П.4.5 Сварка с предварительным изгибом привариваемой плети

При сварке с предварительным изгибом (рисунок П.4.2) раскрепляется только часть плети. На участке ВС длиной 5 м для облегчения перемещения плети гайки болтов скреплений КБ65 отвертывают на несколько оборотов, клеммы скреплений типа ЖБР-65 переворачивают на 180^о и затягивают усилием 100-150 Н·м, а монорегулятор скреплений АРС-4 устанавливается на первую позицию. На участке СD длиной 40 м клеммы скреплений КБ65 и АРС-4 снимаются, а клеммы скреплений типа ЖБР устанавливаются в монтажное положение.

После подготовки рельсовой вставки, длина которой должна соответствовать расстоянию между точками А, В (l_А-В), плюс запас на сварку 2-х стыков на косину двух резов (2 мм) и плюс запас на остаточную стрелу изгиба (5÷6 мм), т.е.

l_вст = l_А-В + 2d + 2 + 5, мм.

Рельсовую вставку сваривают с концами плети в сечении А. После сварки в сечении А забег конца рельсовой плети относительно рельсовой вставки (Dl_з) должен соответствовать:

Dl_з = d + 1 + 5 = d + 6, мм.

Раскрепленную часть плети вывешивают и изгибают в горизонтальной плоскости на прямых участках в сторону оси пути или наружу, а на кривых – только в наружную сторону кривой. Изгиб плети следует заканчивать, когда торец плети совпадает с торцом приваренной ранее рельсовой вставки.

A, В - места сварки; С, D - начало и конец изгиба плети; 1 - направление движения ПРСМ; 2 - рельсовая плеть не раскрепляется; 3 - вставка; 4 - скрепления ослабляются;

5 –скрепления

Рисунок П.4.2 Схема изгиба рельсовой плети при сварке с предварительным изгибом

В процессе сварки изогнутая часть плети выпрямляется под действием продольного усилия, создаваемого сварочной машиной. По окончании сварки плеть не должна занимать исходного положения - стрела остаточного изгиба должна оставаться в пределах 15-25 см. Если остаточная стрела - наибольшее расстояние от внутреннего относительно изгиба плети края подошвы до наиболее удаленной от рельса реборды подкладки (при подкладочных скреплениях) или опорной скобы (при скреплениях типа ЖБР) выходит за указанные пределы, сварной стык должен быть забракован и вырезан из плети. Фактическая остаточная стрела изгиба должна быть записана сварщиком в сменный журнал.

После остывания замыкающего стыка (через 2-3 мин после окончания сварки) оставшуюся изогнутую часть рельсовой плети выпрямляют приложением поперечного усилия. Закрепление плети на участке изгиба необходимо выполнять в направлении от замыкающего стыка.

Сдвиг плети на участке СD при изгибе ее перед сваркой, в процессе сварки и при выправлении после сварки должен происходить по трем металлическим скользунам, равномерно распределенным на участке изгиба, при этом должно быть обеспечено свободное, без большого трения перемещение плети по ним.

Если восстановление рельсовой плети сваркой выполняется при температуре рельсов выше ее температуры закрепления, но не более чем на 10°С, то на участке, включающем участок производства работ по восстановлению плети плюс по 100 м с обеих его сторон, должна быть выполнена регулировка напряжений, после чего плети должны быть закреплены. В журнале учета службы и температурного режима рельсовых плетей должны быть занесены дата окончательного восстановления плети, температура плети при производстве работ и границы регулировки напряжений.

Если восстановление плети сваркой выполняется при температуре рельсов ниже ее температуры закрепления, то перед сваркой необходимо рассчитать удлинение плети на участке производства работ для восстановления в пределах его температурных сил (температуры закрепления плети).

На рисунке П.4.3 приведена эпюра температурных сил в плети в зоне производства работ до восстановления ее электроконтактной сваркой.

А, В – места сварки

Рисунок П.4.3 Эпюра температурных сил в рельсовой плети в зоне производства работ до сварки и растяжения одного из концов плети для восстановления температуры закрепления плети

На рисунке П.4.3 приведены следующие обозначения:

l_вст – длина ввариваемой рельсовой вставки (от 8 до 12,5 м);

l_п – участок со свободным проскальзованием рельсовой плети (без прижатия рельса) длиной 5 м;

l_и – участок плети, освобожденный от закрепления для образования петли при сварке второго стыка (участок изгиба плети);

l_и + l_п = l_св – общая длина свободного изменения длины плети;

l_д – дышащий участок плети, определяемый из условия:

, где

N_t, - температурная сила, возникающая в плети при перепаде температур относительно температуры ее закрепления;

Dt – перепад температуры рельсовой плети при производстве работ относительно ее температуры закрепления;

r – погонное сопротивление продольному сдвигу пути по одной рельсовой нити, принимаемое для стабилизированного балласта равным 12 кН/м , для нестабилизированного – 7 кН/м.

Длина участка работ по сварке, где необходимо восстановить температурную силу (N_t), в итоге будет равна

l = l_вст + l_св + l_д .

