автореферат диссертации по транспорту, 05.22.06, диссертация на тему:Совершенствование малообслуживаемых рельсовых скреплений для железобетонных шпал бесстыкового пути

ВВЕДЕНИЕ

1. Обзор исследований, посвященных работе промежуточных рельсовых скреплений в пути с железобетонными шпалами

1.1. Общие положения о состоянии железнодорожных линий

1.2. Требования к промежуточным скреплениям

1.3. Обзор работ, посвященных рельсовым скреплениям

1.4. Анализ работы отечественных скреплений

1.5. Анализ зарубежных конструкций рельсовых скреплений

1.6. Задачи по совершенствованию конструкции промежуточных рельсовых скреплений

2. Упругие шайбы

2.1. Кольцевые волнистые шайбы

2.1.1 Расчет волнистых шайб до начала их посадки на опорную плоскость *

2.1.2 Исследование посадки волнистой шайбы на опорную плоскость

2.1.3 Расчет волнистых шайб в связи с их пластическим обжатием 50 2.1.4. Результаты расчета гофрированных шайб

2.2. Тарельчатые пружины

2.2.1. Конструкция, изготовление и назначение тарельчатых пружин

2.2.2. Расчет тарельчатых пружин

2.2.3. Результаты расчета тарельчатых шайб

2.3. Лабораторные испытания тарельчатых гофрированных пружин

2.3.1. Методика испытаний

2.3.2. Результаты испытаний 66 2.3.3 Испытания упругих гофрированных шайб на циклическую нагрузку

2.3.4. Эксплуатационные испытания гофрированных шайб 73 2.3.5 Выводы

3. Упругие элементы рельсовых скреплений

3.1. Актуальность исследования упругих элементов

3.2. Упругие прутковые клеммы 77 3.2.1. Статические испытания клемм, методика проведения

3.2.2. Клемма промежуточного рельсового скрепления КН

3.2.3. Клемма ОП-Ю5 для промежуточного рельсового скрепления КБ

3.2.4. Клемма для промежуточного рельсового скрепления ЖБР-3

3.2.5. Сравнение характеристик пружинных элементов

3.2.6. Наблюдения в пути за клеммами ОП-Ю

3.3. Резиновые прокладки

3.3.1. Статические испытания резиновых прокладок

3.3.2. Резиновая прокладка промежуточного рельсового скрепления ЖБР-65 (ЦП-204)

3.3.3. Резиновая подрельсовая плоская прокладка скрепления

КБ-65 (ОП-318)

3.3.4. Резиновая подрельсовая ребристая прокладка скрепления

КБ-65 (ЦП-143)

3.3.5. Резиновая нашпальная ребристая прокладка скрепления

КБ-65 (ЦП-328)

3.3.6. Сравнение характеристик прокладок

3.4. Выводы по главе 111 4. Исследования новых типов рельсовых скреплений 113 4.1. Методика исследований промежуточных рельсовых скреплений для железобетонных шпал

4.1.1. Методика расчетов упругих рельсовых скреплений для железобетонных шпал

4.1.2. Методика лабораторных испытаний рельсовых скреплений для железобетонных шпал

4.1.2.1. Область применения

4.1.2.2. Нормативные ссылки

4.1.2.3. Определения

4.1.2.4. Объекты исследований

4.1.2.5. Методы испытаний

4.1.2.6. Условия проведения испытаний

4.1.2.7. Средства испытаний

4.1.2.8. Статические испытания деталей скрепления

4.1.2.9. Статические испытания узла скрепления в сборе

4.1.2.10. Статические испытания рельсовой нити

4.1.2.11. Динамические испытания элементов и узла скрепления в сборе

4.1.2.12. Порядок обработки данных и оформление результатов испытаний

4.2. Актуальность исследования упругих скреплений

4.3. Разработка новых скреплений для железобетонных шпал 126 4.3.1 Нераздельное рельсовое скрепление КН

4.3.2. Бесподкладочное рельсовое скрепление БАРС

4.3.3. Бесподкладочное безболтовое анкерное рельсовое скрепление БАРС-Б

4.3.4. Подкладочное раздельное рельсовое скрепление КБ-65 с упругими прутковыми клеммами ОП

4.3.5. Бесподкладочное анкерное рельсовое скрепление ГС

4.3.6. Другие типы рельсовых скреплений

4.4. Схема приложения нагрузки и метод расчета основных характеристик

4.5. Статические испытания под действием наклонной силы темплетов новых типов рельсовых скреплений

4.5.1. Сравнительные исследования подкладочных рельсовых скреплений: Д-0, КБ-65, КБ-65и, КБ-65 ОП, КН-65 и КН-65у

4.5.2. Сравнительные исследования бесподкладочных рельсовых скреплений: БАРС, Б АРС-Б, ГС-1, ГС-2 и скреплений Д-0 и КБ

4.6. Статические испытания рельсовых скреплений на продольный сдвиг

4.7. Динамические испытания темплетов рельсовых скреплений

4.8. Оценка экономической эффективности внедрения нового рельсового скрепления КН

4.9. Выводы по главе 175 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 183 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 192 ПРИЛОЖЕНИЯ

Актуальность проблемы. Совершенствование конструкций железнодорожного пути и его элементов с тем, чтобы они полностью обеспечивали безаварийное и бесперебойное движение грузовых и пассажирских поездов с установленными скоростями в сложившихся условиях ограниченного обеспечения материальными и топливно-энергетическими ресурсами, стала к настоящему времени основной задачей, а сама конструкция пути должна иметь резервы для дальнейшего повышения скоростей движения поездов и увеличения объемов перевозок.

Конструкция бесстыкового пути в настоящее время не обладает необходимой эксплуатационной надежностью для обеспечения гарантированной безопасности движения поездов при повышенных скоростях. Основной элемент путевой решетки, предназначенный обеспечивать надежность соединения рельсов со шпалами, - промежуточное рельсовое скрепление в недостаточной степени соответствует требованиям, изложенным в "Технических указаниях по укладке и содержанию бесстыкового пути", а также в технических указаниях по проектированию промежуточных рельсовых скреплений. Высокая неоднородность усилий натяжения прикрепителей влечет за собой неравномерные остаточные деформации рельсовых нитей, и как следствие значительные объемы работ по выправке пути в плане и по уровню, достигающие 40-50 % от общего объема выполняемых работ при текущем содержании бесстыкового пути.

