1.2 Технология изготовления рельсов
В настоящее время готовую сталь разливают в формы (изложницы), где она застывает в виде слитков. Слитки перед прокатом помещают в специальные нагревательные колодцы для подогрева до необходимой температуры. Разогретый слиток стали обрабатывают первоначально на блюминге, придавая слитку форму болванки прямоугольного сечения, называемую блюмсом. Блюмс передают далее в прокатный стан, где он проходит через валки из ручья в ручей; при этом он вытягивается в длину и постепенно меняет форму, принимая по выходе из последнего ручья профиль заданных размеров. Полученную таким образом полосу затем разрезают на рельсы нормальной длины, производят выправку отдельных искривлений, высверливают отверстия для болтов.
Технология изготовления рельсов постоянно совершенствуется. Улучшен процесс изменения поперечного сечения блюмса в последовательно проходимых им ручьях прокатного стана (так называемая калибровка рельсов). При прокате по новой калибровке обеспечивается более интенсивная обработка металла подошвы рельсов, что резко сокращает количество волосовин в подошве, получающихся литые заготовки от раскатывания подкорковых пузырей.
Осуществлен ряд мер по удалению усадочной раковины и околоусадочной рыхлости металла. Введено замедленное охлаждение рельсов после проката в закрытых коробах и охлаждающих колодцах, позволяющее предупреждать образование флокенов. Очень важно, чтобы сталь не имела флокенов — мелких внутренних трещин, возникающих в связи с выделением водорода при остывании стали. Существенное повышение качества рельсов даёт совершенствование способа раскисления рельсовой стали. В процессе варки стали происходит некоторое окисление железа. Для его восстановления в сталь добавляют алюминий. Но, соединяясь с кислородом, алюминий образует неметаллические включения (глинозем), загрязняющие сталь и снижающие стойкость рельсов против появления трещин.
Раскислителями являются комплексные ферросплавы, содержащие кремний, ванадий или магний и титан. Применение этих раскислителей повышает стойкость рельсов против появления трещин контактно-усталостного характера на 20…25%. Повышение эксплуатационной стойкости рельсов достигается улучшением чистоты стали, термическим упрочнением и легированием.
Термоупрочнение стали
Выполняется следующими способами:
объёмная закалка с охлаждением в масле после печного нагрева;
поверхностная закалка головки рельсов водовоздушной смесью после нагрева её токами высокой частоты;
используется технология закалки рельсов в расплавах солей.
Заключающаяся в том, что рельсы нагреваются до температуры 840…870°С в проходной печи (40…60 мин), а затем охлаждаются (8… 40 мин) в расплаве солей калиевой селитры и нитрата натрия, содержащих 0,6…0,7% воды, до температуры 290…295 °С. Последующее охлаждение рельсов происходит на воздухе. Остатки солей с поверхности рельсов смывают водой.
Способ закалки рельсов в солях имеет преимущества перед упрочнением в масле. Во-первых, высокая температура солей предупреждает искривление рельсов, вследствие чего существенно уменьшается холодная правка рельсов. Во-вторых, в расплаве солей в интервале температур структурных превращений рельсы остывают быстрее, чем в масле, что улучшает прочность, пластичность и вязкость стали. В-третьих, при этом способе закалки можно изготовлять рельсы из низколегированной стали с прочностью выше 1400 МПа.
Отпадает также необходимость в громоздких отпускных печах, которые используются при закалке рельсов в масле. Рельсы после полного остывания подвергаются холодной правке на роликоправильных машинах и штемпельных прессах. Перед холодной правкой допускается равномерная общая по всей длине кривизна рельсов в вертикальной и горизонтальной плоскостях со стрелой прогиба не более 1/60 длины рельса. После холодной правке к рельсу предъявляются требования по ряду показателей.
2 КАТАЛОГ ТИПОВ РЕЛЬС И ХАРАКТЕРИСТИК
Рельсы железнодорожные широкой колеи Р50, Р65. Таблица 2.1 — Механические свойства |
Тип рельса | Категория, марка стали | Временное сопротивление, н/мм2(кгс/мм2) | Предел текучести, н/мм2(кгс/мм2) | Относительное удлинение, % | Относит ельное сужение, % | Ударная вязкость,kcuдж/см2 (кгсм/см2) | Твердость на поверхности катания, нв |
Р50 | Т1 | 800 (82) | 8.0 | 25.0 | 25 (2.5) | 341-401 | |
Р65 | Т2 | 1100(112) | 750 (76) | 6.0 | 25.0 | 15(1.5) | 321-401 |
Р65 | Н | 900 (92) | — | 5.0 | — | — | — |
Таблица 2.2 — Химический состав стали
Марка стали | С | Мп | Si | Массовая доля элементов, v р Не более |
М76ф | 0,035 | |||
Э76ф | 0,03-0,15 0,025 | |||
Э85ф | 0,83-0,87 | 0,75-1,05 | 0,25-0,45 | 0,025 |
М76 | 0,035 | |||
Э76 | 0,025 |
Таблица 2.3 — Механические свойства
Таблица 2.4 – Химический состав | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Таблица 2.5 — Механические свойства
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Твердость на поверхности катания термоупрочненных рельсов 311-420 НВ. Таблица 2.6 — Химический состав стали
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Рельсы трамвайные желобчатые типов т58, т62 Таблица 2.7 — Химический состав стали | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Содержание в стали мышьяка, хрома, никеля и меди определяется по требованию потребителя и обеспечивается предприятием. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Рельсы рамные типа р65. Предназначены для изготовления соединений и пересечений железнодорожного пути | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Рельсы остряковые 0р43, 0р50, ор65 применяются в конструкциях верхнего строения железнодорожного пути Таблица2.9 — химический состав стали
| ||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||
Рельсы железнодорожные узкой колеи шахт р18, р24 Таблица 2.10 — Механические свойства
| ||||||||||||||||||||||||
|
studfiles.net
Современные конструкции одиночных обыкновенных стрелочных переводов — Конструкция железнодорожного пути — Металл
С помощью стрелочных переводов и глухих пересечений осуществляются различные виды соединений путей и их пересечений. Наиболее широко применяются одиночные обыкновенные, одиночные симметричные и двойные перекрестные стрелочные переводы. Достаточно широко применяются косоугольные глухие пересечения. Стрелочные переводы и глухие пересечения относят к верхнему строению пути.
