой шаблон, штангельциркуль, микрометр на специальной раме для измерения износа. В рельсовой лаборатории установлен специальный пресс Армавирского машзавода с давлением до 3000т на сектор колеса Решение статистических и контактных задач потребовало применения ПЭВМ типа PC/AT286486 и программ на языках "Паскаль" и "Фортран".

План. Первая часть диссертации посвящена поиску зависимостей износа и дефектности от эксплуатационных факторов, характеристике работы стрелочных переводов, обоснованию норм и прогнозных сроков их работы при высоких осевых нагрузках. Полученные результаты сопоставляются с аналогичными данными для железных дорог МПС при Р ос.=150-200 кН/ось.

Во второй части рассмотрена теория аналитических и инженерных расчётов контактных напряжений для системы "колесо-рельс". Предложены варианты аналитических и численных методик расчётов для зон перекатывания стрелочных переводов, отличающихся от принятой схемы Герца- Беляева- Яковлева, приведены результаты некоторых из этих расчётов. Кроме этого описаны и проанализированы выполненные на лабораторном прессе исследования контактных площадок и напряжений по отпечаткам на копировальной и фотобумаге, а также динамические испытания, проведённые на тензометрической аппаратуре. Приводится сравнительный анализ теоретических и опытных зависимостей. На основании эксплуатации аналогичных конструкций для опытного применения рекомендованы усовершенствования по снижению интенсивности износа, по упругой переработке динамического воздействия, исходя из оптимизации процессов текущего содержания линий с повышенными осевыми нагрузками. Программы и численные результаты вынесены в приложение.

Научная новизна. Проанализированы интенсивность и особенности выхода из строя ответственных элементов стрелочного перевода при постоянном обращении вагонов с нагрузками 250-300 кН/ось отдельно по геометрическим параметрам, износу и дефектам. Научно обосновано ускорение накопления остаточных деформаций в элементах перевода. Разработаны и проверены методики прогноза износа по полевым данным с помощью ПЭВМ и новые возможности определения срока службы элементов по формуле для дефектности и графикам. Рассчитаны модули упругости основания стрелочного перевода по осциллограммам для кромочных напряжений.

Проведены имеющие определённую теоретическую ценность и практический выход на дефектность расчёты напряжённо-деформированного состояния элементов стрелочных переводов при близости края или узости сечения с учётом пластических деформаций. Экспериментально исследованы контактные площадки в зонах перекатывания остряка и крестовины. Выносимые на защиту методики расчёта контактных напряжений и деформаций по упруго-пластическим задачам, по контактным отпечаткам с учётом пластичности впервые применены для решения данной проблемы, а решение поМКЭ учитывает все многообразие условий контакта для узких сечений переводов.

Расчёты износа и контактных напряжений проведены в частности по прикладным программам автора для ПЭВМ.

Достоверность. Предлагаемые методы определения эксплуатационного ресурса, расчёта напряжений, варианты снижения динамических сил, перераспределения нагрузок, повышения долговечности конструкций основаны на современных теориях механики деформируемого тела и расчёта пути на прочность. Удовлетворительная сходимость результатов теоретических расчётов и опытов как по ресурсу элементов, так и по контактным напряжениям свидетельствует о достоверности исходных предпосылок и материалов экспериментально-теоретических разработок, на которых строятся основные научные положения, выводы и рекомендации диссертационной работы.

Практическая ценность работы заключается в возможности использования её результатов для прогнозирования сроков службы основных элементов переводов по износу и дефектности - оптимально отражает процессы смятия, истирания и перенаклёпа в металле формула к-а у^Г+ЬТ+сТ2. Результаты работы могут использоваться для проектирования поперечных сечений остряка и крестовины, продольного профиля крестовины, зон и глубины упрочнения металла при повышенных осевых нагрузках.

Внедрение в практику планирования ресурса стрелочных переводов новых коэффициентов для вычисления нормативных сроков службы стрелок и крестовин при нагрузках 240-300 кН/ось посредством корректировки соответствующих документов позволит повысить эффективность текущего содержания на многих участках сети. По распределению напряжений и деформаций возможен подбор оптимальных характеристик стали по сечению элемента, обеспечивающих контактно-усталостную, изгибную прочность и упругость.

Апробация работы. В основу диссертации положены исследования, проведённые кафедрой "Железнодорожный путь" ЛИИЖГа на промышленной железной дороге. Автор проводил специальные обследования элементов и опыты в лаборатории института.

Основные положения и результаты работы доложены и получили одобрение на:

- Неделе науки по кафедре "Железнодорожный путь" (ЛИИЖТ,1991г.);

- Неделе науки по кафедре "Строительная механика" (ПИИТ,1993г.);

- Третьей международной конференции по проблемам прочности материалов и сооружений на транспорте (ПГУПС,1994г.);

- заседаниях кафедры "Железнодорожный путъ"(ПГУПС,1994-97гг.).

В трёх омётах по темам НИР для ПО "Апатит", выполненных в 1990-1992гг. с участием автора, даны оценки состояния стрелочных переводов и их эксплуатационного ресурса с рекомендациями. Результаты исследований использованы службой пути Жатдорцеха.

По теме диссертации опубликованы 3 отдельные печатные работы:

1. Петров А.Ю. Методы решения контактной задачи "колесо - рельс": Тезисы на Неделе науки./ ПИИТ. - СПб,1993.

2. Петров А.Ю., Боровков А.И. Конечноэлементное исследование напряжённого состояния системы "Колесо- рельс" при заданной границе контакта: Тезисы к 3 международной конференции по проблемам прочности на транспорте./ ПГУПС. - СПб,1994.

3. Петров А.Ю. Состояние металлических частей стрелочных переводов при регулярном обращении поездов с осевыми нагрузками 250-300 кН./ ПГУПС. -СПб,1997 - 17 е.- Библиогр.: 10 наим. Деп. в ЦНИИТЭИ МПС 24.07.97, N 6107-Ж.

На защиту выносятся:

- анализ износа и дефектности при повышенных осевых нагрузках, методика их прогнозирования и определения эксплуатационного ресурса;

- способы расчёта напряжённо-деформированного состояния контактной зоны элементов стрелочного перевода аналитическими и численными методами теорий упругости и пластичности;

- способы и данные экспериментального изучения деформаций, напряжений при уменьшенной ширине поверхности катания, модуля упругости основания перевода;

- конструктивные и технологические предложения по снижению динамических сил, износа и дефектности, по оптимизации контакта колеса на стрелочном переводе.

В процессе работы над диссертацией использован 151 литературный источник, из них 9 - на иностранном языке.

6.4.4.5 Выводы.

Нормальные напряжения по предложенной методике в 1,5-2 раза больше, чем по В.Ф.Яковлеву, но не превосходят 2637МПа при Р=25т. Максимумы касательных напряжений для них близки: тж шк=1075МПа на глубине 1 мм более выражен, а Тушиг^ 155МПа на поверхности в 1,25 раза меньше, также отмечен менее резкий переход ко второму максимуму т^ на уровне 3-5 мм.

Условный модуль деформации Еь как и для остряка, в несколько раз меньше модуля Юнга для стали и увеличивается с ростом нагрузки, что характеризует процесс упрочнения при пластической деформации и минимизацию влияния микронеровностей. При росте нагрузки по сердечнику влияние края и пластичность проявляются у поверхности почти одновременно при силе до 10 т в отличие от несимметричного остряка с выкружкой, где площадки выходят на грань уже при Р=5 т. В дальнейшем остаточные деформации распространяются по всей контактной зоне. Вследствие влияния боковых граней, на поверхности практи

Р-50кН; К=0, 6м; г-0.155м.

Рис. 6. 34- Распределение напряжений по вертикальной оси контакта; сердечника-крестовины в сечении 20 »<-• с сектором пресса";"" "™

2000 2 = 0 -- 2 = 1 мм

50 юо 4 кн I

220 г.мп*

1000+

50

100

250

КИ ю о -а

Рис.6.35 Графики-аазисиуостеи и?пря»рний по оси площадки от сгрузки - . I сектор; Н=0, Ък! , для сердечника.крестовины в сечении 20 мм.

208 чески отсутствует рост поперечной компоненты напряжений сту пропорционально нагрузке, но знак её не меняется.

При силе 25 т на глубине z=l мм, соответстствующей максимуму sz, имеет место высокий уровень напряжений стхтах=1562 МПа, скочок стутах до 1715 МПа, а при z=5mm Ху2>[сгКу]. По сравнению с остряком вертикальная составляющая затухает медленнее, на глубине 8 мм az=1470 МПа, сохраняя уровень касательных напряжений 740-1100 МПа.

В целом в связи с центральным положением площадки контакта и оптимальным радиусом поверхности г=0,2 м резких колебаний напряжений нет. Другие особенности напряжённо-деформированного состояния, указанные в п.6.3.3 для острякового рельса, имеют место и по сердечнику крестовины.

Проведённые расчёты контактных напряжений подтверждают связь областей эквивалентных касательных напряжений и пластических деформаций со смятием металла у боковых граней и зоной появления внутренних продольно-наклонных трещин на глубине контактной области. Сделана попытка инженерного учёта пластических явлений при средних и больших нагрузках. Превышение размеров экспериментальных площадок контакта над теоретическими в 1,5-2 и более раз, рост этого отношения с увеличением сил Р свидетельствует о большой роли остаточных деформаций и необходимости их учёта в случае реализации повышенных осевых нагрузок.

ГЛАВА 7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭКОНОМИЧИСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ

ПРЕДЛОЖЕНИЙ ПО УВЕЛИЧЕНИЮ ЭКСПЛУАТАЦИОННОГО РЕСУРСА ПРИ ПОВЫШЕННЫХ ОСЕВЫХ НАГРУЗКАХ.

