Строение и элементы рельсового пути

Рис.12.1 Элементы рельсового пути: 1 – основание пути; 2 – балластный слой; 3 – шпалы; 4 – рельсы

Основными элементами рельсового пути являются: нижнее строение (основание пути) – почва выработки и верхнее строение – балластный слой, шпалы, рельсы, рельсовые скрепления и стрелочные переводы (рис.12.1). Так как в шахтах основной поток грузов направлен от забоев к стволу, главным откаточным выработкам придают уклон в направлении ствола, чтобы груженые составы двигались под уклон, а порожние на подъем. По возможности этот уклон принимают равным уклону «равного сопротивления», при котором сопротивление движению груженого поезда под уклон равно сопротивлению движению порожнего поезда на подъем. Наклон выработок к стволу необходим также для стока воды по водоотводной канавке, устраиваемой у одного из боков выработки. Для обеспечения стока воды в канаву почве выработки придают поперечный уклон 0,01 ÷ 0,02 в сторону канавы, а также устраивают поперечные канавки.

Балластный слой служит для равномерного распределения давления, воспринимаемого шпалами, на основание пути, а также для отвода воды от шпал и рельсов. Балласт делает путь более упругим, смягчает удары колес подвижного состава о рельсы, позволяет выравнивать путь подбивкой балласта под шпалы. Наилучшим балластом является щебень твердых горных пород размером 20 ÷ 40 мм и острогранный гравий размером 3 ÷ 20 мм.

Шпалы представляют собой деревянные, металлические или железобетонные брусья. Они связывают обе рельсовые нитки в общую колею, воспринимают давление от подвижного состава и передают его на балластный слой.

Деревянные шпалы упруги, просты в изготовлении, дешевы и удобны при укладке и ремонте путей. Однако они имеют небольшой срок службы – не пропитанные антисептиками шпалы имеют срок службы не более 2 ÷ 3 лет, пропитанные антисептиками значительно больший – до 5 ÷ 8 лет.

Длина шпал зависит от ширины рельсовой колеи и принимается для колеи 600 мм – 1200 мм и для колеи 900 мм – 1600 мм. Расстояние между шпалами 650 ÷ 900 мм.

Металлические шпалы в подземных условиях не нашли широкого применения ввиду их большой электрической проводимости и малой стойкости против коррозии.

Железобетонные шпалы имеют большой срок службы и создают высокую устойчивость пути, однако они также обладают электропроводимостью.

Рельсы представляют собой стальной прокат стандартного профиля. Основными параметрами рельсов являются их высота и вес отрезка длиной 1 м. По нормам технического проектирования рекомендуется принимать в магистральных выработках (околоствольные дворы, квершлаги, групповые штреки) рельсы весом 33 кг/м, в остальных откаточных выработках – 24 кг/м, в промежуточных и вентиляционных выработках допускаются рельсы 18 кг/м. Длина рудничных рельсов 8 м.

Рис.12.2Противоугоны: а – болтовой: 1 – болт, 2 – якорь; б – клиновой: 1 – клин, 2 – скоба, 3 - якорь

Рельсовые скрепления включают накладки, подкладки, костыли и болты. Накладки при соединении стыков накладывают с боков соединяемых рельсов. На случай температурных изменений длины рельсов в стыках оставляют зазор 5 мм, а отверстия под болты в шейках рельсов делают удлиненными. Рельсы к шпалам крепят при помощи костылей, забиваемых во избежание раскалывания шпал в предварительно насверленные отверстия диаметром, на 3 ÷ 4 мм меньшим толщины костыля. Рельсовые подкладки увеличивают площадь опоры рельса на шпалу, включают в работу на отжатие все костыли. Подкладки могут быть плоскими и клинчатыми. Клинчатые подкладки дают возможность без зарубки шпал придавать рельсам уклон внутрь колеи для увеличения площадки контакта обода колеса с рельсом, чем достигается уменьшение износа рельсов и колес, снижение сопротивлений движению и увеличение устойчивости пути. При плоских подкладках шпалы под подошвами рельсов затесывают для получения наклона рельсов внутрь колеи.

Для предотвращения угона пути применяют различные противоугонные приспособления в виде упоров, закрепляемых на рельсах и заглубляемых в почву (рис.12.2). Для предотвращения угона шпал применяют упоры из заглубленных в почву выработки отрезков рельсов.

При откатке контактными электровозами рельсы являются обратным электрическим проводом, поэтому необходимо их надежное электрическое соединение с стыках. Такое соединение выполняется из медных пластин или проволок сечением не менее 50 мм², прикрепляемых к рельсам.

Рис.12.3Стрелочный перевод: 1 – перья; 2 – переходный рельс; 3 – крестовина; 4 – контррельс; 5 – рельсы прямого пути; 6 – рельсы ответвления

Стрелочные переводы служат для перевода составов или одиночных вагонеток с одного пути на другой. Переводы бывают несимметричными, или односторонними (ПО), служащими для соединения прямого пути с ответвляемым путем (рис.12.3), симметричными (ПС), при которых оси обоих путей после разветвления смещаются в сторону на одинаковое расстояние от оси разветвляемого пути.