Одиночными обыкновенными стрелочными переводами называют переводы, позволяющие сделать одно одностороннее ответвление от прямого пути (рис. 5.1) Такие переводы самые распространенные на сети наших железных дорог. Эти переводы состоят из следующих основных частей: стрелки (I), соединительных путей (II), крестовины с контррельсами (III), как правило, закрестовинной кривой (IV), подрельсового основания (брусья или плиты). В целом стрелочный перевод — это сложная конструкция, состоящая из большого количества деталей (в зависимости от типа перевода — от 3000 до 7500 деталей).
Одной из главнейших характеристик перевода является его марка в виде дроби 1/N. Знаменатель показывает, сколько раз ширина сердечника крестовины в ее хвосте укладывается по его длине до математического центра. Наиболее употребляемые марки переводов на дорогах России 1/9 и 1/11.
Стрелка состоит из двух рамных рельсов, двух остряков с корневыми узлами, ряда деталей, обеспечивающих прикрепление рельсов к опорам, связей между остряками и устройства для их перевода.
Рамные рельсы изготовляют из обычных рельсов, как правило, стандартной длины: при марках 1/9 и 1/11 — 12,5 м, при марках 1/18 и 1/22 — 25 мм. Исключение составляют лишь некоторые переводы. Например, для перевода Р65 марки 1/11 с гибкими остряками длина прямолинейного рамного рельса 20 855 мм, а криволинейного — 20 764 мм.
В отличие от путевых рельсов рамные рельсы имеют ряд дополнительных отверстий (для крепления к упоркам, в корневом узле, для установки упорных накладок и креплений деталей переводного устройства). На протяжении горизонтальной строжки остряков (с запасом по 30 мм с каждой стороны) делается косая строжка боковой грани головки рамного рельса с тем, чтобы обеспечить укрытие тонкой части остряка и уменьшить приходящуюся на него нагрузку.
Рамный рельс, лежащий на прямом направлении, прямолинейный, а на боковом направлении — криволинейный (рис. 5.2), 2-й изгиб сделан для того, чтобы укрыть острие прямолинейного остряка от ударов гребней колес при противошерстном движении по прямому пути. Кроме того, это позволяет уширить колею по условиям вписывания экипажа.
Остряки изготавливают из рельсов специального профиля (ОР50, ОР65, ОР75) пониженной высоты, несимметричного очертания. Пониженная высота остряков принята для того, чтобы не ослаблять подошву рамного рельса, к которому прижимается остряк. Стрелку с такими остряками легче содержать в зимнее время. Несимметричный профиль облегчает крепления тяг и повышает сопротивление изгибу остряка боковым силам.
Масса остряковых рельсов в неослабленном сечении составляет: ОР50 — 64,6 кг/м; ОР65 — 83,8 кг/м; ОР75 — 92,14 кг/м.
Пониженная высота остряка затрудняет устройство стыка в корне, где с остряком стыкуется рельс нормальной высоты. По этой причине приходится остряки выпрессовывать в корне до высоты нормального рельса. Чтобы повысить износостойкость остряков и предотвратить образование седловин в зоне выпрессовки, остряки закаливают. Закалке подвергают также и рамные рельсы.
В современных одиночных обыкновенных переводах один остряк всегда прямолинейный (на прямой путь), а другой криволинейный (на боковой путь). Радиус криволинейного остряка может быть либо постоянным (равным радиусу соединительной кривой), либо переменным.
Например, для переводов типа Р65 марки 1/11 с шириной колеи 1524 мм радиус в начале остряка равен 400 м (до сечения остряка 75 мм), а затем — 300 м.
Для переводов типа Р65 с колеей 1520 мм принят постоянный радиус кривизны остряка 300 м, т. е. такой же, как и радиус соединительной (переводной) кривой, для переводов типа Р50 — 297, 259 м.
Переменный радиус кривизны остряка обеспечивает более плавное движение экипажей на боковой путь. Однако при переходе к ширине колеи 1520 мм пришлось отказаться от переменного радиуса кривизны и сделать его постоянным. Криволинейный остряк расположен под углом к рамному рельсу. В начале остряка этот угол называют начальным. Он обычно находится в пределах 20 — 40′. В конце остряка угол с рамным рельсом достигает 1,5 — 2′. В этом месте он называется полным стрелочным углом.
Для того чтобы остряки могли быть плотно прижаты к рамным рельсам, делают их боковую строжку. Строжка позволяет получить тонкое острие остряка, не мешающее движению колес. Боковая строжка начинается с острия остряка и кончается там, где нерабочая грань остряка отходит от рамного рельса. Чтобы при строжке головки и подошвы остряка сохранить шейку, делают небольшой предварительный изгиб остряка.
Остряк подвергают строжке еще и в вертикальной плоскости. Это позволяет понизить острие относительно головки рамного рельса и добиться постепенного (без удара в торце) накатывания колеса на остряк. Строжка в вертикальной плоскости доходит до сечения остряка, где ширина его головки равна 50 мм. В сечениях 20; 5 мм и в острие (в начале остряка) понижение остряка относительно рамного рельса соответственно составляет 2; 15; 25 мм (рис. 5.3).
Рамные рельсы и остряки устанавливают, как правило, на переводные брусья (либо плиты). На протяжении от острия до корня остряков их установка и закрепление осуществляются с помощью специальных стрелочных башмаков (рис. 5.4). В зоне переднего и заднего вылетов рамные рельсы прикрепляют к брусьям скреплениями различных типов (в зависимости от вида перевода): смешанными, костыльными, с помощью подкладок-башмаков, а также их сочетаний.
