Промежуточные скрепления для двухголовых рельсов

Промежуточные скрепления для двухголовых рельсов

Двухголовые рельсы закрепляются на поперечинах в особых башмаках или стульях, которые отливаются из чугуна. Эти стулья до сих пор сохранили форму, которую применил Р. Стефансон, только с возрастанием скорости и интенсивности движения стулья увеличились в размерах. Рельс закрепляется в стуле особыми деревянными или металлическими клиньями, а сами стулья прикрепляются к поперечинам гвоздями-костылями, нагелями или шурупами. Таким образом здесь имеется так называемое раздельное скрепления; рельс отдельно закрепляется в стульях, а последние прикрепляются к поперечинам (Чертеж 1).

Клин изготовляется из очень плотного, пропитанного льняным маслом, дубового дерева; в последнее время он уже не получает форму клина, а отделывается в виде призмы. Опят показал, что закрепление двухголового рельса в чугунном стуле с помощью деревянного клина дает очень устойчивый путь и удовлетворяет самым высоким требованиям движения.

Перевертывать рельс после истирания одной головки, чтобы использовать для работы вторую — оказалось не осуществимым, так как головка, находившаяся в низу в местах прикрепления к стульям, так сильно сменилась, что не могла быть использована для езды. После этих опытов рельсы позднейшей прокатки были изготовлены уже с большой головкой под езду при слабой нижней головке для опоры на стуле.

Идея перевертывания двухголового рельса (после того как износится верхняя головка) осуществлялась иным способом путем устройства стульев или башмаков особой конструкции, позволяющей закреплять рельсы так, чтобы они не упирались своей нижней головкой в стулья, а подвешивались в них. Подвешивание двухголовых рельсов было осуществлено в верхнем строении на поперечинах и в верхнем строении на отдельных опорах.

Двухголовые стулья соединенные из двух частей

Ввиду того, что неустойчивый сам по себе двухголовый рельс в особых тяжелых опорах, а использование для износа обеих головок рельса практически оказалось неосуществимым, двухголовый рельс не получил широкого распространения в практике железных дорог мира.

Нижняя головка рельса опоры не касалась

Прикрепление широкоподошвеных рельсов к опорам

Опоры для рельсов бывают следующих видов:

  • в форме отдельных опор под каждой рельсовой ниткой;
  • в виде непрерывной балки под каждой рельсовой ниткой;
  • в виде поперечных балок под обеими рельсовыми нитками.

Одиночные опоры под каждой рельсовой ниткой часто применялись в первое время существования железных дороги вследствие малой устойчивости в настоящее время встречаются редко, и то на малодеятельных путях, при чем удержания ширины колеи отдельные опоры иногда соединяют поперек пути железными тягами.

Продольные лежни как опоры имеют некоторые теоретические преимущества (непрерывная поддержка рельса, возможность устройства стыков рельса и лежня вразбежку), но не устойчивость ширины колеи, затруднения отвода воды от пути и другие причины привели к тому, что от устройства пути на продольных лежнях почти повсюду отказались.
Наибольшие распространение как рельсовые опоры имеют поперечины.
Поперечины бывают следующих главных видов: деревянные шпалы, железные шпалы и железобетонные шпалы.
Деревянные шпалы являются основными поперечинами на всех дорогах земного шара, так как они удовлетворяют самым высоким требованиям эксплуатации.
Упругость материала, создающая спокойную бесшумную езду, обеспечивает за деревянными шпалами преимущество, которого другие виды шпал в такой степени не имеют. Трение между шпалой и балластом, противодействующее горизонтальным усилении вдоль и поперек пути (особенно в щебеночном балласте), обеспечивает устойчивое положение шпал в балласте.
Кроме других достоинств деревянных шпал простота прикрепления к последним широко подошвенных рельсов шурупами и костылями имеет громадное практическое значение.
Широкоподошвенные рельсы прикрепляются к деревянным поперечинам или непосредственно или посредством подкладок.
Элементами прикрепления рельсов к поперечинам являются подкладки, костыли, болты, шурупы, пружины, башмаки, стулья.

Статья: Все типы железнодорожных рельс

Подкладки:

Рельс, прикрепленный к шпале без подкладок, своей узкой опорной поверхностью подошвы глубоко врезается в шпалу, а боковые колебания рельса при проходе подвижного состава сминают и перерезают волокна шпал. Получается механический преждевременный износ шпал.

Изображен износ шпалы, причем вертикальный масштаб (для наглядности)
взят в 5 раз больше горизонтального

В целях предохранения шпал от механического износа, для распределения давления рельса на большую площадь шпалы, под рельсы на шпалы укладываются металлические подкладки. Кроме этого подкладки заставляют работать на отжатие все костыли, забитые в ее отверстия, вследствие чего путь делается устойчивее и перешивку его требуется производить реже. Верхняя поверхность подкладок обычно имеет уклон, отвечающий наклону бандажа, а потому в этом случае не требуется производить зарубку поперечины. Подкладки разделяются на плоскоподошвенные и рифленые (ребристые). Ребра делаются для того, чтобы препятствовать передвижению подкладок по шпале в сторону.

Скрепление и устройство рельсовых стыков

Рельсовая колея укладывается из рельсов, не плотно придвинутых впритык друг к другу, а с некоторыми зазорами, чтобы дать возможность рельсам от теплоты удлиняться без опасности для движения. Величину необходимого зазора можно легко подсчитать, зная коэффициент расширения стали, то есть величину удлинения 1 м рельса при нагревании его на 1 Ц.

