Упругие элементы рельсовых скреплений

Цикл статей:
Глава 1 – Совершенствование малообслуживаемых рельсовых скреплений для железобетонных шпал бесстыкового пути         

Упругие прутковые клеммы

Статические испытания клемм, методика проведения

Целью проведения статических испытаний клемм является определение:

• деформации ветвей клеммы при приложении и снятии нагрузки по оси закладного болта;
• жесткости клеммы по месту приложения нагрузки;
• остаточных деформаций после заневоливания по месту приложения на­грузки.

Испытание проводилось в соответствии с пунктом 4.1.2.8. данной работы, на испытательной машине ПСУ-50, аттестованной согласно ГОСТ 24.555-81 за­водской номер 2374, год выпуска 1959, снималась диаграмма нагрузка- деформация. Клеммы располагались в специальном устройстве, передача на­грузки производилась вертикально через соединяющий элемент по месту рас­положения оси закладного болта. Скорость перемещения нагружающего уст­ройства – 5 мм/сек с одновременной регистрацией величины перемещения кон­цов клемм индикатором часового типа с ценой деления 0.01 мм согласно ГОСТ 3057-79.

Исследованиям подверглись:

• 10 клемм скрепления КН-65, изготовленные на Горновском заводе «Спецжелезобетон» (поселок Горный), по размерам и твердости соответствую­щих требованиям технической документации на их изготовление, диаметр прутка – 17 мм;
• 10 клемм скрепления ЖБР-3-65, сборка рельсошпальной решетки с дан­ными скреплениями производится на ПМС-20, диаметр прутка – 17 мм;
• две партии по 10 клемм ОП-Ю5 производства Магнитогорского калибро­вочного завода и Брянского машиностроительного завода, для скрепления КБ- 65, диаметр прутка – 13 мм.

Клемма промежуточного рельсового скрепления КН-65

В результате проведения исследования клемм скрепления КН-65, изготов­ленных из стали марки 60С2А с диаметром прутка 17 мм (рис 3.1), и анализа полученных данных было установлено следующее.

Данные значений нагрузка-перемещение для клемм при заневоливании на 25 и 30 кН приведены соответственно в табл. 3.1 и 3.2.

После заневоливания клемм путем трехкратного обжатия нагрузкой в 25 кН, и даже после увеличения нагрузки заневоливания до 30 кН, образцы сохраняли свои упругие характеристики постоянными, а средняя остаточная деформация не превысила 0,5 мм.

Статистической обработкой полученных результатов выявлено, что при ста­тической нагрузке на болт равной 20 кН, являющейся нормативной нагрузкой для закладных и клеммных болтов скрепления КБ-65, среднее значение упругих деформаций ветвей клеммы составила 4,84 мм.

Рассмотрев выборку из 10 клемм для нагрузки 20 кН со стандартным откло­нением совокупности равным 0,483 мм и вероятностью 95% получаем довери­тельный интервал 4,54 – 5,14мм.

Проведено исследование возможности нагружения клемм КН-65 усилием от закладного болта равным 25 кН с предварительным заневоливанием нагрузкой 30 кН. Среднее значение упругих деформаций ветвей клеммы составила 5.43 мм. Для выборки из 10 клемм с нагрузкой от закладного болта 25 кН стандарт­ное отклонение совокупности перемещений составило 0,467 мм и с вероятно­стью 95% получаем доверительный интервал 5,14 – 5.72 мм.

Из результатов исследования видно, что данные клеммы обладают малыми остаточными деформациями, значительной упругостью и стабильностью ре­зультатов испытаний, что свидетельствует о высоком качестве изготовления клемм. При этом создаются более благоприятные условия для работы верхнего строения пути под поездной нагрузкой, уменьшаются динамические нагрузки на элементы, тем самым продлевая срок их службы.

Клемма 0П-Ю5 для промежуточного рельсового скрепления КБ-65

Статическим испытанием клемм ОП-Ю5, изготовленным из стали марки 60С2А диаметром 13 мм (рис. 3.2), подверглись две партии клемм по 10 штук различных заводов изготовителей.

Результаты испытаний для клемм при заневоливании их нагрузкой 30 кН для партии номер 1 и номер 2 приведены соответственно в табл. 3.3 и 3.4.

