Принудительный ввод рельсовых плетей в расчетный интервал температур с использованием гидравлического натяжного устройства

Работы по введению плетей в расчетный температурный интервал с использованием гидравлического натяжного устройства (ГНУ) типа ТН-70, СНП-80-500 или других выполняются при температуре рельсов ниже расчетной температуры закрепления.

Перед началом работ должны быть выполнены расчеты по определению изменения длины плети ΔL и прилагаемого растягивающего усилия Р, необходимого для удлинения плети (или полуплети). Удлинение плети ΔL определяется по формуле (3.1), а растягивающее усилие

где а = 0,0000118 - коэффициент температурного расширения рельсовой стали; Е - модуль упругости рельсовой стали (Е = 2,1*10⁷, Н/см²); F - площадь поперечного сечения рельса типа Р65 (F = 82,65 см²); Δt - πазница между ожидаемой на время "окна" и расчетной температурой плети при закреплении ее на постоянный режим работы.

Для обеспечения неподвижности уравнительных рельсов с обеих сторон от удлиняемой плети должны находиться анкерные участки. Рельсовые стыки, расположенные в пределах анкерных участков и прилегающие к ним, должны обеспечивать нормативное стыковое сопротивление продольному перемещению рельсов R (для рельсов типа Р65 R = 400 кН), что достигается затяжкой гаек стыковых болтов крутящим моментом, равным 600 Н*м.

Длина анкерного участка,м, со стороны "подвижного" конца плети определяется по формуле:

где r = 25 кН/м - погонное сопротивление рельсов продольному перемещению.

Для обеспечения значения г = 25 кН/м необходимо, чтобы гайки клеммных и закладных болтов на уравнительных рельсах со стороны подвижного конца рельсовой плети (в месте установки ГНУ) на длине анкерного участка имели усиленную затяжку (М = 220+240 Н*м).

Длина и место расположения анкерного участка со стороны неподвижного конца рельсовой плети определяется исходя из следующих условий:

1) если Р < Rн = 400 кН, то гайки клеммных и закладных болтов подтягиваются на уравнительных рельсах со стороны неподвижного конца плети до значения М = 220 Н*м на длине

2) если P>=Rн = 400 кН, то закрепляется неподвижный конец самой рельсовой плети (М =220 Н*м) на длине

и прилегающие к нему уравнительные рельсы на длине

Для контроля равномерности удлинения плети на подошву рельса в створе с краем подкладки через каждые 50 м наносят риски, расчетное перемещение которых,

где а_i - расстояние от неподвижного конца плети до i-й риски (50,100,150 м и т. д.).

В подготовительный период выполняют следующие работы:

определяют расчетное удлинение плети ΔL и в соответствии с ним заготавливают укороченный уравнительный рельс (рельсы);

завозят укороченный уравнительный рельс на место работ;

производят регулировку зазоров соответственно температуре рельсов;

исходя из ожидаемой температуры рельсов на день "окна" вычисляют по формулам (3.2)-(3.7) остальные необходимые параметры.

Рис. 3.2. Подвесные ролики для разрядки напряжений в плетях без перерыва движения поездов: 1 - ось ролика; 2 - железобетонная шпала; 3 - коромысло; 4 - дополнительная двухвитковая шайба; 5 - гайка; 6 - клеммный болт; 7 - трубка ролика; 8 - рельс

В день производства работ до "окна":

закрепляют анкерный участок со стороны неподвижного конца плети;

наносят риски через 50 м;

после ограничения скорости до 25 км/ч на каждой 15-й шпале устанавливают подвесные ролики (рис.3.2).

