СПОСОБ РАЗРЯДКИ ТЕМПЕРАТУРНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В РЕЛЬСОВЫХ ПЛЕТЯХ БЕССТЫКОВОГО ПУТИ
METHOD OF RELIEVING STRESS IN RAIL FRAME OF JOINTLESS TRACK

Изобретение относится к области содержания бесстыкового железнодорожного пути и может быть использовано для разрядки температурных напряжений в рельсовых плетях при перезакреплении плетей на постоянный режим эксплуатации.
Важнейшей задачей в период сложного экономического положения железных дорог стала разработка и внедрение ресурсосберегающих технических решений и технологий, проведение комплекса работ по увеличению надежности пути и на этой основе снижение эксплуатационных расходов и обеспечение безопасности движения. Укладка рельсовых плетей бесстыкового железнодорожного пути производится в различных температурных условиях, поэтому при изменении температур в них возникают сверхнормативные продольные напряжения - сжимающие (летом) и растягивающие (зимой). В связи с этим при наступлении установленного для данного региона оптимального интервала температур выполняется определенный объем работ по перезакреплению плетей с разрядкой сверхнормативных температурных напряжений.
Известны различные способы разрядки температурных напряжений и устройства для выполнения этих способов.
Известен способ по авт. свид. СССР №192237, Е01В 29/17 «Способ укладки длинномерных рельсовых плетей». Способ состоит в том, что при укладке рельсовую плеть жестко закрепляют с одного конца, укладывают на ролики, а затем с противоположного конца принудительно изменяют ее длину до величины, соответствующей длине при расчетной температуре, и окончательно закрепляют на месте.
Известен способ по авт. свид. СССР №365416, Е01В 29/16 «Способ снятия местных избыточных напряжений от продольных сил в рельсовых плетях бесстыкового пути», по которому раскрепляют не всю плеть, а расчетным путем определяют длину раскрепляемого участка рельсовой плети, включающего участок с избыточными напряжениями, и производят раскрепление только в пределах, определенных расчетом, от концов в сторону возникновения избыточных напряжений.
Известно устройство по авт. свид. СССР №1414910, Е01В 29/20 «Устройство для разрядки температурных напряжений», с помощью которого разрядка температурных напряжений осуществляется путем принудительного перемещения рельса в любом направлении по всей длине. В настоящее время разрядка температурных напряжений в рельсовых плетях выполняется с использованием гидравлических натяжных устройств и обязательным вывешиванием рельсов на роликовые опоры или на скользящие пары пластин, устанавливаемые на каждой 15-й шпале. (Технические указания по устройству, укладке, содержанию и ремонту бесстыкового пути. - М.: Транспорт, 2000, с.38-43 - принято за прототип).
Недостатки известных способов разрядки температурных напряжений заключаются в том, что необходимо последовательно выполнять большой объем операций: раскрепление плетей, подъем плети для вывешивания ее на роликовые опоры или на скользящие пары пластин, встряхивание плети ударными приборами, применение силовых натяжных устройств для изменения длины плети, подъем плети для уборки роликовых опор или скользящих пар пластин, окончательное закрепление плетей на месте. Особенно сложным является разрядка температурных напряжений в длинных плетях, которые разрезают на короткие - 800 метров, производят разрядку, вырезают лишнюю длину и вновь сваривают в длиннные плети. Все перечисленные операции требуют больших трудовых затрат и времени, что увеличивает эксплуатационные затраты, часто препятствует ведению работ по закреплению плетей при оптимальном температурном интервале и обуславливает необходимость в предоставлении протяженных технологических "окон".
Техническим результатом предлагаемого способа является снижение эксплуатационных расходов на содержание пути путем сокращения последовательно выполняемых операций, исключения части из них при ведении работ по разрядке температурных напряжений в плетях и предания им длины, соответствующей размеру при оптимальной температуре закрепления. Кроме того, предлагаемый способ можно использовать непосредственно сразу после замены рельсов звеньевого пути плетями.
Технический результат достигается тем, что в известном способе разрядки температурных напряжений в рельсовых плетях и придания им длины, соответствующей размеру при оптимальной температуре, состоящем из операций по раскреплению рельсовой плети от промежуточных скреплений, удлинению рельсовой плети с последующим ее закреплением, плети с одного конца оставляют закрепленными, подхватывают каждую плеть под головку рельса роликовыми противокантовочными захватами, шарнирно закрепленными посредством дышла на платформе, например путеукладочного крана, и связанными с подъемным устройством крана, поднимают каждую плеть в вертикальной плоскости на расчетную величину, исходя из разницы между температурой укладки и оптимальной температурой, перемещают кран с захватами вдоль плети до ее конца, закрепляя плеть за краном, например, на каждой 15 шпале, опускают плеть, измененную по длине на величину температурного удлинения всей плети, укладывают плеть на место.
Подхват каждой плети под головку рельса роликовыми противокантовочными захватами, подъем каждой плети в вертикальной плоскости на расчетную величину, исходя из разницы между температурой укладки и оптимальной температурой, перемещение крана с захватами вдоль плетей обеспечивает возможность создать рельсу бегущую вертикальную волну, растягивающую плеть, что позволяет исключить операции по размещению плети на роликах или скользящих прокладках, использование специальных растягивающих устройств. Очевидно, что непрерывная элементная вытяжка, возникающая при перемещении крана, обуславливает возможность разрядки напряжений плетей любой длины без разрезания их на отдельные участки по 800 метров. Таким образом, уменьшаются трудовые затраты и время ведения работ по разрядке температурных напряжений и приданию им длины, соответствующих размеров при оптимальной температуре, чем обеспечивается снижение эксплуатационных расходов на содержание пути.