Для того чтобы рельсовая колея была прочна, необходимо место соединения рельса сделать таким же прочным, как целый рельс. Здесь встречаются два требования: с одной стороны, рельсовые соединения должны быть так же прочны, как целый рельс, а с другой стороны, эти соединения должны позволять рельсам изменять свою длину на величину зазоров. Ввиду того, что стык является слабым местом рельсового пути, понятно стремление конструкторов уменьшить по возможности количество рельсовых стыков путем проката более длинных рельсов или путем сварки концов рельсов.

Примыкание концов рельсов

Различают три главных способа примыкания концов рельсов:

  1. Стык впритык (прямой стык), при котором концы рельсов обрезаются нормально к продольной оси рельса. Колесо, проходя через стык, прогибает один конец рельса и ударяет во встречный, вследствие чего происходит удар, приводящий в расстройство железнодорожный путь.
  2. Косой стык был предложен для возможности плавного перехода с одного конца рельса на другой.
  3. Стык в полрельса (может быть прямой и косой) применялся с начала постройки железных дорог. Постепенно от него отказались.

Есть еще и другие виды опытных стыков, например лапчатый стык концы рельсов заканчиваются приливами с соответствующим оформлением.

Железнодорожные рельсы (Р43, Р50, Р65, Р75)

Слева «германский стык внахлестку» с права стык Мелауна Берлинской

Сравнение весов стандартных и опытных
скреплений к рельсам

Веса скреплений имеют большое экономическое значение, а потому при выборе той или иной конструкции скреплений при равных технических достоинствах преимущества отдается той конструкции, которая имеет меньший вес. При сравнении типов конструкций различной сопротивляемости угону надо учесть добавочный вес необходимого количества противоугонов. Кроме того значительное количество металла приходится на подкладки большой площади, при этом необходимо учитывать, что большая площадь подкладок сберегает шпалу от преждевременного износа, то есть увеличивает срок службы шпал.

Борьба с угоном пути — «Теория угона пути»

Одной из главных причин расстройства пути является угон рельсовой колеи. Как сами рельсы, так и рельсовые скрепления, шпалы и балласт подвергаются разрушающему влиянию угона. Технические и экономические последствия угона привлекли к себе внимание технических работников всего мира. Над угоном пути произведены и проводятся тщательные наблюдения, имеется ряд теоретических объяснений явления угона пути.

Как происходит угон пути

Теории угона рельсовой колеи:

  1. Теория Коюара и Васютинского объясняет угон горизонтальными ударами в стыках колесами подвижного состава в торцы противошерстных концов рельсов.
  2. По теории Джонсона угон колеи происходит вследствие изгиба рельса в пролете между шпалами и удлинением нижних волокон рельса в сторону наименее нагруженной опоры впереди движутся колеса.
  3. Рудницкий предложил свою теорию угона рельсовой колеи. По этой теории колесо, находясь над шпалой, увлекает рельс и самую шпалу, причем шпала подвигается вперед без нарушения сцепления с балластом, в котором вследствие его упругости происходит выгибание столбика балласта, находящегося под шпалой. По прекращении влияния колеса на шпалу последняя вместе со столбиком балласта возвращается назад в прежнее положение, рельс же, прижатый колесами на впереди лежащих шпалах, не может вернуться в свое первоначальное положение.
  4. Кюнер своими теоретическими исследованиями детально объяснил природу явления угона пути и дал определенные ответы на вопросы, касающиеся угона и правильной оценки мероприятий по борьбе с угоном.
Противоугон Дорпмюллера

Статья: Шпалы деревянные, железобетонные и пластиковые

Сущность угона по следующим математическим положениям

  1. Под действием катящейся системы сосредоточенных грузов рельс изгибается волнообразно. Эти волнообразные движения от изгиба производят на подошве рельса чередующиеся удлинения и ускорения от растяжения и сжатия нижних волокон рельсовой стали.
  2. Так как рельс при этом все время опирается на шпалы, то на последних рельс движется подошвой то вперед, то назад, совершая работу трения под давлением колес.
  3. Величина давления колес на шпалы, меняющаяся при движении, находится всегда в таком положении по отношению к работе трения подошвы рельса по шпале, что вынуждает рельс двигаться вперед по шпалам в направлении движения поезда.
  4. Исключение из этого общего правила дает паровоз, если он находится во главе поезда при открытом регуляторе в не заторможенном состоянии.
  5. Коэффициент трения рельса по шпале и по подкладке меньше трения подошвы шпалы по балласту, шпала, если она не прикреплена намертво с рельсом, остается на месте, представляя рельсу скользить по ее поверхности.
  6. Сопротивление шпал перемещению вдоль пути в состоянии нагруженном поездом во много раз (6-8 раз) больше сопротивления нагруженных поездом шпал.
  7. Перемещение той части рельсового пути, которая нагружена движущимся поездом и потому стремится переместиться вперед, встречает сопротивление остальной нагруженной и потому находящейся в покое части рельсового пути, вследствие чего нагруженная и стремящаяся вперед часть пути, упираясь в не нагруженную часть впереди поезда, сжимает ее на некотором протяжении и сжимается сама, а сзади поезда, ввиду непрерывности рельсовых ниток, растягивается, задерживаемая не нагруженной частью пути сзади поезда, причем растягивает в свою очередь и ее на некотором расстоянии.
  8. Если скрепить рельсы намертво со шпалами, то у нагруженной поездом части пути рельсы не смогут двигаться вперед, и угона не будет, а вместе с ним исчезнут и те расстройства пути, которые им вызываются.
Закрыть меню
×

Корзина