Рамный рельс болтами прикрепляют к упоркам стрелочных башмаков. В новейших конструкциях принята клиновая упорка, позволяющая добиться регулируемого прижатия ее к головке и подошве рамного рельса. Недопустимо пользоваться клиновыми упорками для регулирования ширины колеи.
Стрелочная подушка (см. рис. 5.4) служит для установки остряка. Остряк перемещается (скользит) по подушке при переводе стрелки.
Часть остряка от корня до места прижатия к рамному рельсу испытывает большие боковые нагрузки. Чтобы помочь остряку сопротивляться боковому изгибу, его подпирают упорными накладками, закрепленными на рамном рельсе и упирающимися в шейку остряка (см. рис. 5.4, а). Упорные накладки крепятся к рамному рельсу двумя болтами с овальными подголовками. В зависимости от марки перевода и его типа устанавливают 3 или 4 пары упорных накладок (через 500 — 700 мм), а для переводов марок 1/18 и 1/22 — соответственно 11 и 14 пар.
Корневое крепление остряков является одним из наиболее сложных и ответственных узлов в конструкции стрелок. Объясняется это тем, что в этом узле нужно обеспечить поворот остряка (при переводе стрелки), надежную его связь с рельсом соединительной кривой, постоянную связь с рамным рельсом, сохранить неизменную ширину желоба в корне остряка. Корневой узел должен обладать противоугонными свойствами.
Известны многие конструкции корневых узлов. В современных стрелочных переводах применяют лишь два варианта корневых креплений: вкладышно-накладочное и обычный путевой стык при гибких остряках.
Вкладышно-накладочное корневое крепление (рис. 5.5) при плотной компоновке деталей обеспечивает перевод остряка за счет отогнутого конца накладки. Отогнута половина накладки со стороны остряка. На крайний к острию болт надета распорная втулка, которая упирается во вкладыш и в отогнутый конец накладки. Отгиб конца накладки достигает 7 — 8 мм.
Недостатком этой конструкции корневого крепления является возможность наполнения грязью (а зимой и снегом) пазух между остряком, вкладышем и накладкой. Естественно, это затрудняет перевод остряка. Нужно содержать пазуху в чистоте, систематически чистить это место в корневом креплении.
Более прогрессивной конструкцией корневого крепления является обычный стык в сочетании с гибкими остряками. Иногда это корневое крепление называют накладочным.
Гибкие остряки представляют собой конструкцию, в которой перевод стрелки осуществляется за счет изгиба остряка. Очевидно, что изогнуть легче более длинный остряк. Если при вкладышно-накладочном корневом креплении длина остряков в переводах марок 1/9 и 1/11 составляет 6515 — 8300 мм, то длина гибких остряков (при тех же марках) принята 11,0 — 12,5 м, а при марках 1/18 и 1/22 — 16,5 — 18,5 м. Для облегчения изгиба ранее в гибких остряках вырезалась часть подошвы на протяжении 800 — 900 мм (заподлицо с головкой). Это ослабление делалось на расстоянии 1 — 2 м от корня. Ослабленную часть гибкого остряка размещали на мостике, который крепился к лафету с помощью заклепок (рис. 5.6).
С 1985 г. ослабление подошвы остряков не делается. При этом переводное усилие возрастает незначительно, но зато упрощается и удешевляется изготовление гибких остряков. Увеличивается также жесткость остряка в вертикальной плоскости. Нельзя забывать о том, что остряковый рельс является более гибким, чем обычный рельс. Так, например, рельс ОР65 сопротивляется изгибу в вертикальной плоскости в 1,76 раза меньше, чем обычный рельс Р65.
Основные размеры стрелок приведены в табл. 5.1.
Таблица 5.1. Основные размеры стрелок обыкновенных стрелочных переводов колеи 1520 мм
| Тип перевода | Марка перевода | Длина рамного рельса, мм | Длина переднего вылета рамного рельса, мм | Радиус остряка, мм | Длина остряка, мм | Корневое устройство |
| Р75 Р65 и Р50 Р65 Р50 | 1/11 1/18 1/11; 1/9 1/11; 1/9 | 12 500 25 000 12 500 12 500 | 2769 3836 2769 4327 | 300 000 961 690 300 000 297 259 | 8 300 15 500 8 300 6 515 | Вкладышно-накладочное Накладочное, остряки гибкие Вкладышно-накладочное То же |
Связные полосы служат для обеспечения постоянной ширины колеи между рамными рельсами. Их изготавливают из стальных полос толщиной 12 мм и шириной 150 — 200 мм. Эти полосы состоят из двух частей: длинной постоянной длины и короткой переменной длины. На концах этих двух частей приваривают уголки размером 75х75х9 мм, с помощью которых болтами их соединяют в одну полосу. Для участков пути с автоблокировкой и электрической централизацией стрелок в месте соединения ставят электроизоляционные прокладки, втулки и шайбы из полиэтилена или фибры. При регулировке ширины колеи применяют электроизоляционные прокладки толщиной от 3 до 12 мм. Связные полосы приваривают в торец стрелочной подкладки.
На переводах Р50 марок 1/11 и 1/9 ставят 4 полосы (рис. 5.7), на переводах Р65 всех марок, кроме марки 1/11 с подуклонкой,- 5 полос, на переводах Р50 марки 1/18 — 6. Каждая часть полуполосы прикрепляется к брусьям двумя шурупами. В настоящее время стрелочные переводы типа Р65 выпускаются с одной первой связной полосой.
Остряки соединяют друг с другом и с переводным механизмом стрелочными тягами. Они нужны для того, чтобы обеспечить одновременный перевод остряков, их устойчивость и плотное прилегание к рамным рельсам. В современных переводах различают рабочие, контрольные, соединительные, аппаратные тяги. Кроме того, тяги, соединяющие остряки, делят на жесткие и регулируемые по длине (с помощью стяжных муфт и контргаек). Регулируемые тяги ставят обычно в переводах марок 1/18 и 1/22, а также в переводах типа Р65 марки 1/11 с подуклонкой. Тяги делят также на круглые (диаметром 40 — 50 мм) и квадратного сечения (34Х34 мм): первые — рабочие тяги при электрической централизации стрелок, вторые — соединительные тяги. Тяги должны размещаться в пролете между брусьями, не ближе 50 мм от бруса. Аппаратные тяги соединяют привод с рабочей тягой.
