599

инвентарных рельсов. Замена инвентарных рельсов на рельсовые плети осуществляется циклически после раскрепления очередной пары инвентарных рельсов. Снятые инвентарные рельсы грузят на кран. При перемещении крана для снятия следующей пары

балках. Перед началом работ салазки укладочным краном сгружают с платформы и концы плетей этим же краном укладывают на наружные ролики, а плеть из инвентарных рельсов (либо заменяемую рельсовую плеть) — на внутренние ролики.

Салазки, прикрепленные тросами длиной 30–35 м к платформе МПД или укладочному крану, сдвигают плети из инвентарных рельсов (либо сменяемые плети) внутрь колеи, а новые плети укладывают на подкладки на место инвентарных. Монтеры пути прикрепляют клеммами вновь уложенные на прокладки плети. На рис. 5.4, а изображена надвижка рельсовых плетей с одновременной сдвижкой сболченных инвентарных рельсов внутрь колеи.

Рис. 5.4. Тележка для одновременной замены инвентарных рельсов на плети: 1 — полозья; 2 — полки; 3 — ограждающие опоры;

4 — ролики для сдвижки рельсов внутрь колеи;

5 — ролики для надвижки рельсовых плетей на подкладки

Рис. 5.4, а. Надвижка рельсовых плетей с одновременной сдвижкой сболченных инвентарных рельсов внутрь колеи

При включении в технологическую цепочку путеукладчика, он, передвигаясь по уложенным плетям, убирает уравнительные рельсы. Для облегчения надвижки и корректировке положения плетей в плане, укладываемых в кривых, используются ударные или гидравлические приборы, локомотивы и другие технические средства принудительного продольного перемещения участков плетей.

На Западно-Сибирской железной дороге освоена технология надвижки рельсовых плетей с вваренными клееболтовыми стыками, что существенно ускоряет процесс создания рельсовых плетей, равных длине перегонов. Для надвижки плетей с

Рис. 5.5. Напряженное состояние плети с учетом начальных напряжений

Nначmax — максимальное значение начальных сил;

Nt — температурная сила;

R — стыковое сопротивление

Действительно, после получения плети длиной L сваркой внутри колеи возможная

Nначmax = rLплети = 0,5× 2000 = 500 кН . После закрепления плети указанные начальные силы (не

22

учитываемые в расчетах) могут суммироваться с температурными (рис. 5.5, б).

Надвижка на подкладки «коротких» плетей и сварка их в одно «окно»

Данная технология применяется при достаточной величине «окна», обычно при проведении капитального ремонта пути на закрытом перегоне.

Сварка плетей длиной до 800 м осуществляется последовательно после их надвижки. Основная проблема при использовании данной технологии — это обеспечение закрепления соседних «коротких» плетей при температурах отличающихся не более чем на 5 °С и допустимой их разницы — 10 °С.

Поэтому, при необходимости, надвигаемые рельсовые плети приводят к оптимальной температуре закрепления применением гидравлических натяжных устройств. Применение гидравлических натяжных устройств обеспечивает ввод плетей в расчетный режим при их укладке при температуре ниже расчетной.

Надвижка «коротких» плетей на подкладки и их сварка в разные «окна»

Данная технология является наиболее гибкой и часто применяющейся. В первое «окно» осуществляется надвижка рельсовых плетей на подкладки и их закрепление. Стыковка плетей осуществляется уравнительным рельсом длиной 10 м. Если прогнозируемое изменение температуры до сварки плетей незначительное, то рельсовые плети стыкуются без уравнительных рельсов. При надвижке плетей на подкладки, при необходимости, температуру их закрепления приводят к оптимальной применением гидравлических приборов.

Сварка эксплуатируемых плетей

При данном способе на первом этапе укладываются короткие рельсовые плети с уравнительными пролетами в соответствии с требованиями ТУ–2001. На втором этапе вместо уравнительных рельсов ввариваются отрезки рельсов. Естественно, что до сварки плетей рельсовые плети должны быть введены в расчетный режим эксплуатации.