Величина необходимого удлинения этого участка определяется из условия:

.

Удлинение плети на участке производства работ осуществляется путем раскрепления конца плети на участке l_р, примыкающем к первому свариваемому стыку (точка А), и растяжения его ГНУ. Чтобы в зоне производства сварочных работ восстановить температуру закрепления плети, т.е. температурную силу, равную N_t , необходимо растянуть конец раскрепленной части плети с усилием N_t + ∆N, где ∆N = N_t (l_вст + l_св + l_д)/( l_р - l_д).

Отсюда следует, что для ввода плети на участке работ в температуру закрепления растягивающие усилия ГНУ должны быть не менее:

N_ГНУ ³ N_общ = N_t + ∆N.

Длина раскрепляемого участка l_р должна быть не менее:

.

Величина первоначального удлинения плети ∆l_общ определяется с учетом удлинения ее для восстановления N_t на участке l_р, участке производства работ по сварке l и «отката» растянутого и закрепленного конца плети ∆l_о в точке А.

∆l_общ = ∆l_р + ∆l + ∆l_о +5, мм

где 5 мм – удлинение растягиваемого конца плети, необходимое для компенсации сжимающих напряжений, появляющихся при ликвидации остаточной стрелы изгиба при сварке 2-го стыка.

При близких значениях N_ГНУ и N_общ величина «отката» определяется из условия:

∆l_о = .

Можно не учитывать в расчетах величины удлинения раскрепленного конца плети (∆l_р), но для этого перед его раскреплением необходимо зафиксировать положение конца плети.

В процессе растяжения необходимо растянуть плеть до совпадения ее конца с фиксированной точкой, а затем на величину (∆l + ∆l_о+5) мм.

После закрепления растянутой части плети l_р, снятия ГНУ и выполнения сварочных работ, в том числе сварки первого стыка в точке В методом подтягивания, а второго в точке С методом предварительного изгиба, эпюра температурных сил на участке (l + l_р) будет иметь вид, представленный на рисунке П.4.4.

, ,

Рисунок П.4.4 Эпюра температурных сил перед регулировкой напряжений (сплошная линия) и после регулировки (штриховая линия)

После регулировки температурных сил на участке АЕ значения их на участке проведения работ по восстановлению плети и на подходах к нему должны соответствовать N_t.

В качестве примера рассмотрим восстановление целостности плети сваркой ПРСМ и восстановление ее температуры закрепления на участке производства работ при условии, что температура закрепления плети равна +35⁰С, а работы выполняются при температуре рельсов +15⁰С, т.е. разность между ними ∆t = t_з – t_р = 20⁰С.

перед началом работ, исходя из условия N_ГНУ ³ N_t + ∆N, подставляя в него соответствующие значения, определяем N_ГНУ.

N_ГНУ = N_t + ∆N = αEF∆t + N_t (l_вст + l_св + l_д)/( l_р - l_д).

Для определения N_t подставляем значения α, E, F (для рельсов Р65) и ∆t, а для определения ∆N подставляем значения l_вст , l_св , l_д , и N_t .

Длина рельсовой вставки равна расстоянию между обрезанными концами плети плюс запас металла на сварку двух стыков и остаточную стрелу изгиба (5 мм). Принимаем что длина рельсовой вставки равна 10 м.

l_св = l_и + l_п = 40 + 5 = 45 м;

= 40916/7 = 58,5 м;

.

Принимая, что N_ГНУ = 70 т и подставляя известные значения l_вст , l_св , l_д , N_t определяем l_р:

=218,02 м.

D l_р = a l_р^. Dt = 51,4 мм

При известных значениях N_t, l_вст , l_св , l_д и l_р дополнительные растягивающие усилия ∆N, необходимые для восстановления температуры закрепления плети на участке производства работ, будут равны:

∆N = N_t (l_вст + l_св + l_д)/( l_р - l_д) = 40,9(10,0 + 45,0 + 58,5)/ (218,0 – 58,5) = 29,1 т, т.е. в сумме N_t + ∆N = 40,9 + 29,1 = 70 т, что соответствует растягивающим усилиям (N_ГНУ ) принятого ГНУ.

С учетом того, что раскрепленная на участке l_р часть плети при растяжении должна возвратиться в первоначальное положение, зафиксированное до ее раскрепления, определяется необходимое дополнительное удлинение ее для восстановления температуры закрепления плети на участке производства работ

+5 = 31,8 мм.

С учетом частичного обратного перемещения конца растянутой плети после его закрепления и снятия ГНУ («отката»), определяемого из условия:

∆l_о = = 20,2 мм,

определяем l_общ в сечении В (рисунок П.4.4).

До «отката» ∆l_общ=∆l_р+ ∆l +∆l_о = 51,4+31,8+20,2=103,4 мм

После «отката» ∆l_общ=∆l = 83,2 мм.