Тяги имеют на концах вилку, которая соединяется вертикальными болтами с серьгой, прикрепленной к шейке остряков горизонтальными болтами. Для большей безопасности в этом прикреплении используют только накатную резьбу, ставят контргайки и шплинты.
На участках электрической централизации стрелок серьги изолируют от остряков постановкой изолирующих прокладок и втулок.
В переводах марок 1/11, 1/9, остряки соединяют двумя тягами: рабочей и соединительной (см. рис. 5.7). Соединительную тягу ставят в месте, где кончается строжка остряка. В этом месте перед строжкой остряк изгибают. При работе в пути возможен выгиб остряка вбок (за счет внутренних напряжений). Чтобы не допустить выгиб остряка и, следовательно, его неплотное прилегание к рамному рельсу, здесь и ставят соединительную стрелочную тягу.
Для стрелок, включенных в электрическую централизацию, рядом с рабочей тягой к остряку присоединяют контрольную тягу. Для таких стрелок заводы выпускают переводы с парными серьгами на остряках (отдельно для рабочих и контрольных тяг).
Переводные механизмы могут быть ручными и механизированными. Ручные делят на рычажные балансирного типа (наиболее распространены), рычажные безбалансирные, коловоротные и др. Механизированные могут быть с механическим, электрическим, электропневматическим и электрогидравлическим приводами.
Наибольшее распространение получили электрические приводы. Они обеспечивают перевод, запирание и контроль положения остряков в соответствии с требованиями ПТЭ.
Безопасность движения по стрелкам повышается при наличии запорных устройств, которые обеспечивают плотное прижатие остряков к рамным рельсам и позволяют контролировать это прижатие. На стрелках, оборудованных электроприводом, с помощью контрольной тяги на пост электрической централизации (пост ЭЦ) передается постоянная информация о надежном прижатии остряка к рамному рельсу (контроль замыкания) . Если из-за попадания в пространство между остряком и рамным рельсом снега, грязи или посторонних предметов остряк не сможет плотно прижаться к рамному рельсу, то на посту ЭЦ данная стрелка не покажет контроля замыкания и не переведется в требуемое положение до тех пор, пока причина, вызвавшая нарушение контроля замыкания, не будет устранена.
На стрелках, не оборудованных электроприводом, контроль замыкания осуществляется с помощью шарнирно-коленчатых замыкателей и контрольных стрелочных замков. Наибольшее распространение получили ключевые замки Мелентьева. Необходимо, чтобы все переводы (кроме тех, что расположены на горочных и сортировочных путях) имели приспособления для висячих замков. Сейчас заводы выпускают стрелки, имеющие откидные стрелочные закладки (на первой связной полосе, у острия остряка) упирающиеся в шейку остряка.
Соединительная часть перевода (см. рис. 5.1) состоит из прямого отрезка пути и переводной кривой. Основной характеристикой переводной кривой является ее радиус, который, как правило, равен радиусу криволинейного остряка. Если остряк имеет двойную кривизну, то имеется в виду радиус во второй половине ближе к корню.
Радиус переводной кривой определяет допустимую скорость движения экипажа на боковой путь. Для переводов марки 1/22 он равен 1440 м, марки 1/18 — 980 м, марки 1/11 — 300 м и марки 1/9 — 200 м.
Переводную кривую зашивают по ординатам, размеры которых указаны на эпюре стрелочного перевода. Ординаты измеряют от рабочей грани наружного рельса прямого направления до рабочей грани упорного рельса переводной кривой.
Наружный рельс переводной кривой в целях упрощения конструкции перевода устанавливают без возвышения. Исключение составляют переводы, уложенные на кривых. В этих случаях возвышение наружной нити могут устраивать, но не более 75 мм.
Рельсы соединительной части, как и на всем переводе, установлены без подуклонки. Исключение составляет конструкция перевода типа Р65 марки 1/11, предназначенного для высокоскоростного движения в прямом направлении. В связи с этим используют плоские подкладки с костыльным, шурупно-клеммным скреплением (стрелочные переводы Р65 марки 1/11 с подуклонкой) и клеммно-болтовым (стрелочные переводы на железобетонных плитах или брусьях).
В начале соединительной части перевода (за корнями остряков) рельсы расположены близко друг к другу. Потому здесь ставят двойные подкладки (общие для обоих рельсов). Они расположены под углом к продольной оси бруса (перпендикулярно биссектрисе угла между прямым и боковым направлениями стрелочного перевода).
Крестовины (рис. 5.8) могут быть прямолинейные и криволинейные. На путях МПС используют только прямолинейные крестовины.
Крестовины делят на острые и тупые. Тупые применяют в глухих пересечениях и двойных перекрестных стрелочных переводах.
В острой крестовине (см. рис. 5.8) на участке между горлом и сердечником колесо катится, ничем не направляемое. Этот участок называют вредным, или мертвым, пространством. Чтобы направить колеса в нужный желоб, укладывают два контррельса.
Угол а, который образует рабочие грани сердечника, называют углом крестовины. Тангенс этого угла, т. е. отношение ширины сердечника в хвосте к длине сердечника, называют маркой крестовины и обозначают дробью 1/N. Эта дробь обозначает не только марку крестовины, но и марку перевода.
Размеры горла крестовины и желобов у сердечника и контррельсов показаны на рис. 5.8 (глубина всех желобов должна быть не менее 50 мм). На период перехода от колеи 1524 мм на колею 1520 мм временно ширина горла на крестовинах принята 64 мм.
Ранее расстояние между рабочими гранями сердечника и контррельса было установлено не менее 147? мм, а между рабочими гранями усовика и контррельса — не более 1435 мм. Теперь эти расстояния составляют соответственно 1474 и 1435 мм (см. рис. 5.8). Принятые изменения в основном направлены на изменение углов ударов в усовики и контррельсы и на достижение большой плавности движения.
