3197
правок
Изменения
Перейти к навигации
Перейти к поиску
Температурный выброс пути (просмотреть исходный код)
Версия 21:42, 17 июня 2018
, 21:42, 17 июня 2018Новая страница: «'''Температурный выброс пути''' — характерное изменение железнодорожного пути в плане в…»
'''Температурный выброс пути''' — характерное изменение железнодорожного пути в плане в результате самопроизвольной разрядки температурного напряжения в [[Рельс|рельсах]] пути. За время около 0,2 с образуется резкое искривление рельсов (до 0,3—0,5 м на длине 20—40 м) с несколькими волнами в горизонтальной плоскости. Рельсы приобретают остаточные деформации и становятся непригодными для работы в пути, часть [[Шпала|шпал]] раскалывается, щебень с [[Балластный слой|балластной призмы]] отбрасывается. Выброс пути является серьёзной угрозой безопасности движения поездов: при возникновении выброса пути движение поездов на участке закрывается.
== Причины образования ==
Рельс длиной l, нагретый на Δt, удлинился бы на величину λ<sub>t</sub>:
:<math>\lambda_t=\alpha l\Delta t</math>,
где α = 11,8·10<sup>-6</sup> °C<sup>-1</sup> — коэффициент температурного расширения стали.
Однако удлинению рельса препятствуют сила трения в накладках стыка и силы сопротивления в опорах. Для упрощения расчётов силы сопротивления в опорах заменяются погонным сопротивлением p – суммой сил сопротивления, отнесённой к длине участка. В рельсе образуется деформация сжатия:
:<math>\lambda_\sigma=\frac{P_H l}{EF}</math>,
где P<sub>H</sub> – сила сопротивления в стыке;<br />
E = 2,06·10<sup>5</sup> МПа — модуль упругости рельсовой стали;<br />
F — площадь сечения рельса.
Приравнивая λ<sub>t</sub>=λ<sub>σ</sub>, получаем температурный перепад, при котором преодолевается сила трения в накладках:
:<math>\alpha l\Delta t=\frac{P_H l}{EF}</math>,
отсюда
:<math> \Delta t=\frac{P_H}{\alpha EF}</math>
На концах рельса появятся подвижные участки длиной l<sub>t</sub>, которые по мере возрастания температурного перепада будут увеличиваться, а в середине рельс останется неподвижным. Сила, препятствующая удлинению рельса:
:<math>P=P_H+pl_t</math>.
Если годовые температурные деформации рельсов превышают наибольшие конструктивные зазоры (21 мм для Р50 и 23 мм для Р65 и Р75), то зимой зазоры растягиваются, и возникает опасность среза стыковых болтов, а летом зазоры замыкаются, и возникает торцевое давление рельсов друг на друга. При этом в рельсе могут возникать значительные сжимающие силы, которые при неблагоприятных обстоятельствах могут привести к нарушению устойчивости пути — температурному выбросу.
== Предотвращение ==
При укладке звеньевого пути стыковые зазоры должны устанавливаться в зависимости от температуры рельсов во время укладки. При эксплуатации звеньевого пути, по условию его устойчивости, допускается иметь не более двух нулевых зазоров подряд, кроме случаев, когда эти зазоры являются номинальными.
В [[Бесстыковой путь|бесстыковом пути]] удлиняются или укорачиваются только концы рельсовых плетей, средняя часть плети остаётся неподвижной. Возникающее в неподвижной части рельса напряжение σ не зависит от типа и длины рельса.
:<math>\sigma=\frac{P}{F}=\alpha E\Delta t </math>.
Изменение температуры рельса на 1 ℃ вызывает изменение напряжения на 2,5 МПа. Для сравнения, при движении подвижного состава растягивающие напряжения в рельсе достигают 100—140 МПа, сжимающие — 120—160 МПа.
Бесстыковые рельсовые плети закрепляются в определённом температурном интервале. По условиям прочности рельса и устойчивости пути определяются допустимые напряжения растяжения и сжатия и соответствующие им перепады температур Δt<sub>р</sub> и Δt<sub>с</sub>. Отнимая от наивысшей температуры рельса Δt<sub>р</sub>, получаем минимальную температуру закрепления, прибавляя к минимальной температуре рельса Δt<sub>с</sub> — максимальную температуру закрепления. Закрепление рекомендуется производить при температуре, лежащей в верхней трети расчётного температурного интервала.
При отличии температуры рельса при закреплении от оптимальной рельсовая плеть вводится в температурный режим путём принудительного изменения её длины при помощи гидравлического натяжного устройства. Если диапазон температур закрепления меньше 7—10 °C или даже отрицательный, то эксплуатация бесстыкового пути температурно-напряжённого типа невозможна без разрядок напряжения. Для этого используются уравнительные плети, рельсы в которых периодически заменяются на более длинные или более короткие, либо уравнительные приборы.