Приводимые в настоящее время в литературе данные по испытаниям не только упругих элементов, но и скреплений в сборе весьма противоречивы. Результаты по данным испытаниям были получены десятки лет назад, при этом современные заводы, изготавливающие данные изделия, постоянно вносят коррективы в технологические процессы производства и химический состав изделий, в результате чего свойства, как отдельных элементов, так и скреплений в целом, изменились. В связи с этим задача по разработке и исследованию новых типов малообслуживаемых рельсовых скреплений для железобетонных шпал, поставленная в данной диссертационной работе является весьма актуальной.

Цель работы. Исследование основных характеристик новых перспективных малообслуживаемых вариантов рельсовых скреплений для железобетонных шпал и отдельных элементов для них, с последующей рекомендацией лучших из исследованных образцов для внедрения в производство и эксплуатацию на дорогах Сибири.

Для достижения цели, поставленной в диссертационной работе, решены следующие задачи:

- проведены теоретические исследования с расчетом основных геометрических характеристик новых типов упругих шайб для стыковых, клеммных и закладных болтов;

- осуществлены лабораторные статические и динамические испытания тарельчатых, гофрированных шайб для стыковых, клеммных и закладных болтов скрепления КБ-65;

- разработаны и утверждены технические условия на изготовление и опытную эксплуатацию гофрированных шайб;

- определены характеристики как новых типов упругих элементов скреплений (клемм, резиновых прокладок), так и элементов, находящихся в эксплуатации скреплений на одном и том же оборудовании для одинаковых условий испытаний с дальнейшим анализом всех полученных характеристик (остаточные деформации после заневоливания, упругое перемещение под нагрузкой при прямом и обратном ходе, жесткости элементов в различных диапазонах) и проведены их сопоставления с последующей рекомендацией лучших из представленных изделий для возможности их дальнейшего использования в разработках новых типов рельсовых скреплений;

- исследованы совместно разработанные специалистами СГУПС и Горнов-ского завода «Спецжелезобетон» основные характеристики узлов промежуточных рельсовых скреплений для железобетонных шпал (упругое вертикальное и горизонтальное перемещение головки и подошвы рельса, жесткостные горизонтальные и вертикальные характеристики по головке и подошве рельса и на кручение) и их сравнение с показателями стандартных рельсовых скреплений КБ-65 и Д-0, полученных при статическом исследовании под действием наклонной силы на одном и том же испытательном оборудовании;

- определено сопротивление скреплений продольному сдвигу;

- определено поведение новых типов узлов рельсовых скреплений при проведении динамических испытаний пульсирующей нагрузкой, имитирующей работу скрепления в пути, с последующим анализом и получением рекомендаций о возможности проведения полигонных испытаний.

Кроме того определен экономический эффект от перехода завода на выпуск нового типа рельсового скрепления КН-65 и проведено наблюдение за работой данного скрепления в пути для получения результатов полигонных испытаний.

Методика исследований. Для решения задачи разработки и испытаний новых типов малообслуживаемых рельсовых скреплений использовались теоретические методы исследования с расчетом новых конструкций упругих элементов. Подтверждением достоверности расчетов послужили проведенные лабораторные и натурные испытания, как отдельных упругих элементов, так и скреплений в сборе. Обработка и анализ результатов осуществлялись с помощью статистических методов с использованием ЭВМ.

Для проведения лабораторных исследований использовалось поверенное оборудование лаборатории кафедры «Строительная механика» и лаборатории Горновского завода «Спецжелезобетон». Натурные испытания производились на участках пути Западно-Сибирской и Октябрьской железных дорог. Измерения выполнены с использованием стандартной измерительной аппаратуры.

Научная новизна.

- Разработана методика расчета тарельчатых гофрированных шайб для стыковых, клеммных и закладных болтов;

- разработана комплексная система лабораторных статических и динамических испытаний на одном и том же оборудовании различных типов подкладочных и бесподкладочных скреплений для железобетонных шпал;

- усовершенствована методика обработки результатов испытаний узлов скреплений с использованием ЭВМ для определения пространственно-жестко-стных характеристик;

- предложены новые, наиболее рациональные, способы анализа результатов испытаний методами нарастающего итога и интервальной пошаговой оценки, а также разработаны алгоритмы расчетов для обоих методов, которые позволяют более точно оценить реальное поведение скрепления под нагрузкой;

- сделан сравнительный анализ узлов скреплений различных типов и их упругих элементов по упругости и работоспособности при статических и динамических испытаниях.

Разработаны и изготовлены специальные устройства: для проведения статических испытаний упругих прутковых клемм; для проведения статических и динамических испытаний узлов рельсовых скреплений на действие наклонной силы (угол наклона 25 градусов);

- для проведения испытания рельсовой рубки на сопротивление продольному сдвигу.

Практическая ценность. Разработаны и изготовлены новые типы гофрированных и тарельчатых гофрированных шайб для клеммных и закладных болтов. Проведен полный цикл лабораторных и натурных испытаний, по результатам которых были утверждены временные технические условия на производство опытной промышленной партии в 500 тыс. штук.

Проанализированы упругие характеристики прутковых клемм ОП-Ю5 (скрепление КБ-65) и клемм к скреплениям КН-65, ЖБР-3 результаты которых сравнивались со стандартной двухвитковой пружинной шайбой скрепления КБ-65, а также характеристики упругих резиновых прокладок ЦП-143, ОП-318, ЦП-328 (скрепление КБ-65) и ЦП-204 (скрепление ЖБР-3).

Получены результаты исследований скреплений КБ-65 и Д-0 под действием наклонной силы (угол наклона прилагаемой силы 25 градусов) и данные величины были приняты как эталонные для дальнейшего сравнения и оценки скреплений. В качестве экспериментальных образцов исследованы подкладочные скрепления: КБ-65И, КБ-650П, КН-65 и КН-65у и бесподкладочные скрепления: БАРС, БАРС-Б, ГС-1 и ГС-2. Определены: упругие перемещения при прямом и обратном ходе с измерением вертикальных, горизонтальных и угловых 9 перемещений головки и подошвы рельса, жесткостные горизонтальные и вертикальные характеристики по головке и подошве рельса, жесткостные характеристики на кручение и сопротивление продольному сдвигу рельса.

Реализация работы. Упругие гофрированные шайбы для стыковых болтов изготовлены в количестве двух тысяч штук и прошли полигонные испытания на участке Инская-Обь Западно-Сибирской железной дороги.

