УСТРОЙСТВО ДЛЯ УДЛИНЕНИЯ ПЛЕТЕЙ БЕССТЫКОВОГО ПУТИ ПРИ РАЗРЯДКЕ ТЕМПЕРАТУРНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ
DEVICE TO EXTEND THREADS OF LONG-WELDED RAILS DURING RELAXATION OF TEMPERATURE STRESSES

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.
Известно устройство по авт. свид. СССР №1414910, Е01В 29/20 «Устройство для разрядки температурных напряжений», с помощью которого удлинение плетей при разрядке температурных напряжений осуществляется путем принудительного перемещения рельса в любом направлении по всей длине.
В настоящее время удлинение плетей при разрядке температурных напряжений 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).
Недостатки известных способов разрядки температурных напряжений и устройств для их осуществления 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 удлинение плетей при разрядке температурных напряжений в длинных плетях, которые разрезают на короткие - 800 метров, производят разрядку, вырезают лишнюю длину и вновь сваривают в длинные 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".
Известно устройство для удлинения рельсовых плетей при разрядке температурных напряжений по патенту РФ №2399714, Е01В 31/18, Е01В 29/17 «Способ разрядки температурных напряжений в рельсовых плетях бесстыкового пути», при котором рельсовую плеть поднимают в вертикальной плоскости на расчетную величину путем подхватывания каждой плети под головку рельса роликовыми противокантовочными захватами, связанными с платформой, например, путеукладочного крана посредством дышла, шарнирно закрепленного на платформе, и связанными с подъемным устройством крана. Недостатком известного устройства является то, что подъем плетей путем подхватывания каждой плети под головку рельса роликовыми противокантовочными захватами не позволяет произвести поднятие хвостовой части и примыкающих уравнительных рельсов, поскольку мешают накладки, поэтому с помощью известного устройства невозможно произвести удлинение хвостовой части плети, необходимо оттягивать хвостовую часть плети, перемещая тем самым всю плеть, лежащую на шпалах, что крайне затруднительно.
Данное техническое решение принято в качестве прототипа.
Техническим результатом предлагаемого устройства является повышение его эффективности за счет устранения указанного недостатка.
Для достижения указанного технического результата в предлагаемом устройстве для удлинения рельсовых плетей при разрядке температурных напряжений в плетях и придания им длины, соответствующей размеру при оптимальной температуре, содержащем рельсовые захваты, несущие противокантовочные ролики для взаимодействия с головками рельсов плетей при их подъеме и связанные с платформой и подъемным механизмом подвижной единицы, например путеукладочного крана, введены датчики определения усилия подъема плетей, связанные с подъемным механизмом крана, а рельсовые захваты размещены на подвижной в горизонтальной плоскости каретке и дополнительно снабжены опорными роликами для взаимодействия с подошвой рельсов плетей при их подъеме, при этом каретка установлена на раме, шарнирно закрепленной на торце платформы путеукладочного крана, и прикреплена к траверсе подъемного механизма крана на подвесах.
Введение датчиков определения усилия подъема плетей, связанных с подъемным механизмом крана, позволяет производить постоянную корректировку высоты подъема траверсы с прикрепленным к ней устройством, так как в процессе перемещения крана, за счет возникающего продольного усилия, высота рельсовой волны увеличивается. Выполнение опорных роликов с возможностью взаимодействия с подошвой рельсов плетей при их подъеме позволяет осуществлять удлинение хвостовой части плетей и примыкающих к ним уравнительных рельсов, а противокантовочные ролики предохраняют каждую плеть от опрокидывания, Размещение рельсовых захватов на подвижной в горизонтальной плоскости каретке обеспечивает смещение захватов в кривых участках пути.
На фиг.1 показана схема удлинения плетей, начальное и конечное (штрихом) положение крана;
на фиг.2 показано устройство в процессе работы;
на фиг.3 показан рельсовый захват на каретке с приводом, установленные на раме.
Рельсовая плеть 1, показанная на фиг.1, подвергается операции по удлинению в процессе разрядки температурных напряжений и приданию ей длины, соответствующей размеру при оптимальной температуре. На фиг.1 также показан путеукладочный кран 2, рельсы 3 прилегающего пути слева, уравнительные рельсы 4 и рельсы 5 прилегающего пути справа. Штриховыми линиями показан путеукладочный кран 2 в конечном положении. Волна рельсовой плети 1, показанная на фиг.2, создается при помощи предлагаемого устройства для удлинения плетей. Устройство содержит два рельсовых захвата 6, закрепленных на каретке 7. Каждый рельсовый захват 6 имеет противокантовочный ролик 8, выполненный с ребордами и установленный в верхней части захвата с возможностью обхвата головки рельса плети 1 сверху при ее подъеме. Рельсовый захват 6 дополнительно снабжен опорным роликом 9, который установлен в нижней части захвата для взаимодействия с подошвой рельса плети 1 при подъеме плетей. Опорные ролики 9 имеют реборды, расстояние между которыми соответствует ширине подошвы рельса. Каретка 7, несущая рельсовые захваты 6, установлена на раме 10 с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости приводным механизмом 11, что необходимо для смещения рельсовых захватов 6 в кривых участках пути. Рама 10 связана с платформой путеукладочного крана 2 посредством дышла 12, шарнирно закрепленного на торце платформы, и прикреплена к траверсе 13 подъемного устройства крана 2 (например, лебедки крана) на подвесках 14. Устройство снабжено датчиками 15 для определения усилия подъема рельсовых плетей 1, связанных с подъемным устройством крана. Датчики 15 установлены, например, на подвесках 14.
Устройство для удлинения рельсовых плетей работает следующим образом.
т
Путеукладочный кран 2 устанавливают у стыка рельсовых плетей 1 и рельсов 3 прилегающего слева пути. Траверсу 13 подъемного устройства крана 2 и, соответственно, раму 10 опускают на рельсы плетей 1 таким образом, чтобы противокантовочные ролики 8 рельсовых захватов 6 охватили сверху головки рельсов плетей 1, а нижняя часть захватов 6 опустилась в подготовленный для этой цели шпальный ящик (не показано). Под каждую подошву рельсов плетей 1 подводят опорный ролик 9 и закрепляют их в нижней части захватов 6. Затем включают лебедку подъемного устройства крана 2 и рельсы плетей 1 поднимают на расчетную высоту исходя из разницы между температурой укладки и оптимальной температурой. Высота подъема определяется из условия соблюдения равенства (как показано в прототипе - патент №2399714) Δ=Δ
т
опт
ф
Здесь Δ=α(Т-Т)l - температурное удлинение участка плети на длине волны,
где α=0,00018 1/град - коэффициент линейного расширения рельсовой стали;
опт
Т - оптимальная температура укладки плети;
ф
Т - фактическая температура, при которой была уложена плеть.
Величина Δ, определяемая как разница между длиной волны l и ее проекцией, находится из уравнения
н
где h - начальная высота подъема плети.
н
Очевидно, что для подъема плетей на высоту должно быть приложено определенное усилие F, реализуемое механизмом подъема крана 2, ограниченное настройкой датчика 15 определения усилия подъема (фиг.2). Кран 2 начинает перемещаться вдоль рельсовых плетей 1, подлежащих удлинению. Противокантовочные ролики 8 рельсовых захватов 6 предохраняют каждую рельсовую плеть 1 от опрокидывания. При этом в каждой плети возникает продольная сила S, вызывающая изменение высоты ее подъема в соответствии с зависимостью
,
где l - длина волны изгиба плети;
E - модуль упругости рельсовой стали;
x
J - момент инерции рельса.
н
кон
кон
Очевидно, что увеличение высоты волны влечет уменьшение усилия F. В этой связи срабатывает датчик 15 определения усилия, от которого поступает сигнал на механизм подъема, и, соответственно, выбирается слабина каната подвесок 14. Таким образом, высота волны по ходу перемещения крана 2 постепенно увеличивается. В конце перемещения крана 2 плеть 1 достигает величины h, при этом величина Δ, которая характеризуется как разность длины волны и ее проекции, равняется
При этом
где L - длина плети.
Следовательно, в конфигурации волны полностью размещено требуемое удлинение плети 1. Для того чтобы плеть 1 была полностью введена в требуемую длину, необходимо довести колесо укладочного крана 2 до конца плетей 1, удерживая в состоянии волны примыкающие уравнительные рельсы 4. Это обеспечивается рельсовыми захватами 6, опорные ролики 9 которых, поддерживая рельсы плетей 1 под подошву, позволяют проходить захватам 6 через накладку. В конце перемещения крана 2 траверсу 13 подъемного устройства крана 2 опускают. Концы удлинившихся плетей 1 и уравнительные рельсы 4 опускают на шпалы, отрезают кусок, равный набежавшему удлинению, и пристыковывают к рельсам 5 прилегающего пути справа. Повышается эффективность устройства за счет исключения дополнительных операций для удлинения хвостовой части плетей при разрядке температурных напряжений в рельсовых плетях и придания им длины, соответствующей размеру при оптимальной температуре.