Технология сварки рельсовых плетей

Изготовление рельсовых плетей в РСП

Рельсовые плети для бесстыкового пути внеклассных линий и 1-го и 2- го классов должны свариваться из новых термоупрочненных рельсов типа Р65 длиной 25 м (1-я группа и 1-й класс).

Для линий 3-го класса плети могут быть сварены из старогодных рельсов Р65, прошедших комплексный ремонт в стационарных рельсосварочных предприятиях или отремонтированных в пути с профильной обработкой головки рельсошлифовальными поездами. На рис. 5.6 приведена сварка плетей рельсосварочной головкой К-100.

Рис. 5.6. Сварка рельсовых плетей сварочной головкой К-100

Новые рельсы, свариваемые в одну плеть, должны быть одного типа, одного сорта, одинакового термического упрочнения, одного металлургического комбината, одной марки стали, и соответствовать требованиям технических условий на рельсы железнодорожные новые сварные. В виде исключения разрешается сварка коротких плетей из рельсов различных металлургических комбинатов.

Старогодные рельсы для сварки подбираются так, чтобы на длине 25 м было не более трех сварных рубок. Минимальная величина ввариваемой рубки должна быть не менее 3 м. Для путей 2-го и 3-го класса следует использовать рельсы длиной 25 м, у которых произведена обрезка концов с болтовыми отверстиями длиной не менее 600 мм.

Длина сварных рельсовых плетей должна соответствовать проекту с погрешностью ±30 мм. На концах рельсовых плетей в РСП просверливают три болтовых отверстия диаметром, соответствующим данному типу рельсов. Отбраковывают рельсы, имеющие задиры, искривления в плане и продольном профиле, а также с изгибами более 0,5 мм на длине 1 м.

После сварки рельсов выдавленный по периметру рельсов металл (грат) удаляют в горячем состоянии гратоснимателями. Для восстановления твердости металла головки закаленных рельсов сварной стык подвергают местной термической обработке — нагрев,

азатем охлаждение воздушно-водяной смесью, что позволяет восстановить структуру металла после сварки и соответственно более надежную работу сварного стыка.

После закалки проверяют твердость металла. Отклонение твердости в зоне сварного стыка, по сравнению с основным металлом рельса по поверхности катания, не должно превышать 10 %. По окончании термообработки производят шлифовку сварного стыка. Обработанная поверхность сварных стыков должна быть чистой, без раковин и заусенцев,

аповерхность катания и боковые грани головки рельса — прямолинейными. Местные неровности допускаются не более 0,3 мм, а неровности в зоне сварных стыков — не более 0,5 мм на длине 1 м. Качество сварки каждого стыка проверяют ультразвуковым дефектоскопом. В случае обнаружения дефектов стык вырезается и плеть сваривается вновь. На каждую изготовленную в РСП плеть заказчику выдается сертификат. Качество сварки гарантирует пропуск по сваренным плетям 150 млн т брутто для новых рельсов и 120 млн т брутто для старогодных (но не более 5 лет с момента поставки).

Сварка рельсовых плетей в пути

Рассмотренная технология изготовления рельсовых плетей длиной до блок участков и перегонов предусматривает сварку плетей длиной до 800 м. Существует два способа сварки плетей:

—сварка с подтягиванием привариваемой плети;

—сварка с предварительным изгибом привариваемой плети.

Сварка с подтягиванием привариваемой плети

Сварка с подтягиванием привариваемой плети осуществляется при ее длине до 120 м (рис. 5.7).

Рис. 5.7. Сварка с подтягиванием привариваемой плети

В процессе сварки происходит подтягивание плети L2 за счет осадки и оплавления металла в сварном стыке (≈40 мм). При сварке плетей, лежащих на подкладках и закрепленных на них, «короткие» плети (L2 на рис. 5.7) освобождают от закрепления отвертыванием гаек клеммных болтов на 9–10 оборотов и вывешивают их через каждые 15 шпал на роликовые опоры или на прокладки из материалов, обладающих малым коэффициентом трения.

Сварка плетей осуществляется передвижной рельсосварочной машиной (ПРСМ) по технологии, близкой к сварке в РСП (рис. 5.8). При подготовке машин ПРСМ к работе на перегоне производится сварка контрольных образцов для уточнения величины осадки и оплавления металла в сварном стыке.