Нераздельное упругое подкладочное скрепление КН-65 уложено на участке пути станции Чемская Западно-Сибирской железной дороги и прошли полигонные испытания.

Скрепление КБ-65 ОП уложено на станции Покровка Октябрьской железной дороги и прошло полигонные испытания.

Положения, выносимые на защиту. Комплексная методика статических и динамических испытаний узлов скреплений в лабораторных условиях на оборудовании, сконструированном и изготовленном при участии автора.

Результаты статических и динамических исследований узлов скреплений для железобетонных шпал: КБ-65, Д-0, КБ-65И, КБ-650П, КН-65, КН-65у, БАРС, БАРС-Б, ГС-1 и ГС-2.

Параметры пространственной упругости подкладочных и бесподкладочных скреплений для железобетонных шпал.

4.9. Выводы по главе

1. Сравнительный анализ характеристик узлов рельсовых скреплений, измеренных при максимальном значении наклонной силы равной 100 кН, и рассчитанные для интервала от 0 до 100 кН, а также их процентное отношение, приведены в табл. 4.17. Анализ характеристик узлов рельсовых скреплений, измеренных и рассчитанных для интервала наклонной силы 40-90 кН, приведен в табл. 4.18.

Скрепление КБ-65И показало: горизонтальное перемещение по головке рельса несколько больше, чем у КБ-65, но меньше Д-0; горизонтальное перемещение подошвы было выше, чем у КБ-65 и Д-0; вертикальное перемещение центра подошвы среднее между КБ и Д-0, при этом угол поворота значительно уступал КБ и Д-0; а по жесткостным характеристикам скрепление показало промежуточный результат, между КБ и Д-0.

Скрепление КБ-65И, с изолированным закладным болтом и круглым отверстием в подкладке, разрабатывалось как более технологичное скрепление, позволяющее освоить его полное производство на Горновском заводе «Спецжелезобетона» со значительным упрощением производства шпал для данного скрепления, и местным изготовлением изоляторов.

Значительным недостатком скрепления КБ-65И является установка закладного болта снизу шпалы, что делает невозможным смену вышедшего из строя болта без извлечения шпалы из пути, при этом трудозатраты на замену вышедшего из строя закладного болта, по сравнению с КБ-65, увеличатся в 22.8 раза для перегона, а для станции в 25 раз [105], что является экономически неэффективным.

В целом, по результатам статических и динамических испытаний, скрепление КБ-65И показало себя работоспособным с характеристиками удовлетворяющими требованиям эксплуатации.

2. Скрепление КБ-650П с клеммами ОП-Ю5; горизонтальное перемещение по головке рельса значительно меньше, чем у КБ-65 и Д-0; горизонтальное

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Автором диссертационной работы поставлена и решена задача совершенствования новых типов малообслужваемых рельсовых скреплений с упругими элементами для железобетонных шпал, проведенных в соответствии с временной методикой испытаний утвержденной в ЦП МПС.

На основании выполненных теоретических и экспериментальных исследований, а также по результатам полигонных испытаний сделаны следующие основные выводы:

1. Выполнен анализ состояния и тенденций развития современных рельсовых скреплений, который показал, что все работы в области повышения надежности пути можно разделить на несколько групп:

- модернизация использующегося скрепления КБ-65 путем замены упругих шайб или постановкой новых пружинных клемм взамен жестких П-образных;

- переход на новые подкладочные скрепления с упругими клеммами;

- переход на новые типы малообслуживаемых бесподкладочных рельсовых скреплений, в том числе и безболтовых, содержащих малое количество деталей высокого качества, обладающих повышенной надежностью и долговечностью;

2. Теоретические расчеты показали, что в качестве упругих пружин под гайки стыковых болтов могут быть использованы типовые тарельчатые шайбы или гофрированные шайбы, в основу которых положены типовые.

В качестве упругих пружин под гайки стыковых болтов разработаны тарельчатые гофрированные шайбы из стали 60С2А толщиной 5 мм, внешним диаметром 70 мм и внутренним - 28 мм. Высота таких шайб 10 мм.

Лабораторные исследования показали, что жесткость гофрированных шайб составляет 19 кН/мм, что соответствует техническим требованиям.

В качестве упругих пружин под гайки клеммных и закладных болтов разработаны тарельчатые гофрированные шайбы из стали 60С2А толщиной 3 мм, внешним диаметром 50 мм и внутренним - 23 мм. Высота волны таких шайб должна быть 1,5 мм.

Лабораторные исследования данных шайб показали, что одиночные шайбы обеспечивают жесткость 12 кН/мм, а сдвоенные 8 кН/мм и удовлетворяют техническим требованиям.

Динамические испытания на пульсаторе тарельчатых гофрированных шайб показали положительные результаты.

Эксплуатационные испытания гофрированных шайб на двух уравнительных пролетах бесстыкового пути после пропуска 6,3 млн. тонн брутто груза показали высокую эксплуатационную надежность и стабильность натяжения ботов.

3. Анализ результатов лабораторных исследований показал, что клемма ОП-105, по сравнению с двухвитковой пружинной шайбой, в рабочем диапазоне нагрузок 10-20 кН имеет в 4-5 раз большую длину хода при завинчивании гайки и соответственно позволит увеличить промежуток времени между подтяжкой болтов при использовании в скреплении КБ-65, в 2 раза, что соответственно уменьшит расходы на текущее содержание пути.

Анализ результатов исследования упругих прутковых клемм для скреплений КН-65 и ЖБР-3 показал, что данные клеммы обладают малыми остаточными деформациями, значительной упругостью (7,5 кН/мм и 5,6 кН/мм) и стабильностью результатов испытаний. При этом создаются более благоприятные условия для эксплуатации верхнего строения пути, уменьшаются динамические нагрузки на элементы.

4. Проведенный анализ интервальной жесткости по результатам лабораторных исследований стандартных резиновых упругих элементов выявил следующее: наиболее упругой можно считать прокладку скрепления ЖБР-3-65 толщиной 14 мм ЦП-204, далее примерно равными нашпальную скрепления КБ-65 ЦП-328 и совместно подрельсовую ЦП-143 с нашпальной скрепления КБ-65 ЦП-328, более жесткими подрельсовую скрепления КБ-65 толщиной 8 мм ЦП-143 и чрезмерно жесткой гладкую подрельсовую прокладку толщиной 8 мм скрепления КБ-65 ОП-318.