В главах 2,5 и заключении диссертации представлены варианты улучшения эксплуатационных параметров крестовин стрелочных переводов, связанные с оптимизацией напряжённо-деформированного состояния контактной зоны : двух-трёхрадиусное очертание поверхности катания с дополнительным припуском на наклёп 2-3 мм на основании траекториальных допущений [25] при периодической шлифовке вручную на пути; лубрикация поверхности катания полутвёрдой смазкой на основе графита, молибдена; укладка дополнительных упругих прокладок толщиной 10-14 мм под подошву конструкции и на брусья; перенос зон перекатывания в более широкие сечения 35-40 мм в сочетании с уширением бандажа колёс на замкнутой промышленной сети; создание непрерывной поверхности катания по основному направлению с перекатыванием гребня через жёлоб и рельс при ответвлении в тупик или на очень малодеятельные пути.

Поскольку дефекты в контактной зоне являются основной причиной выхода крестовин из строя, замедление их развития позволит значительно увеличить сроки службы, повысить надёжность и безопасность эксплуатации, создать предпосылки для увеличения скорости до 50 км/ч по прямому направлению.

Применение трёхрадиусного очертания поверхности катания в сочетании с профилированием головки рельсошлифовальными поездами в 1,5 и более раз снизило число контактно-усталостных дефектов на железных дорогах США и Канады [56,64]. Можно прогнозировать увеличение эксплуатационного ресурса на 40-50% при условии регулярной шлифовки.

Лубрикация поверхности катания в зоне перекатывания позволяет более чем в 2 раза снизить касательные силы. Сила трения стали о сталь зависит от скорости движения и при характерных для промполигона У=7-12 м/с составляет более 50% от величины нормального давления. В главе 5 установлена пропорциональность касательных нагрузок и эквивалентных напряжений на глубине, определяющих контактно-усталостную прочность элемента. Она, в свою очередь, связана со сроками службы близким к экспоненте графиком Велёра сгНр^щжлов); 1пМ=а+Ьо. С учётом неровностей, неравномерного распределения давления коэффициент трения за счёт лубрикации можно уменьшить до 0,2-0,3 , что приведёт к увеличению числа циклов до разрушения на треть.

Использование специальных резиновых и полимерных прокладок под крестовиной - со сферическими полостями или рифлением толщиной 10-14 мм , аналогичных предлагаемым БелИИЖТом и используемым во Франции, увеличит упругость основания на 40-70% и позволит снизить динамическую силу и интенсивность остаточных деформаций по разным оценкам на 15-40%.

Три описанных предложения относятся к первоочередным и могут применяться для всех стрелочных переводов на главных и приёмо-отправочных путях, не требуя сложной предварительной подготовки. При грузонапряжённости рассматриваемой однопутной линии 20 млн.т-км на км брутто в год эксплуатационный ресурс по времени составляет 3 года. При совместном применении лубрикации, прокладок, и поддержании трёхрадиусного очертания можно ожидать увеличения срока службы крестовин до 5 лет.

Поскольку условия эксплуатации на промполигоне близки к ереднесетевым, можно оценить экономическую эффективность по методике расчёта для ресурсосберегающих технологий [115], принятой в МПС. Для мероприятий, увеличивающих срок службы элементов, рекомендуется пользоваться формулой:

Эт = Сбаз(К-1)-Смеропр^ руб в год Здесь Сбаз=9100 руб стоимость наиботп, лее распространённой на однопутной линии ПО "Апатит" крестовины Р50, 1/9 на февраль 2000 года, Смеропр - затраты на реализацию русурсосберегающих технолот гий (шлифовку, лубрижацию, дополнительные прокладки) за время Т^,., К = —^

Тб аз. отношение проектного ресурса элемента Тщ, при использовании предложений к базовому сроку службы Тбаз. без их применения.

К = | = 1,67; Смеропр= Сшлиф+ Сщбр+ Спрокл=(206,3-2• 5)+(5-12-5+15• 5)+(25•7)/2=

2526 руб.

Затраты на реализацию первоочередных мероприятий для крестовины определены исходя из норм времени на шлифовку и подготовительную работу [119] и тарифных ставок в час для шлифовальщика 4 разряда, машиниста ЭС 5 разряда по состоянию на февраль 2000 года при 2 шлифовках в год, из стоимости ежемесячных работ по смазке на начало 2000 года и скорректированной цены самой смазки по прейскуранту №06-12-16 из расчёта 1 кг на крестовину в год, из стоимости стрелочных прокладок УП-318 со сроком службы около 10 лет на 7 брусьев. Тогда 9100(1,67-1)-2526 „ло - ,

Эт =-12—--= 708 руб. в год на 1 перевод.

Перенос зоны перекатывания в сечения сердечника 35-40 мм позволит распределить нагрузку по большей поверхности. Расчёт необходимой ширины контактной площадки из условия минимизации пластических деформаций, проведённый для упруго-пластических задач в главе 5, показывает, что при Р=20 т/ось Bmin=20 мм, при Р=25 т/ось Bmin=27 мм при одинаковом уклоне боковых граней. Напряжённо-деформированное состояние контактной зоны, в частности тэкв., при нагрузках 25-30 т/ось в сочетании с более широким сечением сердечника при перекатывании будет соответствовать состоянию при обычной для МПС нагрузке 20 т/ось в зоне перекатывания типовой крестовины. Следовательно можно ожидать такого же срока службы - 80 млн. т брутто, то есть увеличения его при Г=20 млн. т-км/км брутто и Р=250-300 кН/ось на 1 год.

Мероприятия по применению уширенного бандажа трудоёмки и капиталоёмки, требуют учёта многих факторов как по путевому, так и по вагонному хозяйству, а также при изготовлении новых конструкций. Применение новых профилей бандажа, крестовины и остряка возможно на вновь создаваемой сети промышленного предприятия, подобного ПО "Апатит", после конкретного технико-экономического анализа.

Устройство сборнорельсовой конструкции с накатом гребня на рельс позволит увеличить срок службы отдельных крестовин за счёт ликвидации зоны перекатывания по основному направлению. Если типовая крестовина служит на промпо

212 лигоне до ремонта 60 млн. т брутто, то эксплуатационный ресурс новой конструкции, ограниченный в основном сроком службы рельсов Р50 и Р65, может быть увеличен в 2- 5 раз. По данным Бюро пути [47] на промполигоне ресурс закалённых рельсов типа Р50 по прямому направлению составляет 200 млн. т брутто, Р65 - 300 млн. т брутто, а при 11=300 м он снижается до 100 млн. т брутто.

Экономический эффект от увеличения срока службы крестовины по данному предложению при 1^=10 лет (200 млн. т брутто) ; К = ~- = 3,33 9100-333

Эт = — ' = 3033 руб. в год на 1 перевод.

Стоимость укладки новой конструкции соответствует подобным затратам для типовой крестовины. Сборнорельсовая крестовина с перекатыванием колеса через рельс использовалась на промтранспорте в середине XX века, и необходимая для её изготовления проектная документация имеется.

Стоимость самой конструкции с учётом удлинения контррельса и применения специальных упрочнённых накладок для обеспечения наката гребня колеса на рельс ориентировочно эквивалентна цене типовой крестовины с литой частью из высокомарганцовистой стали - в 1990 году стоимость сборнорельсовой крестовины с обычным перекатыванием колеса составляла 468 руб., а типа общей отливки сердечника с изнашиваемой частью усовиков - 612 руб.

Таким образом применение крестовин с перекатыванием гребня через рельс позволит в отдельных случаях устраивать эффективные ответвления с обеспечением перегонной скорости по главному пути.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе с помощью измерений параметров, износа и дефектов на стрелочных переводах, их ручной и машинной обработки, численного и аналитического решения упруго-пластических контактных задач в зоне перекатывания, а также получения и обработки опытных контактных отпечатков на копировальной и фотобумаге по остряку и крестовине с учётом пластичности установлены зависимости эксплуатационного ресурса элементов переводов от осевой нагрузки, пропущенного тоннажа, в значительной степени уточнено напряжённо-деформированное состояние контактной зоны, непосредственно связанное с появлением и развитием дефектов. Разработаны методики определения сроков службы по условиям эксплуатации и контролируемым параметрам состояния частей переводов, прогноза их износа и дефектности с применением ЭВМ, многофакторных графиков зависимостей, с учётом контактных напряжений и путём модификации формул для перегонов. Проверены применимость задач Митчела и Соколовского, метода конечных элементов СПбГТУ для определения напряжений и деформаций по всему сечению контактной зоны и влияние на них конфигурации нагрузки, боковых граней, основания. Предложены экспериментально-теоретические способы расчёта модуля упругости основания перевода и контактных напряжений по отпечаткам от колеса в зонах перекатывания, позволившие выявить их особенности, влияние микронеровностей, пластических деформаций, радиуса колеса, ширины сечения.

На основании проведённых исследований разработаны указания по эксплуатации стрелочных переводов при повышенных осевых нагрузках, по расчёту их ресурса, контактных напряжений и остаточных деформаций. При обобщении материалов по промполигону, ВНИЙЖТа, ДИИТа, ЦНИИТЭИ определены поправочные коэффициенты к нормативным срокам службы стрелок и крестовин при Рос.=240-300 кН, Систематизирован большой фактический материал о результатах воздействия повышенных осевых нагрузок на обыкновенные типовые стрелочные переводы.

С помощью численных и экспериментально-теоретических методов решения контактной задачи подтверждена связь между появлением и развитием дефектов и местами концентрации, максимумами нормальных и касательных напряжений.

Решение упруго-пластических задач для контактной зоны по методике В.В.Соколовского позволило выявить места концентрации напряжений у боковой грани и у границы полосы загружения по усовику. Данные расчёта позволяют упростить проектирование поперечного сечения контактной зоны под заданную нагрузку путём сравнения полученных значений тЭКв. и [сгку], наметить области первоочередного упрочнения на глубину 3-5 мм - в верхней части (2-3 см) боковых граней, по расчётной границе полосы контакта - в 2-7 см от края усовика.

Конечноэлементный анализ напряжённо-деформированного состояния контактной зоны элементов перевода также может быть применён для проектирования поперечных сечений, мест и степени упрочнения металла конструкции. Доказано, что наибольшую опасность представляют случаи реализации касательной нагрузки в сторону боковой грани, резко неравномерного давления по площадке контакта, внецентренного приложения силы, а также наличия радиуса поверхности катания менее 15 мм. Совместное действие этих факторов увеличивает напряжения в 3-4, а поперечную компоненту о* в 7 раз по сравнению с нормальной нагрузкой на изношенный сердечник, по теории упругости при Р=45т по сердечнику тэкв. достигают величины 3370 МПа. При сочетании нагрузки 30 т с контакта« по выкружке или с поперечным смещением колеса возникают сдвиговые напряжения 1^=1900МПа, приводящие к развитию выщербин.

Расчёт напряжений по контактным отпечаткам с учётом пластичности показал рост оьк до 2637 МПа для Р=25 т при касательных компонентах 1=1075-1155 МПа, что мало отличается от данных по методике В.Ф.Яковлева. Превышение размеров опытных контактных площадок над теоретическими в 1,5-2 и более раз свидетельствует о большой роли пластических деформаций и необходимости их учёта при Р>10 т/колесо.

Выполненная работа позволяет сделать следующие выводы:

1 .Для стрелочных переводов при осевых нагрузках 25-30 т/ось возникают особые условия работы с резким возрастанием упругих и остаточных деформаций, общих и местных напряжений, обуславливающих снижение скоростей движения до 15-50 км/ч.

2.Повышенные нагрузки вызывают рост износа за счет смятия при пропуске первых 20 млн. т брутто до 6-7 мм (Рис.7.1) . Процесс износа удовлетворительно аппроксимируется выражением учитывающим выкрашивание перенаклёпанного металла на третьей стадии работы элементов.

Вертикальным' дН,мм Характерные зависимости „износа от наработки * тоннажа лая крестовин и остряков промполи-Гона и линии МПС

8"

10 20 nPOHflOAVUj^i

1. - СЕРДЕЧНИК СЕЧлоММ , р50 %

I I ■ I '

2. - СЕРДЕЧНИК, CEf.20мм, Р50, %

3. - СЕРАЕчтк, СЕЧ. 2.0мм, PGS, %

У СОВИК ГГР. НАПР, СЕЧ. 20мм, P6S", S-ОСГРЯК;ОЕЧ. 20им ; 9 - ОСТРЯК,СЕЧ50мм рис.

4 Ш—Ч—НИИ ■■■!■ «Цшш^

МПС MAH.TSP.

5. - сердечник , сем.40мн,?50,%

6. -сердечник, сеч. 20мм, ?С5,Уз

7. - ЗСОВ-ИК HR Ш£(С£Ч.40ммi 10-ОСТРЯК, СЕЧ. 20мм di-остряк сеч.50мм

3.Ускоряется выкрашивание по поверхности катания и боковым выкружкам в 1,5-2 раза. Образуются обширные выколы наплавленного слоя глубиной до 10 мм.

4.Определённый путём статистической обработки наблюдений эксплуатационный ресурс при нагрузках 25-30 т/ось составляет: крестовина.50-80 млн.т брутто (до наплавки), кривые и прямые остряки.60-200 млн.т брутто, рамные рельсы, соответственно.70-240 млн.т брутто, стрелочный перевод в целом.220-240 млн.т брутто.

Автором проанализированы особенности выработки ресурса элементов перевода и выполнено сравнение с данными по линиям МПС. Для прогнозирования сроков службы элементов в зависимости от скорости, нагрузок, контактных напряжений целесообразно использование графиков-диаграмм на основе опытных данных по сети дорог.

5.Модуль упругости основания перевода возрастает от стрелки к крестовине с 31 до 81 МПа, увеличивая воздействие динамических сил на элементы перевода.

6.Для расчёта контактных задач с узкими поперечными сечениями элементов или с близостью зоны контакта к боковой грани, где не выполняются предпосылки Герца-Беляева, предлагаются: метод конечных элементов теории упругости, хорошо адаптированный для различных сечений и нагрузок на ПЭВМ; решения задач для плоского клина Митчела (упругое) и Соколовского (упруго-пластическое) с программами, разработанными автором. Полученные численные и теоретические решения построены на зависимостях для плоского деформированного состояния и по степени точности удовлетворяют требованиям инженерного расчёта.

7.Экспериментальные исследования контактных площадок показали превышение их размеров над расчётными в 2-7 раз за счёт микронеровностей при малых нагрузках и за счёт пластических деформаций - при больших (10 и более т на колесо).

8.Результаты определения контактных напряжений по отпечаткам с учётом коэффициентов проф.В.Ф.Яковлева указывают на рост пластических деформаций при увеличении нагрузки или приближении боковых граней, особенно на глубине 1-3 мм с распространением на всю контактную зону. Преобладают деформации в вертикальном и поперечном направлениях , которые хорошо соотносятся с реально наблюдаемыми картинами смятия по сечениям.

Многолетние исследования стрелочных переводов научными, путеобследова-тельскими организациями, в том числе на промполигоне ЛИИЖТа, выявили следующие основные возможности продления эксплуатационного ресурса элементов:

1 .Легирование рельсовой стали Сг, Уа, Се с повышением износостойкости и измельчением структуры металла.

2.Упрочнение металла накаткой колесом большого радиуса или взрывом - для крестовины, ТВЧ по верху сечения - для элементов из рельсовой стали.

ЗНаплавка зоны перекатывания крестовины в холодную погоду с вышлифовкой трещин, прокашш и обработкой по профилю нового сечения с применением электродов ЦНИИИ или напылением раскалённого порошка №е по новой технологии [33,135].

4. Применение крестовин с дополнительным припуском на наклёп в соответствии с принципом "траекториальных допущений" при малых скоростях движения [25].

5.Укладка утолщённых до 14 мм резиновых прокладок с рифлением или сферическими полостями - выступами и дополнительных прокладок из гомбелита под литой частью и крестовиной в целом.

6.Применение конструкций для стабилизации колеи, рекомендованных для пром-полигона Бюро пути ЛИИЖТа (удлинённые подкладки по наружной нити переводной кривой в сочетании с её уширением до 1536 мм, упорные уголки в переднем выле-те, двухдырные вкладыши у контррельса и распорки между ним и крестовиной) [46].

7.Укрытие острия кривого острякового рельса путём уширения колеи до 5 мм за счёт изгиба наружу прямого рамного рельса [131].

8.Использование косых стыков при значительном преобладании одного из направлений движения.

9.Применение на главных путях крестовин Р651/11 с подвижным сердечником.

Дополнительные исследования проблемы увеличения эксплуатационного ресурса элементов стрелочных переводов при повышенных осевых нагрузках позволяют автору рекомендовать для рассмотрения и апробации некоторые нестандартные варианты конструкций и технологические мероприятия :

1 .Лубрикация поверхности катания твёрдой смазкой в зонах перекатывания.

В реализации касательных напряжений велика роль поперечных и продольных проскальзываний колеса, которые неизбежно происходят при ударе в элемент перевода, при торможении. Касательная составляющая нагрузки прямо зависит от куло-новского коэффициента трения, снизить который можно нанесением на поверхность в зоне перекатывания смазки, в минимальной степени подверженной переносу на колёса экипажей. Это должна быть обязательно твёрдая графитовая или сульфаго-молибдено-вая смазка, периодически наносимая на поверхность катания вручную или при медленном движении специальной дрезины с прикреплённым кней смазывающим стержнем [55,64].

2.Изготовление гибкого кривого острякового рельса из высокомарганцовисггой стали.

Целесообразно при больших объёмах движения на боковое направление. Содержание углерода должно быть около 1,3%, а у выпресеовки возможно применение про- межуточной аустешггной вставки с переходом к обычной рельсовой стали [32,95].

3.На начальной стадии развития мелких дефектов в виде выщербин можно произвести отжиг поверхности в зонах перекатывания с помощью газосварочного аппарата при медленном отпуске металла, что улучшит пластические свойства и будет способствовать закатыванию дефектов.

4.Устройство непрерывной рельсовой поверхности по прямому направлению крестовины с качением гребня по жёлобу при ответвлении на малодеятельные пути.

В случаях очень малого, менее 5%, движения на боковой путь и когда скорость движения по нему не играет большой роли, ограничиваясь 10 км/ч, что часто имеет место при ответвлениях на перегонах, целесообразно устройство рельсовых нитей на пересечении с качением в разных уровнях. По прямому направлению укладывается обычный рельс с закалкой головки и сохраняется непрерывность рельсовой колеи. По боковому направлению рельсы наружной нити переводной кривой у пересечения повышаются на 20-25 мм с обеих сторон зоны перекатывания, и дополнительно к ним на болтах присоединяются специальные накладки для подъёма гребня колеса на прямой рельс. У противоположной внутренней нити на 3 м с обеих сторон от пересечения укладывается контррельс.

Эта конструкция может быть применена и на ответвлении в улавливающий тупик с созданием непрерывной колеи по боковому направлению. Переводы такого типа разрабатывались в Германии в 1921 году, а в СССР применялись на промышленном транспорте [12].

5В главе 2 предложена укладка новых стрелочных переводов целиком и отдельно крестовин на 1-2 года в малодеятельные пути для обкатки и приработки к колёсам обращающегося подвижного состава. При этом контактная зона получит постепенное упрочнение, позволяющее значительно уменьшить первоначальное смятие после перекладки подготовленных таким образом конструкций в главные и приёмо-отравочные пути.

В главе 5 разработан проект переноса зон перекатывания по остряку и сердечнику крестовины в сечения 35-50 мм, связанный с изменением продольного профиля поверхности катания по элементам перевода и уширением бандажа колёс на 20 мм на замкнутой сети промпредприятия. Полученное при этом снижение контактных напряжений позволит замедлить процессы износа и дефектообразования до уровня, характерного для обычных нагрузок 150-200 кН/ось на сети МПС.

Там же представлены варианты изменения поперечных сечений элементов с целью удаления зон контакта от боковых граней за счёт переходного к боковой выкружке радиуса г2. При сохранении ширины контактной площадки не менее 10 мм и регулярном профилировании поверхности сечений это позволит по данным дорог США [64] сократить количество контактно-усталостных дефектов в 1,5 раза, прежде всего наиболее распространённых по рис.ДО.И.2,ДС.13.2,ДУ.13.2,ДСЛ4.2,ДУ.14.2.

Отдельные компоненты этих разработок представлены на рис.7.2.

В результате работ Бюро пуга на промполигоне доказана целесообразность повсеместною применения при осевых нагрузках 250-300 кН тяжёлого типа ВСП, в том числе стрелочных перевод ов типа Р65, обеспечивающих скорость до25 км/ч на боковое направление.

Требования железных дорог по обеспечению максимальной провозной способности часто вступают в противоречие с возрастанием скорости дефектообразования износа. Результаты настоящей работы показывают, что при неблагоприятном напряжённо-деформированном состоянии в зоне контакта колеса и элемента пути возникают трещины и сплывы металла, интенсивно растущие и приводящие в негодность конструкции быстрее, чем увеличивается осевая нагрузка.

Таким образом повышение осевых нагрузок должно быть в каждом случае тех-нико-экономически обосновано. Необходимо существенное превышение суммарной величины дополнительной прибыли от перевозок и снижения эксплуатационных расходов на локомотивы и вагоны над дополнительными расходами на материалы ВСП, ремонт и смену элементов, рабочую силу и простои поездов. л)

Рекомендуемые технологические. мероприятия гувемчи&лю

И.мм сР0К СКУЖ6Ы ЭЛЕМЕНТОВ, В Зависимости ОТ ЭТАПА

РАБОТЫ конструкций ПЕРЕ&оДОВ

ПРЕА&М»«ТЕАЬНЫИ НАКАЕГТ НА МЛАоДдтЕДУНМХ (ПОДО

50

Аоо

Л50

Т.МДИ Т БРЗТТО

200

ПобЕРХНОСТИ КАТАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ СТРЕЛОЧНЫХ ПЕРЕВИВ, ИЗМЕНЁННЫЕ УДАЛЕНИЯ КОНТАКТНОЙ ГГЛо^А^кй ОТ Го-'

Ковы к граней остряк , сечение 20 мм усовик крестовины , сечение 35 мм

О) Предлагаемые изменения профилен колеса и кресто

БИНЫ НА ПРОМЫШЛЕННЫХ ЖЕЛ£3>НЫХ ДОРОГАХ С ПЕРЕНОСОМ 150 ЗОНЫ ПЕРЕКАТЫВАНИЯ

1:20 ОЧЕРТАНИЕ КОЛЕСА

УСОВИК I мцк 1

12.ММ I , . 20нм I продр^ЦЫЕ п?стт КРЕСТОВИНЫ ЦОММ

100 ми рис.7.2.

1. Агуленко В.И. Разработка экспериментальных методов и исследование контактных напряжений в железнодорожных рельсах: Дис.канд. тех. наук: 05.22.06. Защищена в НИИЖТе в 1987 году.-Новосибирск, 1987,- 149 с.-Библиогр. с. 137-149.

2. Александров А.И., Грачёв В.Ф. Применение МКЭ в задаче о контакте колеса и рельса // Исследование взаимодействия пути и подвижного состава: Сб. науч. тр. ДИИТа.- Днепропетровск, 1982,- Вып.220(28).- с. 22-23.

3. Алексеев А.Е. Экспериментальные методы определения модуля упругости рельсового пути // Тр. НИИ пути. М.:Госжелдориз-дат,1933,- Сб. N 11.- с. 28-82.

4. Амелин C.B., Блажко Л.С., Смирнов М.П., Смирнов В.И. Интенсивность накопления остаточных деформаций пути при воздействии вагонной нагрузки 250 кН/ось.-Л.,1982.-76 с. Деп. в ЦНИИТЭИМПС 30.08.82, N1797.

5. Ангелейко В.И., Зиньковский B.C. Износ крестовин замедляется// Путь и путевое хозяйство.- 1984,- N 4.- с.12.

6. Беклемишев А.П. Исследование типовой крестовины МПС из рельсов Р50 (проект 1948 года)/ Тр. СНТО ЛИИЖТа.- Л.,1950.- 4 с.

7. Белых К.Д., Бондаренко Е.П. Контактные напряжения в рельсах, лежащих в путях металлургических заводов // Вопросы путевого хозяйства и пути железных дорог: Сб. науч. тр. ДИИТа Днепропетровск,1962,- Вып.42.- с. 150-157.

8. Беляев Н.М. Вычисление наибольших расчётных напряжений при сжатиии соприкасающихся тел// Сб. науч. тр./Лен. ин-тинж. путей собщения,1929 Вып. 102.- с. 8.

9. Беляев Н.М. К вопросу о местных напряжениях в связи с сопротивлением рельсов смятию// Сб. науч. тр./Лен. ин-т инж. путей сообщения,1929.- Вып.99,- с. 12.

10. Беляев Н.М. Труды по теории упругости и пластичности. -М.:Госмашиздат,1957,- 448 с.

11. И.Березовский М.В. Простейшие (первоочередные) меры сокращенияизноса железнодорожных крестовин / Тр. НИС ЛИИЖТа. -Л.,1948. 18 с.

12. Березовский М.В. Соединения путей на предприятиях чёрной металлургии: Пособие.-М.:Металлургиздат, 1960,- 163 с.

13. Васильев В.М. К вопросу о контактных напряжениях в рельсах// Работа конструкций от воздействия эксплуатационных нагрузок: Сб. статей по вопр. пути и путевого хозяйства. Харьковский ин-т инж. ж.-д. трансп.- Харьков,1965.- Вып.81.- с. 9-12.

14. Взаимодействие пути и подвижного состава при высоких скоростях движения и повышенных осевых нагрузках // Сб. науч. тр.

15. ВНИИЖТ.- М.:Транспорт,1978,- Вып.592.- с. 106-114.

16. Власов В.И., Комолова Е.Ф., Асатуров А.А. Повышение эксплуатационной стойкости железнодорожных крестовин // Пути повышения работоспособности рельсов и крестовин: Сб. науч. тр. ВНИИЖТа.- М.транспорт, 1971.- Вып.434.- с. 41-45.

17. Волошко Ю.Д.,Орловский А.Н. Как работают стрелочные переводы под поездами. М. транспорт,1987. - 120 с.

18. Вопросы пути и путевого хозяйства: Сб. науч. тр./ Белорусский ин-т инж. ж.-д. трансп.(БелИЙЖТ). Гомель:БелИИЖТ,1968. -Вып.60,- с. 88.

19. Вопросы рельсовой проблемы промышленных железных дорог: Сб. науч. тр./ ПИИТ; Под ред. В.Ф.Яковлева.- Спб.; ПИИТ,1992,- 112 с.

20. Воробейчик Л.Я. Стрелочные переводы при повышенных осевых нагрузках // Путь и путевое хозяйство.-1990,- N2.-0. 10.

21. Гаврилов В.М. Оценка контактно-усталостной долговечности рельсов при их взаимодействии с колёсами подвижного состава: Дис.канд, тех. наук: 05.22.06 и 01.02.03.- М.,1982.- 220 с.

22. Глюзберг Б.Э., Завалишин С.И. Контактные напряжения в крестовине стрелочного перевода //Вестник ВНИИЖТа.- 1978,- N6.- с. 22.

23. Глюзберг Б.Э. Исследование геометрических параметров, динамики и напряжённого состояния крестовин стрелочных переводов: Автореф. дис.канд. тех. наук: 05.22.06.- Защищена 22.02.79.-М.,1979,-19 с.

24. Глюзберг Б.Э. Методы оптимизации основных элементов стрелочных переводов и их приложение к крестовинным узлам массовых конструкций. Дисс.д-ра тех. наук: 05.22.06; ВНИИЖТ.- М., 1989.

25. Громов В.В. Совершенствование теории проектирования соединений путей промышленного транспорта: Автореф. дисс.канд. тех. наук: 05.22.07; СПб,1994. 55с.

26. Губкин С.И. Пластическая деформация металлов.- М.:Металлург-издат,1961.- 3 т.

27. Даниленко Э.И. Исследование работы цельнолитых крестовин под воздействием повышенных колёсных нагрузок: Автореф. дис.канд. тех. наук: 05.22.06,- Л.,1974,- 20 с.