Заводы выпускают две разновидности жестких крестовин: сборную с литым сердечником типа общей отливки с изнашиваемой частью усиков и цельнолитую. В дальнейшем для краткости первую крестовину будем называть в соответствии с ГОСТ 7370 — 76 сборной. Кроме жестких крестовин, выпускают также крестовины с непрерывной поверхностью катания (с подвижным сердечником).
Литую часть сборной крестовины и цельнолитую крестовину изготовляют из высокомарганцовистой стали Г1ЗЛ, содержащей 13% марганца. Эта сталь обладает значительными достоинствами. Ударная вязкость ее в 4 раза больше, чем у обычной рельсовой стали; в процессе эксплуатации на поверхности катания образуется наклеп, твердость которого примерно в 2,5 раза больше, чем у той же стали до ее эксплуатации. Таким образом, если начальная твердость стали составляет 200 единиц по Бринеллю, то после прохода 20-30 млн. т брутто груза вследствие наклепа твердость стали может достигать 500 единиц. Очевидно, что при этом замедляется износ крестовины.
Сборные крестовины сейчас составляют примерно 90% выпускаемых стрелочными заводами крестовин. Они имеют преимущество перед цельнолитыми: меньший расход более дорогой высокомарганцовистой стали, меньше брака (в 4 — 5 раз), большую ремонтопригодность (например, возможность замены рельсовых усовиков). В то же время цельнолитые крестовины имеют меньше деталей и у них реже образуются дефекты. Учитывая эти обстоятельства, применяют пока цельнолитые крестовины лишь в стрелочных переводах типа Р65 марки 1/11 с подуклонкой и в переводах типа Р65 марки 1/18.
Главной особенностью крестовины с подвижным сердечником является создание непрерывной поверхности катания по прямому и боковому путям. При этом отпадает необходимость в контррельсах. Для перевода подвижного элемента устанавливается электропривод. В настоящее время производятся серийно крестовины типа Р65 с подвижным сердечником марок 1/11, 1/18 и закончены экспериментальные испытания крестовины типа Р65 марки 1/11 с подвижным поворотным сердечником.
Для улучшения условий взаимодействия пути и подвижного состава важное значение имеет правильный подбор поперечных и продольных очертаний сердечника и усовиков (рис. 5.9). Для большинства крестовин рабочая поверхность усовиков имеет поперечный уклон 1/20. Сердечник же в поперечном сечении имеет горизонтальную площадку, переходящую к боковым граням с закруглениями радиуса 5 мм. От сечения 40 мм до хвоста радиусы этих закруглений постепенно увеличиваются до 13 мм (15 мм).
Контррельсы в прежние годы изготовляли из стандартных рельсов. Сейчас используют контррельсы специального профиля (рис. 5.10). Высота контррельса специального профиля больше, чем высота стандартного рельса на 22 мм, что обеспечивает лучшие условия для движения колес по крестовине, так как площадь соприкосновения колеса и рабочей грани контррельса в этом случае увеличивается. Кроме того, такой контррельс легче стандартного (например, типа Р50 на 30%).
Схема укладки контррельса, его форма в плане видны из рис. 5.8. Длина его прямой части определяется как расстояние между горлом и сечением сердечника 40 мм плюс запас по 150 — 300 мм с каждой стороны.
Чтобы повысить боковую жесткость контррельсов, их усиливают упорками.
3акрестовинные кривые расположены на боковом пути за крестовиной (см. рис. 5.1). Радиусы этих кривых принимают для переводов марок 1/9, 1/11 не менее 300 м для приемо-отправочных и сортировочных путей и не менее 200 м — для остальных путей, а для марок 1/18 и 1/22 — соответственно 960 и 1440 м (т. е. такими же, как и радиусы переводной кривой). Нередко условия позволяют принять радиусы закрестовинных кривых более 200 и 300 м. Например, при увеличении междупутья с 4,1 до 5,5 м радиус закрестовинной кривой может быть увеличен с 300 до 600 м.
При скорости движения более 25 км/ч рельсы в зоне закрестовинных кривых устанавливают в большинстве случаев на подкладки с подуклонкой. Как правило, устраивают возвышение наружного рельса. На расстоянии 2 м от хвоста крестовины и в конце закрестовинной кривой устраивают соответствующие отводы (уклон не более 3%). Если такой отвод сделать нельзя, то устанавливают половину расчетного возвышения.
Закрестовинные кривые разбивают по ординатам, приведенным, например, в Справочнике дорожного мастера и бригадира пути.
Ширина колеи на закрестовинных кривых принимается такой же, как и на переводных кривых. Если радиусы этих кривых различны, то нормы ширины колеи устанавливают в зависимости от фактического радиуса.
Для достижения стабильной работы закрестовинных кривых в необходимых случаях прибегают к усилению конструкции пути в пределах этих кривых (постановка на щебень, увеличение числа шпал, укладка удлиненных не-симметричных подкладок, применение специальных упорок и т. д.).
Деревянные переводные брусья служат основным типом подрельсового основания для стрелочных переводов.
Переводные брусья на дорогах России изготовляют главным образом из сосны и ели. Меньше используют пихту, лиственницу, кедр, бук и березу.
Приняты три типа переводных брусьев (ГОСТ 8816 — 70): с шириной верхней постели 220, 200 и 175 мм (соответственно уширенные, широкие и нормальные), толщиной 180, 160, 150 мм, шириной понизу 260, 250, 230 мм. Длина брусьев минимальная 3 м, максимальная 5,5 м (с изменением длины на 0,25м).
Брусья могут быть обрезными (опилены с четырех сторон) типов 1А, 2А, 3А и необрезными (опилены лишь по верхней и нижней постелям) типов 1Б, 2Б, 3Б. Брусья пропитывают на заводах масляными антисептиками.
На железных дорогах МПС используются брусья типов 1 и 2. Брусья типа 3 применяют только на подъездных путях промышленных предприятий.
Общее число брусьев в комплекте на один перевод колеблется (в зависимости от марки перевода) от 30 до 170 шт. В одном комплекте предусмотрены брусья только одного типа.
Древесина, применяемая для брусьев, является дефицитным материалом, поэтому разработаны конструкции клееных брусьев. Они имеют прямоугольную форму. Склейка ведется многослойно с вертикальным расположением слоев (сечение 260х180 мм). Для склейки используют лишь сосну и ель. Применяется клей повышенной водостойкости — фенолформальдегидный, КБ-3 и некоторые другие.
Предельный столбик устанавливают за крестовиной (см. рис. 5.1). Он указывает предельное положение стоящего экипажа, при котором возможно движение по другому пути (по условиям габарита).
Эпюра стрелочного перевода — это его схема, на которой показана раскладка стрелочных брусьев (рис. 5.11), приведены все необходимые размеры перевода и его частей: теоретическая длина (между острием остряка и математическим центром крестовины), практическая длина (между передним стыком рамного рельса и хвостом крестовины), длины рамных и всех остальных рельсов, остряков, передней и хвостовой (задней) частей крестовины, радиусы криволинейного остряка и переводной кривой, величины зазоров в стыках рельсов, ширина колеи в основных сечениях перевода, данные для разбивки перевода, в том числе ординаты для разбивки переводной кривой.
В переднем и заднем стыке крестовины, в корне гибких остряков приняты нулевые зазоры. Зазор в корне при вкладышно-накладочном корневом креплении принят 4 — 8 мм (чтобы дать возможность остряку повернуться). При раскладке брусьев принимают во внимание следующее. В зоне острия остряка укладывают два флюгарочных бруса длиной 4,5 м для установки переводного механизма. У стыков брусья размещают с учетом конструкции стыка. Раскладка брусьев между стыками определяется размерами пролетов между ними. Принимается пролет, равный пролету между осями шпал на перегоне. Исключение составляют лишь зоны стрелки и крестовины, где пролет уменьшают на 5 — 15%.
По направлению прямого пути концы брусьев укладывают по шнуру (с выступом за рабочую грань наружного рельса прямого пути на 613 мм). По боковому направлению брусья имеют переменный выступ за внутренний рельс. Подборка числа брусьев одной длины регламентируется наименьшим допустимым выступом. Минимальный выступ при переходе от одной группы брусьев к другой рекомендуется принимать 575 мм. Брусья сначала укладывают перпендикулярно оси прямого пути. Начиная от центра перевода, их постепенно поворачивают так, чтобы примерно через 11 брусьев они укладывались перпендикулярно биссектрисе угла крестовины (см. рис. 5.1).
Следует обратить внимание на то, что некоторые путейцы не укладывают 4 — 5 брусьев за крестовиной. Такое нарушение эпюры перевода недопустимо. Это существенно снижает устойчивость перевода при работе под нагрузкой.
Ширина колеи стрелочных переводов существенно влияет на плавность движения экипажей.
Перепроектировка переводов под колею 1520 мм резко уменьшила крутизну отводов. При норме ширины колеи 1524 мм на переводе очень часто менялась ширина колеи на коротком протяжении (табл. 5.2, рис. 5.12). Это приводило к крутым отводам — до б мм на 1 м длины перевода. При норме ширины колеи 1520 мм крутизна отводов по прямому направлению уменьшилась в 4 — 5 раз.
Переводы с шириной колеи 1520 и 1524 мм сделаны взаимозаменяемыми по практической и теоретической длинам. При ширине колеи 1520 мм изменились начальные стрелочные углы, радиус остряков, длина их строжки, ширина желобов в корне; улучшились условия движения по крестовине, так как стало меньше ударов в отводы усовиков и контррельсов, в передний вылет прямолинейного рамного рельса, уменьшилась опасность распора колесных пар (между контррельсом и усовиком).
3акрепление стрелочных переводов от угона осуществляется с помощью пружинных противоугонов, установленных по определенной схеме (рис. 5.13). Число пар противоугонов на путях приема и отправления поездов, подгорочных, горочных и сортировочных принимается в соответствии с данными табл. 5.3.
На участках с автоблокировкой и электротягой так же, как и на перегонных путях, необходима электрическая изоляция рельсовых нитей перевода. Обычно изоляцию устанавливают в связных полосах, тягах и крестовинных распорках. Для повышения токопроводимости рельсовых нитей на стрелочных переводах применяют соединители разных типов (рис. 5.14).
ags-metalgroup.ru
Рельсы железнодорожные. Конструкция и размер рельс.
Дата введения 01.07.20013. Конструкция и размеры
3.1. Форма и основные (контролируемые) размеры поперечного сечения рельсов должны соответствовать приведенным на рисунке 1 и в таблице 1. Допускаемые отклонения контролируемых размеров и формы поперечного сечения рельсов должны соответствовать значениям, указанным в таблице 2.