В результате испытаний все прокладки, за исключением ОП-318, показали стабильные результаты, малые колебания и плавное возрастание жесткости, поэтому они рекомендуются для дальнейшего применения как в действующих скреплениях, так и в новых типах рельсовых скреплений.

5. Для достижения поставленной в диссертационной работы цели предложено произвести унификацию испытаний выпускаемых в настоящее время, как стандартных рельсовых скреплений, так и новых экспериментальных образцов подкладочных и бесподкладочных скреплений.

Целью унификации является проведение исследований на одном и том же оборудовании, при одних и тех же условиях, по одной и той же установленной схеме испытаний для получения наибольшей достоверности результатов с последующим их анализом.

Для проведения испытаний узлов рельсовых скреплений на действие наклонной силы было разработано и изготовлено специальное устройство для размещения и жесткой фиксации в нем железобетонного (деревянного) блока с собранным узлом рельсового скрепления. Устройство изготовлено таким образом, что угол наклона дна короба, на которое укладывается своей нижней постелью шпала, составил 25 градусов, а с учетом того, что для всех типов шал, использующих подуклонку подошвы рельса внутрь колеи равную 1/20, угол наклона нагружающей силы относительно вертикальной оси симметрии рельса, составил 22 градуса 8 минут (22.14 градуса).

В настоящее время наиболее распространенным считается способ определения угловых и жесткостных характеристик для интервала вертикальных нагрузок от 40 до 80 кН или от 20 до 80 кН. Недостатком этого метода является условное принятие приращения перемещения точек измерения на данном интервале, происходящее по линейному закону, что абсолютно не отражает действительной ситуации перемещения, происходящей по нелинейному закону. В связи с вышеизложенным, можно утверждать, что данный способ оценки является малопригодным для отражения результатов проведенных исследований, и, по предложению автора работы, наиболее рациональными способами можно считать способы анализа назрастающим итогом или пошагового сравнения. При этом наиболее благоприятные условия для сравнительного анализа скреплений даст интервальная пошаговая оценка, которая в наименьшей степени подвержена ошибкам и неточностям при установке и сборке скреплений, особенно в начальный этап нагружения, когда происходит выбор зазоров между элементами скреплений и позволяет более точно оценить реальную работу скрепления под нагрузкой.

6. Для возможности сопоставления результатов исследований новых типов рельсовых скреплений первоначально были испытаны узлы скреплений КБ-65 и Д-0, а результаты данных испытаний принимались как эталонные для дальнейшего сравнения и оценки скреплений. В качестве экспериментальных образцов были исследованы нижеприведенные типы рельсовых скреплений. Подкладочные:

- КБ-65И (разработано на базе скрепления КБ-65 с изоляционным покрытием канала в шпале под закладной болт, имеющий шестигранную головку);

КБ-650П (разработано на базе скрепления КБ-65 с заменой стандартной П-образной клеммы на упругую прутковую клемму ОП-Ю5);

- КН-65 и КН-65у (разработаны на базе скрепления КБ-65 с упразднением клеммного болта и П-образной клеммы, а в качестве упругого элемента используется прутковая клемма КН-65 закрепленная непосредственно на закладной болт).

Бесподкладочные:

- БАРС (скрепление с замоноличенным прутковым анкером на поверхность соторого нанесена резьба и надета прутковая клемма скрепления ЖБР-3-65);

- БАРС-Б (безболтовое безрезьбовое анкерное рельсовое скрепление в котором нагрузка на клемму от скрепления ЖБР-3-65 передается через эксцентрик, опирающийся в анкер);

- ГС-1 и ГС-2 (анкерные скрепления, в которых нагрузка на клемму от скреп-юния ЖБР-3-65 передается через стандартный клеммный болт скрепления КБ-65, остановленный в паз анкера).

7. Проведя анализ результатов статических испытаний скреплений, автор пришел к следующему выводу:

- при использовании общих показателей наклонной силы от 0 до п, где п -изменяется от 10 до 100 кН с шагом в 10 кН, наиболее точно можно оценить угол поворота подошвы рельса относительно первоначального положения и жесткость угла на кручение, так как оценить эту жесткость поинтервально практически невозможно;

- при использовании интервальных пошаговых показателей, как наиболее точного метода, оценивается угол поворота рельса относительно первоначального положения, горизонтальная жесткость по головке и подошве рельса и вертикальная жесткость по подошве рельса;

- при использовании жесткого интервала (для наиболее часто распространенного в литературе интервала вертикальных нагрузок на узел скрепления от 40 до 80 кН) принимаем диапазон наклонной силы от 40 до 90 кН, при этом вертикальная составляющая этих сил представлена диапазоном вертикальных нагрузок 36.25 - 81.57 кН, и горизонтальных нагрузок для данного диапазона 16.90 - 38.04 кН, что приблизительно соответствует диапазону нагрузок приведенным в литературе. При этом определяется угол поворота, жесткости на кручение, а также горизонтальная жесткость по головке и подошве рельса и вертикальная жесткость по подошве рельса.

8. По результатам статических испытаний узлов скреплений под воздействием наклонной нагрузки установлено, что вертикальная их жесткость формируется в основном за счет толщины и формы резиновых прокладок. Горизонтальная жесткость скреплений по головке рельса и на кручение определяется жесткостью клемм и в значительной мере жесткостью подрельсовых прокладок. Горизонтальная жесткость скреплений по подошве рельса определяется конструкцией скреплений, а у подкладочных скреплений, кроме того, толщиной нашпальных прокладок.

9. Для анализа результатов испытаний узлов скреплений выберем интервал изменения наклонной силы, равный 40-90 кН. Для этого интервала нагружения сделаем оценку жесткости наиболее распространенных скреплений.

Вертикальная жесткость узлов скреплений Д-0 по сравнению со скреплением КБ-65, имевшим подрельсовую прокладку толщиной 8 мм и нашпальную толщиной 10 мм, оказалась на 30% меньше.

Вертикальная жесткость скреплений КН-65 и КБ-650П оказались соответственно на 7 и 16 % больше, чем у скрепления КБ-65.

Вертикальная жесткость скрепления ГС-1, имевшего подрельсовую прокладку толщиной 14 мм, оказалась на 60% выше, чем у скрепления КБ-65.

Горизонтальная жесткость скреплений по их подошве оказалась для Д-0 равной КБ-65. Для подкладочных скреплений КН-65 и КБ-650П оказались соответственно на 28 % ниже и на 18 % выше, чем у КБ-65. Горизонтальная жесткость анкерного скрепления ГС-2 оказалась на 52%» выше, чем у скрепления КБ-65.

Горизонтальная жесткость скреплений, измеренная по головке рельса в интервале 17-38 кН горизонтальной нагрузки, для скрепления Д-0 оказалась примерно равной жесткости типового скрепления КБ-65, а у КН-65 на 12% меньше.

У скрепления КБ-650П, имевших прутковые клеммы ОП-Ю5, горизонтальная жесткость по головке рельса оказалась на 20% выше чем у КБ-65. Объяснить это можно большой жесткостью подрельсовой прокладки и заклиниванием клеммы ОП-Ю5 между кромкой подошвы рельса и ребордой подкладки.

Горизонтальная жесткость по головке рельса анкерного скрепления ГС-1 оказалась на 38% выше чем у скрепления КБ-65. Объясняется это незначительным перемещением подошвы рельса относительно анкеров.

10. Определение удерживающей способности скреплений КБ-65, КН-65 и КН-65у на продольный сдвиг вдоль оси рельса с различными вариантами затяжки клеммных болтов осуществлялось на специально сконструированной и изготовленной установке, позволяющей проводить сдвиг рельсовой рубки, закрепленной на одной, двух или на трех шпалах одновременно, имеющих жесткое крепление к основанию.

Проанализировав результаты испытаний, установили, что рельсовое скрепление КН-65 и КН-65у незначительно уступают скреплению КБ-65 по усилию срыва рельса со шпалы. В соответствии требованиями Технических условий на укладку и эксплуатацию бесстыкового пути, данные скрепления даже при ослаблении монтажных усилий до 50% имеют достаточную удерживающую способность и удовлетворяют условиям надежной эксплуатации пути.

11. Динамические испытания темплетов рельсовых скреплений КН-65, КБ-65И, ГС-1 и ГС-2 на действие циклической наклонной нагрузки, при угле передачи нагрузки равным 25 градусов с максимальным усилием 60 кН, минимальным усилием 20 кН, частотой 10 Гц в объеме 2 млн. циклов показали, что в результате испытаний у всех вышеприведенных скреплений видимых разрушений не обнаружено, затяжка болтов в норме, изоляционные втулки и прокладки не разрушены, что свидетельствует о работоспособности скреплений и пригодности для укладки в путь.

На основе выполненной диссертационной работы автором предлагается следующее:

1. Использовать утвержденную методику, как для разработки новых технических требований на проектирование промежуточных рельсовых скреплений, так и для провидения испытаний рельсовых скреплений, определяя при этом их пригодности к новым условиям эксплуатации.

2. Расширить существующие полигоны укладки разработанных новых типов гофрированных шайб для скрепления КБ-65 на бесстыковом пути с железобетонными шпалами, что позволит значительно увеличить эксплуатационную надежность всех элементов путевой решетки и пути в целом.

3. Увеличить протяженность экспериментально уложенного участка пути со скреплением КН-65 протяженностью 250 м, до 5 км для возможности получения наиболее точной информации, по поведению нового типа малообслужи-ваемого рельсового скрепления с упругими прутковыми клеммами с целью выработки рекомендаций по текущему содержанию и ремонту пути и с возможностью последующего перехода на выпуск данного типа скреплений на Горнов-ском заводе «Спецжелезобетон».

4. Уложить опытные участки с анкерным скреплением ГС-1 для его эксплуатационной проверки.

5. Принять для последующих исследований новых типов рельсовых скреплений на действие наклонной силы следующие способы оценки основных параметров:

- оценку угла поворота рельса относительно первоначального положения, горизонтальной жесткости по головке и подошве рельса и вертикальной жесткости по подошве рельса производить при использовании интервальных пошаговых показателей, от 0 до 100 кН с шагом в 10 кН;

- оценку угла поворота, жесткости на кручение, а так же горизонтальную жесткость по головке и подошве рельса и вертикальную жесткость по подошве рельса, для возможности сравнения с литературными данными, можно оценивать при использовании общепринятого интервала нагружения.

6. В процессе проведения исследований и наблюдений в пути автором работы были обнаружены нижеприведенные недостатки скреплений и предложены следующие меры по их устранению:

- Неустранимым недостатком скрепления КБ-65И является установка закладного болта снизу шпалы, что делает невозможным смену вышедшего из строя болта без извлечения шпалы из пути при этом трудозатраты на замену вышедшего из строя закладного болта по сравнению с КБ-65 увеличатся в 22.8 раза для перегона, а для станции в 25 раз [105], что является экономически неэффективным.

- В скреплении КБ-650П в результате наблюдений за установленными в пути клеммами и при лабораторных исследованиях был выявлен существенный недостаток данной конструкции: при нагружения конструкции наблюдалось сползание клеммы по наклонной поверхности подошвы рельса и перекрытия клеммой образовавшегося зазора между ребордой подкладки и подошвой рель

190 са. При нагружении клемма своими острыми кромками расклинивала рельс с подкладкой, препятствуя его перемещению, фактически не выполняя роль упругого элемента. Автором предлагается устранить данный недостаток, изменением формы подкладки, добавив в нее дополнительный выступ (реборду), препятствующий перемещению клеммы назад.

- К недостаткам скрепления БАРС относится возможность повреждения резьбы анкерных стержней, приводящее к замене шпалы. Предлагается для уменьшается возможности повреждения резьбы и сведению к минимуму количество вышедших из строя шпал использовать для производства анкера высокоуглеродистые сорта стали, и произвести оснащение путевых бригад средствами восстановления резьбы (насадки с лерками для электроинструмента).

- Скрепление БАРС-Б показало большие перемещения из-за низкого качества изготовления экспериментального образца и невозможности регулировки передачи усилия от эксцентрика на клемму, связанное с недостатком конструкции эксцентрика. Предлагается для данного типа рельсового скрепления произвести заглубление опорной площадки под подошвой рельса, произвести разработку надежных электроизоляторов и усовершенствовать конструкцию эксцентрика и анкера, для возможности регулировки передачи усилия от клеммы на рельс.

- Изоляционное покрытие анкера скрепления ГС-2 оказалось ненадежным, и проведение дальнейших испытаний этого скрепления было прекращено.

1. Зензинов Н.А. Рыжак С.А. Выдающиеся инженеры и ученые железнодорожного транспорта. М.: Транспорт. 1990 С. 17.

2. Основные направления экономического и социального развития СССР на 1986-1990 годы и на период до 2000 года // Правда . 1986. 9 марта. - С. 1-6.

3. Лынев Р.Н. Критический путь экономики // Известия 1986. 18 января.

4. Карпущенко Н.И. Надежность связей рельсов с основанием. М. 1986. 150с.

5. Альбрехт В. Г. Виноградов Н.П. Проблеммы бесстыкового пути // Путь и путевое хозяйство. 1985. - №1. - С. 28-30.

6. Бесстыковой путь / Под ред. Альбрехта В.Г. и Бромберга Е.М. М.: Транспорт 1982. - 193 с.

7. Белорусов А И , Колосов А.П. Влияние уровня монтажных усилий на вибрационное ускорение балласта // Сб. Науч. тр. / ХИИТ. 1988. - Вып. 5. - С. 38-45.

8. Шахунянц Г.М. Железнодорожный путь. М. Транспорт, 1987.

9. Технические указания по устройству, укладке и содержанию бесстыкового пути / ЦП МПС РФ. М.: Транспорт, 1992 г. 72 с.

10. Крейнис З.Л. Бесстыковой путь. М.: Знание 1967. - 48 с.

11. Вериго М.Ф. Методика проектирования промежуточных рельсовых скреплений и расчеты параметров к ней: Рукопись ЦНИИ МПС, 1954. 84 с.

12. Альбрехт В.Г. Угон железнодорожного пути и борьба с ним. М.: Транс-желдориздат, 1962. - 142 с.

13. Альбрехт В.Г. К вопросу о вертикальной жесткости узла скрепления // Сб. науч. тр, / ВНИИЖТ. 1973. - Вып. 501. - С. 77-86.

14. Альбрехт В.Г., Карпущенко Н.И. Силы угона и схемы расстановки про-тивоугонов на участках обращения составов из шестиосных вагонов // Сб. науч. тр. / НИИЖТ. -1964. Вып. 40.-С. 8-18.

15. Альбрехт В.Г. Бромберг Е.М., Иванов К.Е. и др. Бесстыковой путь и длинные рельсы. М.: Транспорт, 1967. -260 с.

16. Боченков М.С. Определение упругих характеристик промежуточных скреплений // Вестник ВНИИЖТа. 1965. - №7. - С. 34-37.

17. Боченков М.С. Угон пути, возникающий в результате продольных перемещений подошвы рельса при его изгибе подвижной нагрузкой // Сб. науч. тр. / НИИЖТ. 1966. - Вып. 58. - С. 92-119.

18. Андреевский М.Г. Влияние продольной упругости рельсового основания на угон пути: Автореф. дис. канд. техн. наук. Ташкент. 1962. - 16 с.

19. Шахунянц Г.М. К расчету противоугонных характеристик скреплений // Сб. науч. тр. /МИИТ. -1968. Вып. №72. - С. 3-5.

20. Шахунянц Г.М. Железнодорожный путь. М,: Трансжелдориздат, 1961. 612 с.

21. Совершенствование существующих и разработка новых конструкций промежуточных рельсовых скреплений для железобетонных шал // Сб. науч. тр. / ВНИИЖТ. 1979. - Вып. 616. - С. 10-39.

22. Современные конструкции верхнего строения железнодорожного пути / Под ред. проф. В.Г.Альбрехта и проф. А.Ф.Золотарского. М.: Транспорт, 1975. -278 с.

23. Шахунянц Г.М. Работа пути с железобетонными шпалами под нагрузкой // Сб. науч. тр. / МИИТ. 1965. - Вып. 178. - 252 с.

24. Эрадзе Б. Г. Исследование влияния конструкции промежуточных рельсовых скреплений на угон рельсов и некоторые параметры.: Автореф. дис. . канд. техн. наук. Новосибирск, 1966. - 16 с

25. Перший С.П. О работе промежуточных скреплений на деревянных шпалах под поездной нагрузкой // Сб. науч. тр. /МИИТ. 1968. - Вып. 272. - С. 6-22.

26. Влияние жесткости и неровности пути на деформации вибрации и силы взаимодействия его элементов / Под ред. В.С.Лысюка // Сб. науч. тр. / ВНИИЖТ. -1969. Вып. 370. - С. 167.

27. Исследование работы верхнего строения пути на монолитном основании / Под ред. проф. Г.М.Шахунянца и проф. М.А.Фришмана // Сб. науч. тр. / ДИИТ. 1971. - Вып. 132. - 142 с.

28. Шахунянц Г.М., Демидов А.А. Некоторые вопросы исследования работы резиновых прокладок повышенной упругости для пути с железобетонными шпалами // Сб. науч.тр. / МИИТ. -1971. Вып. 354. - С. 3-78.

29. Щульга В.Я. Лаптев В.Д., Жарнов В.М. О целесообразных сроках затяжки гаек клеммннх и закладных болтов на участках бесстыкового пути // Сб. науч. тр. / МИИТ. 1972. - Вып. 383. - С. 24-43.

30. Крысанов Л.Г. Боковая жесткость стрелочных переводов // Путь и путевое хозяйство. 1974. - и 8. - С. 31.

31. Жилин Г.К. Настечик Н.П. Теоретические исследования работы скреплений под нагрузкой на стрелочном переводе с железобетонными брусьями // Сб. науч. тр. / ДИИТ. 1975. - Вып. 167/16. - С. 87-97.

32. Климов В.М. Настечик Н.П. Исследование работы скрепления типа КБ // Сб. науч. тр. / ДИИТ. 1976. - Вып. 180/17. - С. 46-57.

33. Климов В.М. Настечик Н.П. Исследование характеристик жесткости скрбплений для пути с железобетонным подрельсовым основанием // Сб. науч. тр. / ДИИТ. 1977, - Вып. 188/18. -С. 48-53.

34. Гасанов А.И. Хазинский Н.М. Влияние промежуточных рельсовых скреплений на неравноупругость пути с железобетонными шпалами // Сб. науч. тр. / МИИТ. 1979. - Вып. 607. - С. 55-60.

35. Гасанов А.И. Демидов А.А. К вопросу об оптимизации формы нашпальных прокладок повышенной упругости // Сб. науч. Тр. / МИИТ. 1979, - Вып. 607. - С. 61-65.

36. Лысюк B.C. Методы расчета жесткости пути // Сб. науч. тр. / ВЗИИТ. -1979.-Вып. 99. С. 22-36.

37. Железобетонные шпалы для рельсового пути / Под ред. проф. А.Ф.Золотарского. М.: Транспорт. 1980. - 270 с.

38. Лысюк B.C. Книга о путейских и инженерных традициях // Путь и путевое хозяйство. 1979. - № 2. - С. 28-29.

39. Радычук В.А. Теоретические исследования оптимального модуля упругости подрельсового основания и узла скрепления в вертикальной плоскости при железобетонных шпалах // Сб. науч. тр. / ДИИТ. 1974. - Вып. 151. - С. 98-108.

40. Демидов А.А. Эффективность работы промежуточных рельсовых скреплений с прокладками повышенной упругости в пути с железобетонными шпалами.: Автореф. дисс. . канд. техн. наук. М.: 1973. - 24 с.

41. Радычук В.А. Исследование основных оптимальных-расчетных параметров промежуточных скреплений для железобетонных шпал.: Автореф. дис. . канд. техн. наук. Днепропетровск, 1975. - 24 с.

42. Васин А.В., Жарпов В.М. Исследование ослабления затяжки гаек на бесстыковом пути со скреплением КБ и ЖБ // Сб. науч. тр. / МИИТ. 1973. - Вып. 446. - С. 70-78.

43. Воробейчик Л.Я., Радычук В.А. Расчет оптимальной жесткости элементов узла скрепления при железобетонных шпалах // Сб. науч. тр. / ДИИТ. -1975. Вып. 167/16. - С. 20-24.

44. Шульга В.Я., Лаптев В.А. Фактическая эффективность бесстыкового пути с железобетонными шпалами при прокладках повышенной упругости // Сб. науч. тр. / МИИТ. 1977. - Вып. 556. - С. 38-46.

45. Шахунянц Г.М. Кондратьев А.А. Изменение монтажных сил в закладных и клеммных болтах под поездной нагрузкой // Сб. науч. тр. / МИИТ. 1973. -Вып. 382. - С. 126-136.

46. Андреев Г.Е. Совершенствовать конструкцию скреплений // Путь и путевое хозяйство. 1978. - № 1. - С. 22-24.

47. Шахунянц Г.М. Демидов А.А. Гасанов А.И. Нужны пружинные элементы // Путь и путевое хозяйство. 1978. - № 3. - С. 35-37.

48. Сливец Д.П. Чтобы путь был бархатным // Путь и путевое хозяйство. -1978.-№8.-С. 20-21.

49. Белый В.И., Крутиков A.M., Григорьев О.В. Как улучшить скрепление КБ // Путь и путевое хозяйство. 1978 - № 9. - С. 36-37.

50. Лысюк B.C., Кравченко Н.Д. Основные требования прочность и надежность // Путь и путевое хозяйство. - 1978. - № 11. - С. 22-23.

51. Лападус Т.А. Скрепление для высокоскоростных линий // Путь и путевое хозяйство. 1978. - № 12. - С. 30-31.

52. Иванов А.Г. О влиянии изгиба рельса от боковой силы на угон пути // Сб. науч. тр. / ДИИТ. 1979. - Вып. 204/21. - С. 98-109.

53. Першин С.П. Развитие строительно-путейского дела на отечественных железных дорогах. М.: Транспорт, 1978. -296 с.

54. Крутиков A.M. Нужны резиновые прокладки // Путь и путевое хозяйство. 1973.-№3,-С. 40.

55. Евдокимов Б.А. Эффективное средство улучшения работы скреплений // Путь и путевое хозяйство. 1972. - № 4. - С. 8-10.

56. Шахунянц Г.М., Демидов А. А., Гасанов А.И. К вопросу об эффективности применения нашпальных резиновых прокладок повышенной упругости в скреплении КБ // Сб. науч. тр. / МИИТ. -1979.- Вып. 607. С. 36-54.

57. Петров Н.В. На основе исследований опыта // Путь и путевое хозяйство. -1979. № 4. - С. 23.

58. Кравченко Н.Д. Роль скрепления в обеспечении стабильности колеи при высокоскоростном движении поездов // Некоторые задачи механики скоростного наземного транспорта. Киев. Наукова думка. 1974. - С. 96-101.

59. Волошко Ю.Д. К вопросу о зависимости затрат труда на текущее содержание пути от скорости движения грузовых поездов // Сб. науч. тр. / МИИТ. -1979.-Вып. 646.-С. 104-111.

60. Петров Н.В., Купцов В.В., Лозовская М.И. Совершенствование существующих и разработка новых конструкций промежуточных рельсовых скреплений для железобетонных шпал. // Совершенствование рельсовых скреплений. М, 1979, С.10-39.

61. Технические требования к промежуточным рельсовым скреплениям ЦП 1-86. МНС, ВНИИЖТ. М., 1987. 9 с.

62. Ханна А.И. Анализ работы скреплений железобетонных шпал // Железные дороги мира. 1983, № 4, с. 44-48.

63. Тенденции в выборе рельсовых скреплений // Железные дороги мира. 1995, № 1, с.46-48.

64. Шарапов С.П., Афанасьев В.Ф. Разработка и внедрение рельсовых скреплений // Железнодорожный транспорт. 1996, № 7, с. 47-51.

65. Шварц Ю.Ф., Серебреников В.В., Рессина Н.В. Результаты испытаний польских конструкций пути на Экспериментальном кольце ВНИИЖТа . Железные дороги мира, 1996, № 7, с.43-49.

66. Патент России № 1830974, МКИ Е 01 В. Упругое рельсовое скрепление.

67. Альбрехт В.Г., Коган А.Я. Угон железнодорожного пути и борьба с ним М., 1996. 160с

68. Першин С.П. Расчет рельсовых подкладок для деревянных шпал // Исследование деревянных шпал и скреплений для них: Сб. науч. тр. ./' Моск. ин-т инженеров ж.-д. трансп. М., 1968. Вып. 272. С. 46-61.

69. Пастечик П.П. Исследование работы пути с железобетонными шпалами при применении путевых прокладок различных типов: Автореферат дисс. . канд. техн. наук. Днепропетровск, 1981. 27 с.

70. Першин С.П. Напряженно-деформированное состояние и прочность элементов промежуточных рельсовых скреплений // Исследования деревянныхшпал и скреплений для них: Сб. науч. тр. / Моск. ин-т инженеров ж.-д. гранен. М., 1968. Вып. 272. С. 23-45.

71. Алексеева JI. П. Исследование параметров пружинной клеммы АРС // Вопросы повышения надежности и уровня использования железнодорожного пути: Сб. науч. тр. / Моск. ин-т инженеров ж.-д. трансп. М., 1984. Вып. 759. С 5262.

72. Антонов Н.И. Компьютерное моделирование напряженно-деформированного состояния упругих клемм рельсового скрепления // Экспериментальные и расчетные методы строительной механики: Межвуз. сб. науч. тр. Новосибирск, 1997. С. 18-25.

73. Антонов Н.И. Совершенствование деталей рельсовых скреплений на основе анализа их напряженно-деформированного состояния: Автореферат дисс.канд. техн. наук. Новосибирск, 1997. 25 с.

74. Антонов Н.И. Исследование напряженного состояния подрельсовой зоны скрепления для железобетонных шпал // Расчетные и экспериментальные методы механики деформируемого тела: Межвуз. сб. науч. тр. Новосибирск, 1998. С. 34-38.

75. Архипов В.М., Зайков С.В, Семченко О.И., Чижов А.В. Стабильность натяжения болтов промежуточных рельсовых скреплений // Проблемы повышения скоростей движения поездов на транссибирской магистрали: сб. науч. тр. Новосибирск, 1998 г. С. 65-68.

76. Антонов Н.И., Карпущенко Н.И., Чижов А.В. Исследование жесткости пружинных элементов рельсовых скреплений для железобетонных шпал // Транссиб 99: тезисы региональной научно-практической конференции. Новосибирск, 1999 г., С. 146-147.

77. Антонов Н.И., Карпущенко Н.И., Чижов А.В. Методика исследований новых конструкций промежуточных рельсовых скреплений // Транссиб 99: тезисы региональной научно-практической конференции. Новосибирск, 1999 г., С. 156

78. Чижов А.В. Исследования упругих элементов рельсовых скреплений для железобетонных шпал // Молодые ученые СГУПС: Новосибирск, 2000 г.

79. Шарапов С.Н., Афанасьев В.Ф. Разработка и внедрение рельсовых скреплений. // Железнодорожный транспорт. 1996, № 7. С. 47-51.

80. Приказ Министра путей сообщения № 12 Ц от 16.08.94 г. О переходе на новую систему ведения путевого хозяйства на основе повышения технического уровня и внедрения ресурсосберегающих технологий/ МПС РФ. М., 1994. 17 с.

81. Chellani L.A. Modern trend in use of elastic fastenings. Indian Reilnay Techn. Bull. 1979. 36. № 112, C. - 34-36.

82. Vartfalri G. Kulon felesin berusitesek yarmuteher allatti veselkedesenek virsa-galate // Evkonuve, 1979/ Vasuti tud. nut enter., Budapest. 1980. 201-215, 338, 334, 350,356.

83. Hamilton W.R. The direct tastener at work. Railway Track and Struckt., 1980, 76. №10. 28-30, 32, 34.

84. Smeykaul Josef. Navrh pruzneho upevnem kolenicz dostupnych priki. // Zelesn. techn., 1980. 10. №3, 149-152.

85. Умедо С. Методы расчета конструкций рельсовых скреплений / Тецудо сенро. 1977. - Т. 25. - № 10. - М., 1982. - 21 е.- Пер. ст. ВЦП. - № Б-21327. - С. 545-550.

86. Шахунянц Г.М. Демидов А.А. Гасанов А.И. Нужны пружинные элементы // Путь и путевое хозяйство. 1978. - № 3. - С. 35-37.

87. Пустовар И.П. КБ могут служить дольше // Путь и путевое хозяйство.1979. -№ 4. -С. 30-31.

88. Купцов В.В. Омберг Р.А. Надежные пружинные элементы основа рельсовых скреплений // Путь и путевое хозяйство. -1978. - № 5. - С. 32-33.

89. Кравченко П.Д. Хоменко Д.П. Недостатки скрепления устранены // Путь и путевое хозяйство. 1978. - № 8. - С. 29-30.

90. Евдокимов Б.А. Скрепления на промтранспорте // Путь и путевое хозяйство. 1978. -№ 10. - С. 31-32.

91. Hamilton W.R. Dilemma of direct fixation fastening systems. Transp. Res.,1980. №744, 34-40.

92. Иволга H.B. Настечик Н.П. Оценка эксплуатационных качеств скреплении типа БП и КБ / Днепропетровск. Днепропетр. инс. инж. ж.д. тр-та. - 1980. -8с.- Деп. в ЦНИИ ТЭИ МПС 25.12.82. № 1332/80.

93. Dysko A. Dobor elementour sprezystych przytnierdzenia szyn. Drogi kolej., 1980. 3 № 7-8, 177-178.

94. Белух X. Оценка долговечности рельсовых скреплений // Железные дороги мира. -1980. № п. с. 51-62.

95. Gean Eriau. Zevolution des attaches de rails et dutrawerses en beton Frangaises Generalization de latteiche nabla sur tous les types de traveres. // Revue Generali des cheminde Fer. Novembie, 1980, 99 annee, 691-632, 668/

96. Direct fixation. Progr, Rowland. - 1981, 24, № 1, 78-80.

97. Пономарев С.Д. Андреева JI.E. Расчет упругих элементов машин и приборов. М.: Транспорт, 1980. 328с.

98. Биргер И.А. Расчеты на прочность. М., Машгиз, 1961, вып. 7, с. 110-121.

99. Пономарев С.Д. Жесткость тарельчатых пружин при упругом обжатии. -В кн.: Расет на прочность. М., Машгиз, 1960, вып. 5, С. 3-14.

100. Феодосьев В.И. Новые методы расчета пружин. М., Машгиз., 1946, С. 83-102.

101. Типовые технологически обоснованные нормы времени на работы по текущему содержанию пути. М., РОО Техинформ. 1998, 518 с.200

102. Альбом чертежей верхнего строения железнодорожного пути / МПС РФ (ПТКБ ЦП). М.: Транспорт, 1995 г., с. 160.