В"окно":

заменяют уравнительный рельс со стороны удлиняемого конца плети на укороченный, закрепляют анкерный участок;

ослабляют гайки клеммных болтов, вывешивают плеть и встряхивают ее ударами деревянных кувалд. Полноту разрядки оценивают по общему укорочению плети

Δl = L(ty - tр)α,

где tp - температура рельсов в данный момент. Равномерность разрядки оценивают по смещению рисок, которое определяется по формуле: Δl_i = αa_i(ty - tp), где a_i - расстояние от неподвижного конца плети до i-й риски (50, 100, 150 м);

монтируют ГНУ;

наносят новые риски на подошве рельса через каждые 50 м на расстоянии от края подкладок, определяемому по формуле (3.7);

производят растяжение плети. В процессе растяжения плети при необходимости (особенно на кривых участках) ее встряхивают ударами деревянных кувалд или механическими вибраторами. Когда зазор между плетью и укороченным рельсом сократится до необходимого значения растяжение прекращают. Правильность выполнения работ контролируется по трем критериям: полному расчетному удлинению плети; соответствию расчетного усилия Р [формула (3.2)] приложенному (по отсчету на приборе); расчетному смещению каждой из рисок (риски должны совпасть с краями подкладок);

перед демонтажем ГНУ закрепляют на шпалах "подвижный" конец плети (М = 220 Н*м) на длине λ₄ = Р/r,

ставят накладки и сболчивают стык между плетью и укороченным рельсом;

закрепляют плеть на каждой шестой шпале и открывают движение поездов со скоростью 25 км/ч;

после окончательного закрепления плети на всех шпалах отменяют предупреждение об уменьшении скорости движения поездов.

Пример расчета параметров для принудительного ввода плетей в расчетный интервал температур. Исходные данные: плеть длиной L = 800 м; рельсы типа Р65; температура рельсов в момент первоначальной укладки плети ty = +5 °С; ожидаемая температура рельсов на день "окна" tр = -3 °С; расчетный температурный интервал закрепления - от +18 до +25 °С, принимаем tз = +22 °С; Δt = 22 - (-3) = 25 °С.

Используя формулы (3.1)-(3.7), выполним следующие вычисления.

1. Изменение длины плети при введении ее в расчетный интервал закрепления (рис. 3.3)

ΔL = L(tη - ty)α = 800(22 - 5)0,0000118=0,160 μ = 160 мм.

2. Усилие, необходимое для удлинения плети,

Р = α • E • F • Δt = 11,8 • 10^-6 • 2,1 • 10⁷ • 82,65 • 25 = 512 кН.

3. Укорочение плети после ее раскрепления

Δl = L (ty - tр)α = 800[5 - (- 3)]11,8 • 10^-6 = 0,076 м = 76 мм.

Рис. 3.3. Схематическое изображение расчетных параметров при принудительном (с применением гидравлических натяжных устройств) вводе рельсовых плетей в расчетный интервал температур

4. Смещение рисок при укорочении плети после ее раскрепления:

первая риска через 50 м от неподвижного конца плети

Δl₁ = α a₁(ty - tр) - 11,8 • 10^-650[5 - (-3)] = 0,0047 м = 4,7мм;

вторая риска

Δl₂ = 11,8 • 10^-6• 100 • 8 = 0,0094 м = 9,4мм;

третья риска

Δl₃ = 11,8 • 10^-6• 150 • 8 =0,0141 м= 14,1мм.

5. Размеры анкерных участков:

со стороны подвижного конца плети

λ₁ = Р/r = 512/25 = 20,5 м;

со стороны неподвижного конца плети: так как Р>Rн, следовательно

λ₃ = (Р - Rн)/r + 1 - (512 - 400)/25 + 1 = 5,5 м;

λ₂ = P/r - λ₃ = 512/25 - 5,5 = 15 м;

подвижный конец плети после удлинения, требующий срочного закрепления

λ₄ = P/r = 512/25 = 20,5м.

6. Смещение рисок при принудительном растяжении плети:

первая риска через 50 м от неподвижного конца плети

Δ а₁ = а а₁Δt = 11,8 • 10 ^{- 6} • 50 • 25 =14,7 мм;

вторая риска

Δ а₂ = 11,8 • 10 ^{- 6} • 100 • 25 =29,5 мм;

третья риска

Δ а₃ = а а₁Δt = 11,8 • 10 ^{- 6} • 150 • 25 =44,3мм и т. д.