== Литература ==
'''Железнодорожный путь''' / Т. Г. Яковлева, Н. И. Карпущенко, С. И. Клинов, Н. Н. Путря, М. П. Смирнов; под ред. Т. Г. Яковлевой. М.: Транспорт. 1999. 405 с.
[[Категория:Верхнее строение пути]]
== Причины образования ==
Рельс длиной l, нагретый на Δt, удлинился бы на величину λ<sub>t</sub>:
:<math>\lambda_t=\alpha l\Delta t</math>,
где α = 11,8·10<sup>-6</sup> °C<sup>-1</sup> — коэффициент температурного расширения стали.
Однако удлинению рельса препятствуют сила трения в накладках стыка и силы сопротивления в опорах. Для упрощения расчётов силы сопротивления в опорах заменяются погонным сопротивлением p – суммой сил сопротивления, отнесённой к длине участка. В рельсе образуется деформация сжатия:
:<math>\lambda_\sigma=\frac{P_H l}{EF}</math>,
где P<sub>H</sub> – сила сопротивления в стыке;<br />
E = 2,06·10<sup>5</sup> МПа — модуль упругости рельсовой стали;<br />
F — площадь сечения рельса.
Приравнивая λ<sub>t</sub>=λ<sub>σ</sub>, получаем температурный перепад, при котором преодолевается сила трения в накладках:
:<math>\alpha l\Delta t=\frac{P_H l}{EF}</math>,
отсюда
:<math> \Delta t=\frac{P_H}{\alpha EF}</math>
На концах рельса появятся подвижные участки длиной l<sub>t</sub>, которые по мере возрастания температурного перепада будут увеличиваться, а в середине рельс останется неподвижным. Сила, препятствующая удлинению рельса:
:<math>P=P_H+pl_t</math>.
Если годовые температурные деформации рельсов превышают наибольшие конструктивные зазоры (21 мм для Р50 и 23 мм для Р65 и Р75), то зимой зазоры растягиваются, и возникает опасность среза стыковых болтов, а летом зазоры замыкаются, и возникает торцевое давление рельсов друг на друга. При этом в рельсе могут возникать значительные сжимающие силы, которые при неблагоприятных обстоятельствах могут привести к нарушению устойчивости пути — температурному выбросу.
== Предотвращение ==
При укладке звеньевого пути стыковые зазоры должны устанавливаться в зависимости от температуры рельсов во время укладки. При эксплуатации звеньевого пути, по условию его устойчивости, допускается иметь не более двух нулевых зазоров подряд, кроме случаев, когда эти зазоры являются номинальными.
В [[Бесстыковой путь|бесстыковом пути]] удлиняются или укорачиваются только концы рельсовых плетей, средняя часть плети остаётся неподвижной. Возникающее в неподвижной части рельса напряжение σ не зависит от типа и длины рельса.
:<math>\sigma=\frac{P}{F}=\alpha E\Delta t </math>.
Изменение температуры рельса на 1 ℃ вызывает изменение напряжения на 2,5 МПа. Для сравнения, при движении подвижного состава растягивающие напряжения в рельсе достигают 100—140 МПа, сжимающие — 120—160 МПа.
Бесстыковые рельсовые плети закрепляются в определённом температурном интервале. По условиям прочности рельса и устойчивости пути определяются допустимые напряжения растяжения и сжатия и соответствующие им перепады температур Δt<sub>р</sub> и Δt<sub>с</sub>. Отнимая от наивысшей температуры рельса Δt<sub>р</sub>, получаем минимальную температуру закрепления, прибавляя к минимальной температуре рельса Δt<sub>с</sub> — максимальную температуру закрепления. Закрепление рекомендуется производить при температуре, лежащей в верхней трети расчётного температурного интервала.
При отличии температуры рельса при закреплении от оптимальной рельсовая плеть вводится в температурный режим путём принудительного изменения её длины при помощи гидравлического натяжного устройства. Если диапазон температур закрепления меньше 7—10 °C или даже отрицательный, то эксплуатация бесстыкового пути температурно-напряжённого типа невозможна без разрядок напряжения. Для этого используются уравнительные плети, рельсы в которых периодически заменяются на более длинные или более короткие, либо уравнительные приборы.
== Литература ==
'''Железнодорожный путь''' / Т. Г. Яковлева, Н. И. Карпущенко, С. И. Клинов, Н. Н. Путря, М. П. Смирнов; под ред. Т. Г. Яковлевой. М.: Транспорт. 1999. 405 с.
[[Категория:Верхнее строение пути]]