Рис. 5.8. Сварка рельсовых плетей на перегоне

Сварка с предварительным изгибом привариваемой плети

При длине плетей более 120 м их сварка осуществляется с предварительным изгибом концевого участка одной из плети, условно называемой привариваемой.

Рассмотрим сварку закрепленных на подкладках рельсовых плетей (рис. 5.9). Перед сваркой плетей необходимо обрезать концы плетей с болтовыми отверстиями в сечениях 1 и 2 (рис. 5.9). Заранее подготавливают рельсовую вставку. Рельсовая вставка должна иметь близкий к плетям износ (±1 мм) и пропущенный тоннаж не более чем в свариваемых плетях.

Рис. 5.9. Разметка пропилов при сварке с предварительным изгибом концевого участка привариваемой плети

Длина рельсовой вставки равна расстоянию между обрезанными концами плетей:

Длина вырезаемой части l, мм, определяется из выражения: l = lвст + l , где l — запас на сварку.

Запас на сварку

где l1 — величина припуска на оплавление и усадку металла при сварке двух стыков (устанавливается при сварке контрольных образцов ≈80 мм); l2 — величина припуска на косину реза рельсорезным станком (2–3 мм); 5 мм — запас на остаточную стрелу изгиба.

При необходимости учитываются величины стыковых зазоров. После обрезке концов плетей с болтовыми отверстиями и зачистки концов ввариваемой вставки и новых концов рельсовых плетей абразивным инструментом до металлического блеска производится сварка первого стыка А. Для установки на подкладки ввариваемой рельсовой вставки конец плети, освобожденный от закрепления, приподнимают из подкладок и отводят в сторону (рис. 5.11).

Рис. 5.10. Схема сварки первого стыка

После установки на подкладки ввариваемой рельсовой вставки забег между концом вставки и концом плети равен величине запаса l на сварку, определенного по формуле (5.2). После сварки первого стыка А величина этого забега уменьшается до l / 2 (рис. 5.11, а).

При сварке заключительного стыка B (рис. 5.11, б) на участке ВС длиной 5 м гайки отвертывают на несколько оборотов для облегчения продольного перемещения. На участке СД длиной 40 м клеммы полностью удаляют.

Рис. 5.11. Схема предварительного изгиба концевого участка привариваемой плети при сварке заключительного стыка

Раскрепленную часть плети поднимают над ребордами подкладок и изгибают в горизонтальной плоскости на прямых участках в сторону оси пути, а на кривых — в

наружную сторону кривой. Изгиб плети следует заканчивать, когда торец плети совпадает

сторцом приваренной ранее рельсовой вставки (рис. 5.12).

Впроцессе сварки, вследствие оплавления и усадки металла в сварном стыке B, изогнутая часть плети выпрямляется. По окончании сварки стрела остаточного изгиба должна оставаться в пределах 15–30 см. После остывания замыкающего стыка (2–3 мин после окончания сварки) оставшуюся изогнутую часть рельсовой плети выпрямляют приложением поперечного усилия. Постановку клемм и закручивание гаек выполняют в направлении от замыкающего сварного стыка.

Для сдвига участка СД плети при его изгибе перед сваркой и при выправлении после сварки устанавливают три скользуна, обеспечивающие свободное, без большого трения перемещение.

Рис. 5.12. Предварительный изгиб привариваемой плети

5.2. Создание расчетного напряженного состояния рельсовых плетей при их укладке

Общие положения

Из рассмотренного ранее расчета бесстыкового пути следует, что интервал закрепления рельсовых плетей определяется из условия непревышения возможного изменения температуры рельса относительно температуры закрепления плети допустимых повышений и понижений температуры:

ti ≤ [ tу ] , ti ≤ [ tp ] , (5.3)

где ti — изменение температуры рельса относительно температуры рельса относительно температуры закрепления плети; [ tу ] — допустимое повышение температуры рельса

относительно температуры закрепления плети по условию устойчивости пути в целом; [ tp ] — допустимое понижение температуры относительно температуры закрепления

плети по условию прочности рельса на растяжение.