Таблица № 1
В миллиметрах
| Наименование размера поперечного сечения | Значение размера для типа рельса | |||
| Р 50 | Р 65 | Р 65К | Р 75 | |
| Высота рельса, H | 152 | 180 | 181 | 192 |
| Высота шейки, h | 83 | 105 | 105 | 104,4 |
| Ширина головки, b | 72 | 75 | 75 | 75 |
| Ширина подошвы, В | 132 | 150 | 150 | 150 |
| Толщина шейки, е | 16 | 18 | 18 | 20 |
| Высота пера, т | 10,5 | 11,2 | 11,2 | 13,5 |
Таблица №2
В миллиметрах
| Наименование показателя | Допускаемое отклонение размера и формы поперечного сечения для типа и категории рельса | ||||||||||
| Р50 | Р65, Р75 | Р65К | |||||||||
| В | Т1, Т2, Н | В | Т1, Т2, Н | В | Т1, Т2, Н | ||||||
| Ширина головки, b | ± 0,4 | ± 0,5 | ± 0,5 | ± 0,5 | ± 0,4 | ± 0,5 | |||||
| Ширина подошвы, В | ± 0,8 | ± 1,0 | ± 0,8 |
± 1,0 — 1,5 |
± 0,8 |
± 1,0 — 2,0 |
|||||
| Толщина шейки, е | ± 0,4 |
+ 0,8 — 0,5 |
± 0,4 |
+ 0,8 — 0,5 |
± 0,4 |
+ 0,8 — 0,5 |
|||||
| Высота рельса, Н |
+ 0,6 — 0,5 |
+ 0,8 — 0,5 |
± 0,6 | ± 0,8 | ± 0,6 |
+ 1,3 — 1,0 |
|||||
| Высота пера, т | ± 0,5 |
+ 1,0 — 0,5 |
± 0,5 |
+ 1,0 — 0,5 |
± 0,5 | ± 1,0 | |||||
| Высота шейки рельса, h |
+ 0,3 — 0,5 |
+ 0,3 — 0,7 |
|||||||||
| Отклонение формы поверхности катания головки от номинальной (по оси симметрии) | ± 0,3 | ± 0,5 | ± 0,3 | ± 0,5 | Не нормируется | ||||||
| Выпуклость подошвы (равномерная) | 0,3 | 0,5 | 0,3 | 0,5 | 0,3 | 0,5 | |||||
| Вогнутость подошвы | Не допускается | ||||||||||
| Отклонение профиля от симметричности (асимметричность) | ± 1,0 | ± 1,2 | ± 1,0 | ± 1,3 | ± 1,0 | ± 1,3 | |||||
(Поправка)
3.2 Расположение, количество и диаметр болтовых отверстий в шейке на концах рельсов должны соответствовать приведенным на рисунке 2 и в таблице 3.
По согласованию сторон рельсы могут быть изготовлены с другим расположением, количеством и диаметром болтовых отверстий.
Рисунок 2 — Расположение болтовых отверстий
Таблица №3
Размеры в миллиметрах
| Тип рельс | Значения рузмера | Допускаемое отклонение для рельса категории | |||||
| d | t | l1 | l2 | l3 | B | T1, T2, Н | |
| Р50 | 34 | 68,5 | 66 | 216 | 356 | ± 0,8 | ± 1,0 |
| Р65, Р65К | 36 | 78,5 | 96 | 316 | 446 | ||
| Р75 | 36 | 80,4 | 96 | 316 | 446 | ||
| Примечание — размер t приведен для настройки сверлильных агрегатов; на готовых рельсах его не контролируют. | |||||||
3.3. Болтовые отверстия должны быть перпендикулярны к вертикальной продольной плоскости рельса.
На кромках болтовых отверстий должна быть фаска шириной от 1,5 до 3,0 мм под углом около 45 °.
3.4. Длина и допускаемые отклонения длины рельсов должны соответствовать приведенным в таблице 4.
Таблица №4
| Длина рельса, м | Допускаемое отклонение длины рельса, мм, для категории | Наличие болтовых отверстий | |||
| В | Т1 | Т2 | Н | ||
| 25,00 | ± 10 | ± 20 | Без отверстий | ||
|
25,00 24,92 24,84 |
± 4 | ± 9 | ± 15 | ± 6 | С отверстиями |
|
12,52 12,50 12,46 12,42 12,38 |
± 7 | ± 10 | |||
| Примечание — Длина рельсов установлена для условий измерения на приемочном стеллаже предприятия-изготовителя. | |||||
По согласованию сторон рельсы изготовляют другой длины.
3.5. Косина торцов не должна быть более, мм:
0,5 — для рельсов категории В;
1,0 — для рельсов категорий T1, T2 и Н.
3.6 Прямолинейность рельсов
Компания как продаёт, так и покупает рельсы. Есть интерес и готовы купит рельсы Р-65. Покупаем рельсы Р-65, ГОСТ Р 51685-2000, Т1, 1-ой категории, 1-ого сорта, 25 метров и 12,5 метров »»3.6.1. Стрела прогиба рельсов в горизонтальной и вертикальной плоскостях при равномерной кривизне по всей длине не должна превышать:
1/2500 длины рельса категории В;
1/2200 длины рельса категорий T1, T2 и Н.
3.6.2. Отклонения рельсов от прямолинейности по поверхности катания головки в вертикальной плоскости и по боковой грани головки в горизонтальной плоскости на базовой длине 1,5 м при измерении по хорде не должны соответственно превышать, мм:
0,3 и 0,5 — для рельса категории В;
0,6 и 0,8 — для рельса категорий T1, T2 и Н.
5.6.3. Отклонения концов рельсов от прямолинейности в вертикальной и горизонтальной плоскостях на базовой длине 1,5 м не должны превышать значений, указанных в таблице 5.
Таблица №5
| Направление отклонения (метод измерения) | Отклонение от прямолинейности рельса, мм, не более, для категории | |||
| В | Т1 | Т2 | Н | |
| Вверх (по хорде) | 0,5 | 0,7 | 0,8 | 0,8 |
| Вниз (по касательной) | Не допускается | 0,2 | 0,2 | 0,2 |
| По горизонтали (по хорде) | 0,5 | 0,5 | 1,0 | 0,5 |
3.7. Скручивание рельсов не должно превышать:
1/25000 длины рельса категории В;
1/10000 длины рельса категорий T1, T2 и Н.
3.8. Расчетные параметры конструкции рельсов приведены в приложении Б.
3.9. Схема и примеры условного обозначения рельсов:
Примеры условного обозначения рельсов:
типа Р65, категории Т1 из стали марки М76Т, длиной 25 м с тремя болтовыми отверстиями на обоих концах рельса:
Рельс Р65-Т1-М76Т-25-3/2 ГОСТ Р 51685-2000
типа Р75, категории Т2, из стали марки Э76Ф, длиной 25 м с двумя болтовыми отверстиями на одном конце рельса:
Рельс Р75-Т2-Э76Ф-25-2/1 ГОСТ Р 51685-2000
типа Р65, категории Н, из стали марки М76, длиной 12,5 м, без болтовых отверстий:
Рельс Р65-Н-М76-12,5-0 ГОСТ Р 51685-2000
типа Р65, категории В, из стали марки К78ХСФ длиной 25 м, с тремя болтовыми отверстиями на одном конце рельса:
Рельс Р65-В-К78ХСФ-25-3/1 ГОСТ Р 51685-2000
« назад вперед »
prombizness.narod.ru
» Как производят рельсы для железных дорог? Интересник
18 Ноя
2015
Их называют символом индустрии, но на заводе по их производству чувствуешь себя, как у ворот в ад: просторно, жарко, шумно. Здесь делают то, чем многие из нас пользуются ежедневно, даже не думая об этом – рельсы.
Не рельсы эти необычные: они самые длинные из всех, что когда-либо делались. Длина одного рельса – 120 метров, они предназначены для европейской высокоскоростной сети железных дорог.
Поезда на этих дорогах движутся с феноменальной скоростью в 350 км/ч, что сравнимо с максимальными скоростями на автогонках «Формула-1». Обычные рельсы не выдерживают нагрузок, создаваемых высокоскоростными поездами – слишком много сварных стыков, слишком много крутых поворотов.
Чтобы езда была плавной и безопасной, нужно делать меньше стыков и более плавные повороты. Это значит, что рельс надо делать длиной с футбольное поле. Как же это сделать?
История начинается в глубине австрийских Альп. Пряничные домики и снежные вершины гор, возможно, кажутся чем-то далеким от объектов тяжелой индустрии. Но именно здесь решил обосноваться австрийский железнодорожный гигант «Voest-Alpine».
Рельсы рождаются в мартеновской печи, стальные чушки раскаляются до неимоверно высокой температуры в 1400 °С. И в таком пекле надо удалить примеси, всплывающие на поверхность раскаленной стали. Но как это сделать на раскаленном до красна металле?
При появлении из металлургической печи новеньким рельсам предстоит суровое крещение – очищение под мощным напором струи воды. Процесс называется гидросбив окалины. Сталь так раскалена, что вода буквально взрывается при соприкосновении с ней. Зрелище это яркое, но процесс этот очень важен: происходит соскабливающее воздействие на поверхность металла, это своего рода экстремальная обработка паром.
В этот момент очищенные чушки – это просто бесформенные стальные балки, для превращения их в рельсы необходимо мощное оборудование – катки, которые представляют собой огромные стальные цилиндры с аккуратными пазами, благодаря которым рельсы формируются на всю длину в 120 метров.
Огромные рельсы прокатываются на заводском полу через эти катки туда сюда не менее 16 раз. Глядя, как очередная раскаленная до красна чушка ударяется о пол каждые пять минут, можно сравнить прокат с хорошо отрепетированной хореографией.
В кабине управления видны все эти тонны раскаленной до красна стали, процессом управляет оператор. Неточно рассчитаешь время, и столкновение балки с другой – а это тонны безнадежно искривленной раскаленной стали. Если выбьешься из ритма, когда рельсы проходят сквозь эту систему, либо выходят из нее, тогда неизбежно столкновение. Чтобы избежать столкновения, оператор направляет наполовину готовый рельс в сторону, давая тема самым возможность прохода для другой балки.
Когда рельсы прокатаны до правильной формы, они подвергаются новому испытанию огнем. Огромная циркулярная пила отрезает их точно по длине, требуемой для конкретной железной дороги. Теперь рельсы имеют правильную форму и длину, но есть проблема: головка рельса слишком мягкая.
Стандартный высокоскоростной пассажирский поезд состоит из 12 вагонов, каждый вагон весит 65 тонн и имеет 8 колес. При полной нагрузке это означает, что каждое колесо поезда давит на рельс с силой в 11 тонн. Такая сила равна весу египетской пирамиды, давящей на площадь размером с двор обычного дома. Если делать расчет сил, действующих на рельсы изо дня в день, получаются огромные величины.
Эта огромная сила трения, создаваемая таким весом и воздействующая на колеса, вскоре привела бы к износу рельсов и колес. Компания «Voest-Alpine» вскоре нашла решение: сделать головку рельса тверже.
Вымачивание остывающего рельса в специальном жидком пластике, называемом полимером, приводит к склеиванию молекул стали с большей прочностью, чем это происходит на открытом воздухе. Такая прочность головки позволяет снизить плотность контакта между рельсом и колесом. Площадь контакта между стальными колесами поезда от поверхности качения до внешней поверхности рельса незначительная – лишь пара квадратных миллиметров на колесо. А результат: колеса скользят по поверхности головки рельса, а это значит меньше трения, меньше износ.
А на заводе рельсы окончательно прокатывают для того, чтобы они были абсолютно прямыми. Затем – испытание кислотой, рельсы длинные, прямые, твердые. Но они предназначены для 25-летней эксплуатации в суровом режиме. Безопасны ли они?
Для выяснения этого они помещаются в машины, у которых одна задача: выявить в металле какие-либо несоответствия норме, которые могут привести к крушению поезда. На смотровой площадке рельсы проверяются на наличие поверхностных и внутренних изъянов. На скорости в 1,5 м/с каждый новый рельс проходит четыре разных автоматических контроля. Световым сканирование выявляются изъяны поверхности, магнитный контроль позволяет выявить незаметные глазу изъяны на стали, а ультразвуковой контроль позволяет обнаружить внутренние изъяны.
Даже малейший изъян внутри рельса может привести к трещинам или преждевременной усталости металла. Если что-то обнаруживается, рельс переходит с автоматического контроля к ручному. Контроль должен быть тщательным, каждая царапина внимательно изучается. Иногда это только поверхностный износ, но если нет – рельс бракуется.
Работники компании «Voest-Alpine» очень серьезно относятся к безопасности рельсов, от них зависит жизнь пассажиров.
Миллионы людей пользуются железными дорогами. В Европе железнодорожный транспорт остается самым безопасным видом транспорта, в основном – благодаря точной технологии, лежащей в основе высокоскоростных железных дорог.
interesnik.com