На фиг.1 показана схема по разрядке напряжений плети, начальное и промежуточное (штрихом) положение крана;
На фиг.2 - представлена расчетная схема определения удлинения плети при создании волнообразного перемещения ее точек.
Рельсовая плеть 1, показанная на фиг.1, подвергается операциям по разрядке напряжений и приданию ей длины, соответствующей размеру при оптимальной температуре. На фиг.1 также показан укладочный кран 2, роликовые противокантовочные захваты 3, шарнирно закрепленные на платформе укладочного крана 2 посредством дышла 4 и связанные с подъемным устройством 5 укладочного крана 2 (например, лебедкой крана), рельсы 6 прилегающего пути слева, уравнительные рельсы 7 и рельсы 8 прилегающего пути справа. При этом захваты 3 шарнирно закреплены на платформе крана 2 на фиксированном расстоянии от близлежащего колеса 9 крана 2. Штриховыми линиями показан укладочный кран 2 в конечном положении.
Способ разрядки температурных напряжений в рельсовых плетях бесстыкового пути заключается в следующем.
Укладочный кран 2 устанавливают на рельсы 6 прилегающего слева пути. Впереди крана 2, по мере его передвижения, каждый рельс плетей 1 освобождают от промежуточных скреплений, оставляя закрепленным начало плетей 1. Затем каждый рельс плетей 1 подхватывают под головку рельса роликовыми противокантовочными захватами 3. Включают лебедку подъемного устройства 5 и рельсы плетей 1 поднимают на расчетную высоту, исходя из разницы между температурой укладки и оптимальной температурой. Кран 2 с роликовыми противокантовочными захватами 3 перемещают по рельсам плетей 1, подлежащих разрядке напряжений, причем за краном 2 рельсы закрепляются, например, на каждой 15 шпале. При перемещении крана 2 происходит волнообразное перемещение точек плети 1. В конце перемещения лебедка подъемного устройства 5 опускает конец удлинившейся плети 1 и ее стыкуют с рельсами 8 прилегающего пути справа через уравнительные рельсы 7 необходимой длины.
1
1
1
2
2
2
На фиг.2 показана схема волны, позволяющая определить алгоритм расчета. При подъеме плети 1 в точке 10 на высоту "h", без ограничения по концам образовавшейся волны, она примет вид кривой 11. Формула кривой y=f(xh). Если наехать на плеть колесом 9 крана так, чтобы расстояние от него до точки 10 захвата было равно К, кривая волны изменится и примет вид кривой 12. Точка 10 захвата останется на прежнем месте. Уравнение кривой 12-y=f(xh). При этом колесо 9 проедет расстояние, равное длине дуги ОА, которое найдется из зависимости
превзойдя проекцию дуги ОА, равную Z, на величину
1
1
Для того, чтобы переместить точку 10 захвата в точку 13, то есть в положение, при котором волна 14 вновь окажется незащемленной по концам, надо преодолеть расстояние S. S=Z+Δ. После наезда колесом 9 на эту волну 14, она примет вид кривой 15, а путь, пройденный колесом 9, снова составит расстояние ВВ. ВВ=Z+Δ.
Очевидно, что аналогичная ситуация возникнет и при постоянном размере К, то есть при совместном перемещении колеса 9 и точки 10 захвата за головку рельса, как это имеет место при работе с укладочным краном 2.
Температурное приращение величины Z находится из зависимости
T
опт.
ф
Δ=α·Z(T-T),
где α=0, 0000118 1/ град. - коэффициент линейного расширения рельсовой стали;
опт
Т - оптимальная температура укладки плети;
ф
Т - фактическая температура, при которой была уложена плеть.
T
Следовательно, задавая величину высоты подъема плети "h", можно добиться равенства Δ=Δ.
Таким образом, удлинение получается невытягиванием всей плети гидроустройствами, как это производится в способе, описанном в прототипе, а суммой поэтапного вытягивания за счет вертикального изгиба участка плети при непрерывном перемещении волны вдоль всей плети.
Учитывая, что при способе, описанном в прототипе, необходимо, помимо раскрепления и закрепления, произвести операции по двойному поднятию плети для укладки на ролики или скользящие пластины и для обеспечения возможности уборки этих роликов или пластин по завершении разрядки, предложенный способ позволяет уменьшить трудозатраты и сократить время технологического "окна".
Особенно явно экономия трудозатрат и времени "окна" выявляется при работе с плетями, сваренными в блок-участок, длина которых достигает нескольких километров, так как в этом случае отпадает необходимость в разрезании плетей на отрезки по 800 метров, работа с каждым из них по удлинению, отрезанию излишков и сварки их вновь в единую плеть.
При организации путевых работ, предусматривающих операции по разрядке напряжений и удлинению плетей непосредственно при процессе замены инвентарных рельсов плетями бесстыкового пути, необходимость в предоставлении дополнительных технологических "окнах", то есть многочасового закрытия перегона, отпадает вообще.