Температурные условия эксплуатации рельсовых плетей в зависимости от температуры их закрепления приведены на рис. 5.13. Здесь tз — расчетный интервал закрепления; tр

— расчетная (оптимальная) температура закрепления.

Рис. 5.13. Температурные условия эксплуатации рельсовых плетей в зависимости от температуры их закрепления

Очевидно, что в случае закрепления рельсовых плетей при температуре ниже

при наступлении температур рельса, близких к tmax max, имеется большая вероятность выброса ( tp > > [ tp ] ). Соответственно, закрепление рельсовых плетей при температурах

выше maxtз приведет к появлению зимой в плетях значительных растягивающих

температурных сил и высокой вероятности излома плетей.

При рассмотрении температурной диаграммы продольных сил в рельсовой плети установлена возможность закрепления плетей вне расчетного интервала, если технология производства работ обеспечит создание в плети таких продольных сил, которые возникли бы при температуре рельсов при производстве работ, если бы укладка и закрепление плетей производилась при расчетной температуре закрепления. Также было установлено, что создание расчетных продольных сил технически и технологически возможно при закреплении плетей ниже расчетного интервала.

Пример

Расчетная температура закрепления рельсовой плети tp = tопт = = +30 °С. Закрепление плети производится при температуре ti = = –10 °С.

При закреплении плети при температуре tз = tр температурная сила в зависимости от текущего изменения температуры рельса изменяется по известной зависимости:

температуре рельсов ti = = –10 °С, если плеть была бы закреплена при tз = tр = +30 °С:

Nt = αEF(tр − ti ) ≈ 20,5×(30 − (−10)) ≈ 820 кН.

Таким образом, если технически и технологически представляется возможным обеспечить создание в плети, при ее укладке и закреплении при ti = –10 °С, продольных сил, равных 820 кН, то рельсовая плеть будет «приведена» к расчетной (оптимальной) температуре закрепления.

Как отмечалось ранее, очевидным способом создания в плети расчетных продольных сил является ее растяжение продольной силой, равной расчетной температурной силе, определяемой по формуле (5.4). Созданию в рельсовой плети растягивающих продольных сил соответствует расчетная схема, предусматривающая жесткую заделку одного из ее концов и приложение к другому расчетной нагрузки (рис. 5.14). При отсутствии продольного погонного сопротивления, при расчетной нагрузке Nр в плети будут созданы продольные силы, равные Nр. После фиксации нагружаемого конца плети и снятия нагрузки в рельсовой плети будут созданы продольные растягивающие силы, эквивалентные изменению температуры, определяемому из выражения (5.4):

Соответственно температура, к которой будет «приведена» рельсовая плеть, определится из выражения:

где ti — температура рельса при производстве работ по закреплению плети.

Рис. 5.14. Расчетная схема создания растягивающих продольных сил в рельсовой плети

Очевидно, при реализации данной технологии, необходимую величину нагрузки Nр необходимо определять по разнице между расчетной температурой закрепления и температурой рельса при производстве работ. При известной расчетной температуре закрепления плети, полученной из расчета бесстыкового пути tp и измеренной температурой рельса при производстве работ ti, определяется величина tp = tр − ti и необходимая величина нагрузки: Np = αEF tp .

Нагружение плети продольной растягивающей силой приводит к перемещению сечения x, которое в соответствии с графо-ана-литическим методом определяется выражением:

Соответственно, полное удлинение плети определится выражением (x = 0):

С учетом Np = αEF t выражения (5.7) и (5.8) принимают вид:

На основе использования зависимости температурных сил от изменения температуры рельса

представляется также возможным создать растягивающие продольные силы в рельсовой плети посредством нагревания свободнолежащей плети на величину:

последущего охлаждения рельса до его температуры при производстве работ, в рельсовой плети возникнут продольные силы, соответствующие расчетным (рис. 5.15, б).

Расчетные перемещения сечений плети при нагреве определяются известными выражениями:

растяжению ее продольной силой Np . Действительно, после подстановки значения tp в

формулу (5.11) получим выражения (5.7) и (5.8) для определения перемещений при нагружении рельсовой плети продольной силой: