Критерии оценки прочности пути

5. Назначение рельсов и требования, предъявляемые к ним. Типы, профили, длины рельсов

НАЗНАЧЕНИЕ РЕЛЬСОВ

· Создавать поверхность с наименьшим сопротивлением качению колеи подвижного состава

· Направлять движение колес подвижного состава

· Воспринимать, упруго перерабатывать и передавать нагрузки от подвижного состава на опоры ( шпалы, брусья)

· На участках с автоблокировкой рельсовые нити служат проводниками сигнального тока

· На участках с электрической тягой рельсовые нити служат проводникам обратного тягового тока

ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К РЕЛЬСАМ

1) Рельсы должны быть тяжелыми- для наибольшего прочности пути при движении поездов с большими осевыми нагрузками и высокими скоростями

2) Рельсы должны быть легкими- исходя из соображения экономии металла и упрощения работы с ними при погрузке, транспортировки, замене и т п

3) Рельсы должны быть жесткими-для лучшего сопротивления изгибу под нагрузкой

4) Рельсы должны быть гибкими- с целью понижения ур-я динамических сил

5) Рельсы должны быть вязкими - для предотвращения хрупких изломов от ударно-динамического воздействия колес подвижного состава

6) Рельсы дб твердыми-по сообр-м контактной выносливости

7) Поверхность рельс должна обладать наибольшим трением-для лучшего сцепления колес локомотивов с рельсами

8) Поверхность катания рельсов дб наиболее гладкой - для понижения сопротивления движению колес вагонов

9) Должны обеспечить безопасный пропуск поездов с установленной скоростью

10) Должны быть технологичными

11) Должны иметь большой срок службы

ДЛИНА РЕЛЬСОВ

а) Условия заводского изготовления – 60 – 100 м;

б) Условия транспортировки – до 800 м;

в) Условия текущего содержания – 12,5 – 25 м;

г) Климатические условия:

- нормальные;

- длинные;

- бесстыковые плети.

ТИПЫ РЕЛЬСОВ:

· Р50

· Р65

· Р75

· Р65к ( для наружных нитей кривых участков пути)

Число-вес одного погонного метра

АНАЛИЗ ЭЛЕМЕНТОВ ПОПЕРЕЧНОГО ПРОФИЛЯ РЕЛЬСОВ

Характеристика рельсов. Материал рельсов.

Вес рельса

· эмпирическая зависимость веса рельса q от статической нагрузки P на ось локомотива (1933 г.):

· осредненная зависимость между весом рельса q и скоростью движения поездов V:

· зависимость веса рельса q от грузонапряженности Г (формула В.Я.Шульги):

При оценке целесообразности того или иного веса рельса, необходимо учитывать следующие соображения:

· Чем больше нагрузка на ось, скорости движения, грузонапряженность, те большим должен быть вес рельса при прочих равных условиях

· Чем больше вес рельса, тем меньше при прочих равных условиях будут составлять эксплуатационные расходы на 1 км пути

Ширина головки рельса

Должна иметь такие размеры, при которых обеспечиваются наименьшие контактные напряжения и наибольший срок службы по износу, т.к рельс устанавливается с подуклонкой 1:20 для обеспечения равномерного износа головки, чтобы колесо катилось по нему, имея коничность 1:20

Выражается значение величины головки рельса

Формулы и подпись

3. Высота рельсов

Высокие рельсы считаются наиболее целесообразные, так как с увеличением высоты, увеличивается момент инерции в большей мере, чем момент сопротивления, следовательно, давление будет передаваться на большее число отдельных опор, но ограничение высоты рельса из соображения, что высокий момент инерции ведет к недостаточной упругости рельса, повышает динамическое воздействие колес и контактных напряжений

Широкая подошва по сравнению с узкой головкой предназначена:

· Для обеспечения нормативного прижатия рельсов к опоре, за счет промежуточных скреплений

· Если бы подошва рельса была узкой - улучшение остывания рельса после проката

· Чем шире подошва, тем большая стабильность относительно опоры

Материал рельсов:

· Мартеновская сталь

· Конвертерная сталь

· Электросталь

Состав рельсовой стали:

Полезные элементы

1. Углерод (С) – общая прочность рельсов при изгибе, твердость и износостойкость

2. Марганец (Mn) – увеличивает твердость, износостойкость и вязкость рельсовой стали

3. Кремний (Si) – твердость и износостойкость

Вредные примеси

1. Фосфор (Р)– повышает хрупкость рельсов при низких температурах

2. Сера (S) – повышает красноломкость рельсов (при прокате рельсов образуются трещины)

Микролегирующие и модифицирующие добавки

• Ванадий (V), титан (Ti) и цирконий (Zr) – улучшают структуру и качество стали