Для контроля за подвижками плети в процессе растяжения на участке А-В и регулировки напряжений на участке А-Е назначаются контрольные сечения через 50 м на участке l_р (1, 2, 3) и в сечениях близких к точкам В, С, Д и Е (±0,5м).

При растяжении плети на участке l_р + l¢_д перемещения конца плети в сечении В должны быть равны 50÷51 м, а сечениях 3, 2 и 1 соответственно 37÷38; 25÷27 и 12÷14 мм.

С учетом запаса на «откат» перемещения конца плети в точке В увеличиваются по 20 мм, а в точках 3, 2 и 1 соответственно на 15, 10 и 5 мм. С учетом растяжения плети для восстановления температуры закрепления ее на участке производства работ В-Е перемещения конца плети в точке В увеличатся на 31÷32 мм, а в точках 3, 2 и 1 соответственно на 23÷24, 15÷16 и 7÷8 мм.

После закрепления плети на участке А-В, снятия ГНУ в результате частичного возвращения («отката») растянутой части плети перемещения в точке В составят 82÷83 мм, а в точках 3, 2 и 1 соответственно 60÷61, 40÷41 и 20÷21 мм. После сварки плети в сечениях В и С, вывешивания ее на участке А-Е на парные пластины и дополнительного воздействия на плеть ударным механизмом в сечении В в направлении точки Е плеть на участке А-Е должна сместиться в направлении линии действия ударного механизма.

Регулировка считается завершенной, если смещения плети в точках 1, 2, 3 и В будут близки их начальным значениям, полученным при растяжении плети для восстановления ее температуры закрепления на участке l_р + l¢_д, т.е. значения подвижек плети в сечениях 1, 2, 3 и В должны быть близки, т.е. соответствовать 12÷14 , 25÷27, 37÷38 и 50÷52 мм с точностью ±3 мм.

Перемещения в точке D определяются из условия , а в точке С из условия

Восстановление плети электроконтактной сваркой при температурах рельсов ниже температуры закрепления можно выполнять без ГНУ, но с использованием ПРСМ с подтягивающими усилиями до 120 тс, из которых на растяжение плети для восстановления ее температуры закрепления на участке производства работ используется не более 70 тс.

Для выполнения работ, включающих восстановление плети сваркой и восстановление температуры ее закрепления на участке производства работ необходимо определить длину участка производства работ по сварке l , на котором необходимо восстановить температуру закрепления плети, рисунок П.4.5.

l = l_вст + l_д .

Рисунок П.4.5 Эпюра температурных сил на концах плетей, примыкающих с обеих сторон к участку производства работ до выполнения сварки

Длина рельсовой вставки определяется из условия l_вст = l^¢ + d,

При перепадах температуры закрепления плети относительно температуры ее при сварке на величины ∆t = 10; 15; 20 и 25⁰С l_д соответственно равны 29,2; 43,8; 58,4 и 70,0. Для дальнейших расчетов принимаем ∆t = 20⁰С и соответственно l_д = 58,4 м. Отсюда длина участка производства работ по сварке

l = l _вст + l_д = 10 + 58,4 = 68,4 м.

Для того чтобы плеть на участке производства сварочных работ ввести в температуру ее закрепления, участок необходимо удлинить на величину . При ∆t = 20⁰С ∆l = 16 мм.

Затем раскрепляем конец плети, примыкающий к месту сварки второго стыка в точке С на длине l_р, равной , где = 40,9 тс, N_ПРСМ = 70 тси получаем = 81,4 + 58,4 = 149,8 м.

После раскрепления плети на участке l_р, укладываем рельсовую вставку и свариваем ее с концом плети в точке В.

Определяем общее удлинение раскрепленного конца плети, необходимое для восстановления температуры закрепления на участке производства сварочных работ и на участке раскрепления плети.

∆l_общ = ∆l + ∆l_р ;

∆l_р = α l_р∆t = 11,8^.10^-6.149,8^.20 = 35,5 мм;

∆l_общ = 16,0 + 35,5 = 49,5 мм.

По результатам контрольной сварки получено, что при сварке одного стыка затраты на сварку и оплавление металла составляют около 40 мм. Разница между необходимым удлинением плети и затратой металла на сварку первого стыка составляет 9,5 мм, поэтому растягиваем конец плети ПРСМ на 9,5 мм, т.е. до торца рельсовой вставки и производим сварку. После завершения сварки выдерживаем стык в течение 6 минут в сжатом состоянии. Затем сварочная головка убирается, сваренный стык обрабатывается. Плеть на всем протяжении АЕ раскрепляется, простукивается, а затем снова закрепляется с нормативной затяжкой болтов (шурупов). По завершении указанных работ сваренные стыки проверяются дефектоскопом и размечаются в соответствии с требованиями п. 2.6.6 настоящей Инструкции; на расстоянии не менее 25,0 см от места сварки каждого стыка записываются их порядковые номера.

Дата сварки, температура рельса при сварке, длина участка раскрепления и величина удлинения плети для восстановления температуры закрепления ее на участке производства работ записываются в Журнал учета службы и температурного режима рельсовых плетей.