В пункте пересечения внутренних рельсов разветвления укладывается крестовина, характеристика которой определяет радиус кривой и полную длину перевода. Стрелочные переводы характеризуются маркой крестовины . Чем меньше угол крестовины и ее марка, тем длиннее стрелочный перевод и, следовательно, больше радиус закругления. В подземных условиях при локомотивной откатке применяют переводы с марками крестовины , , а при канатной откатке и самокатном движении вагонетки также марки и .

Контррельсы служат для направления колес одного из полускатов в соответствующий желоб крестовины.

Управление стрелочными переводами может быть ручным или дистанционным.

ЛЕКЦИЯ 13

Тема:Шахтные рельсовые пути: основные понятия.

Рельсовый путь образуют две параллельно уложенные нитки рельсов, которые служат направляющими для перемещения подвижного состава локомотивного транспорта или канатной откатки.

Рис.13.1Схема к определению уклона: 1 – головка рельсы; 2 – стойка; 3 – подошва

Уклон – отношение разницы по вертикали между отметками двух точек А и Б, произвольно взятых на продольной стороне одного рельса, к расстоянию по горизонтали между этими точками, которое обычно принимают равным 1000 м.

Пример: і = 0,003 и 3 ‰ – разность уровней между двумя точками, расположенными на расстоянии 1 км составляет 3 м.

Уклон измеряется тангенсом угла наклона к горизонту и должен составлять 0,003-0,007 или 3-5 ‰ (промилле). Такие уклоны обеспечивают сток воды при проведении горных выработок в сторону околоствольного двора.

Преобладающий уклон – уклон, по величине которого рассчитывают вес поезда при одиночной тяге.

Трасса – ось, проложенная в горной выработке для укладки рельсового пути и определения его в горизонтальной плоскости.

Репер – маркшейдерская отметка на боковых ножках крепи горной выработки; он определяет местоположение головок рельсов в вертикальной плоскости.

План пути – проекция трассы на горизонтальную плоскость.

Профиль пути – проекция развернутой трассы на вертикальную плоскость.

Рис.13.2Схема к определению игры колеи

Ширина рельсовой колеи S_р – расстояние между внутренними гранями головок рельсов (в угольной промышленности оно равно 600 и 900 мм). Допускается уширение колеи на 4 мм и сужение на 2 мм. Заводу-изготовителю колесных пар разрешается отступление от номинальной ширины ± 2 мм.

Игра колеи (U) – свободный зазор между шириной рельсовой колеи S_р и колесной парой S_к, исключающий зажатие колесной пары в рельсовой колее

мм

Допускается износ наружных кантов до 3 мм.

Предельная величина игры колеи будет составлять:

U_min = 10 – 2 – 2 = 6 мм;

U_max = 10 + 2 + 4 + 3 = 19 мм.

Игра колеи не допускает расклинивания колесных пар между рельсами и обеспечивает самоцентрирование полускатов при движении, благодаря чему достигается равномерное распределение нагрузки на рельсы и снижается сопротивление движению от трения реборд колесных пар о головки рельсов.

Тема:Укладка рельсового пути.

В выработке наносят маркшейдерскую ось, по которой расставляют штыри через 10-15 м. Расстояние от оси рельсового пути до стенок выработки выбирают таким, чтобы свободное расстояние между стенкой и подвижным составом с одной стороны составляло 0,2-0,25 м, а с другой стороны (для прохода людей) – 0,7 м. Свободное расстояние между встречными составами в двухпутной выработке должно быть не менее 0,2 м.

На стенке выработки на высоте 1 м от головки рельсов закрепляют реперы. Затем выполняют планировку почвы, раскладывают шпалы и их концы равняют по шнуру. Число шпал на 1 км постоянного рельсового пути принимают в зависимости от сцепного веса локомотива: при откатке локомотивом со сцепным весом 140 кН – 1700 ÷ 2000 шпал, для локомотивов с меньшим сцепным весом – 1500 ÷ 1700 шпал.

Стыки рельсов располагают на весу между сближенными шпалами или на сдвоенных шпалах (при использовании тяжелых локомотивов и большегрузных вагонеток). При соединении рельсов предусматривают зазор между их концами 3-4 мм. Рельсы закрепляют на шпалах и проверяют ширину рельсовой колеи по шаблону. Затем путь выпрямляют, засыпают между шпалами балласт, поднимают домкратами до проектного уровня и рихтуют.

После подбивки балласта производят окончательную рихтовку пути, которая заключается в передвижке рельсовых ниток до придания им строгой прямолинейности.

Если рельсовый путь предназначен для откатки контактными электровозами, то с целью уменьшения сопротивления рельсовых путей стыки рельсов соединяют между собой медными перемычками, а на стрелочных переводах устанавливают обходные электросоединители.

На закруглениях рельсовый путь укладывают по радиусу, регламентированному правилами безопасности. Для рельсового пути с колеей 600 мм принимают радиус закругления не менее 12 м, для колеи 750 и 900 мм – не менее 20 м. Для перемещения одиночных вагонеток с малой скоростью допускается радиус закругления, равный четырехкратной длине жесткой базы подвижного состава.