После заневоливания клемм путем трехкратного обжатия нагрузкой в 30 кН, образцы сохраняли свои упругие характеристики постоянными, а средняя оста­точная деформация составила 1,11 мм (1,31 мм), при этом на первое нагружение приходилось 71% (76%) деформаций, на второе – 18% (15%) и на третье – 11% (9%). (В скобочках приведены характеристики второй партии клемм)

Дальнейшая статистическая обработка результатов показала, что при стати­ческой нагрузке на болт равной 20 кН, являющейся нормативной нагрузкой для клеммных болтов скрепления КБ-65, среднее значение упругих деформаций петли клеммы составила 5.28 мм (5,33 мм). Рассмотрев выборку из 10 клемм для нагрузки 20 кН со стандартным отклонением перемещений равным 0,583мм (0,581 мм) и вероятностью 95%, получаем доверительный интервал 4,92-5,64 мм (4,97-5,69 мм).

В связи с планируемым повышением нагрузки на закладной и клеммный болт, было проведено исследование возможности нагружения клемм ОП-Ю5

усилием от клеммного болта равным 25 и 30 кН с предварительным заневоли- ванием нагрузкой 30 кН. Среднее значение упругих деформаций ветвей клеммы при нагрузке 25 кН составила 6,67мм (6,94 мм), а при нагрузке 30 кН – 7,23мм (7,84 мм). Для выборки из 10 клемм с нагрузкой от закладного болта 25 кН со стандартным отклонением перемещений равным 0,481 (4,469) мм и вероятно­стью 95%, получаем доверительный интервал 6,36-6,96 (6,65-7,23) мм, а для на­грузки 30 кН и тех же условий со стандартным отклонением перемещений рав­ным 0,370 (0,416) мм, интервал составит 7,00-7,46 мм (7,58-8,10 мм).

Результаты исследований показали, что данные клеммы обладают малыми остаточными деформациями, значительной упругостью и стабильностью ре­зультатов испытаний. При этом создаются более благоприятные условия для эксплуатации верхнего строения пути, уменьшаются динамические нагрузки на элементы.

Клемма для промежуточного рельсового скрепления ЖБР-3-65

Испытаниям подверглись 10 клемм скрепления ЖБР-3-65, изготовленных из стали марки 60С2А диаметром 17 мм (рис 3.3).

Результаты испытаний клемм при заневоливании их нагрузкой 30 кН при­ведены в табл.3.5.

После заневоливания клемм путем трехкратного обжатия нагрузкой 30 кН, образцы сохраняли свои упругие характеристики постоянными.

При дальнейшей статистической обработке результатов испытаний выявле­но, что при статической нагрузке на болт равной 20 кН, являющейся норматив­ной для скрепления ЖБР-3-65, среднее значение упругих деформаций усов клеммы составило 3,85 мм. Рассмотрев выборку из 10 клемм для нагрузки 20 кН со стандартным отклонением перемещений равным 0,811 мм и вероятно­стью 95%, получаем доверительный интервал 3,35-4,35 мм. Было проведено исследование возможности нагружения клемм ЖБР-3-65 усилием от закладного болта равным 25 и 30 кН с предварительным заневоливанием нагрузкой 30 кН. В этом случае среднее значение упругих деформаций ветвей клеммы при нагрузке 25 кН составило 4,53 мм, а при нагрузке 30 кН – 5,06 мм. Для выборки из 10 клемм с нагрузкой от закладного болта 25 кН со стандартным отклонением перемещений равным 0,876 мм и вероятностью 95%, получаем доверительный интервал 3,99-5,08 мм, а для нагрузки 30 кН при тех же условиях со стандартным отклонением перемещений равным 0,890 мм, ин­тервал составит 4,51- 5,61 мм.

Исследования показали, что данные клеммы обладают малыми остаточны­ми деформациями, умеренной упругостью и небольшой стабильностью резуль­татов испытаний, что свидетельствует о невысоком качестве изготовления клемм в особенности их размерных характеристик. Однако можно предполо­жить, что при этих скреплениях будут созданы более благоприятные условия для эксплуатации верхнего строения пути по сравнению со скреплением КБ-65 и уменьшатся динамические нагрузки на его элементы.

Сравнение характеристик пружинных элементов

В настоящее время основным рельсовым скреплением железных дрог Рос­сии является подкладочное скрепление КБ-65, которое не в полной мере удов­летворяет новым условиям эксплуатации пути. Основным пружинным элемен­том данного скрепления является двухвитковая пружинная шайба, подробно рассмотренная во второй главе данной работы. Поэтому сравнение исследова­ний клемм будем производить относительно данных полученных при исследо­вании стандартных двухвитковых пружинных шайб.

Сравнению подвергались характеристики следующих элементов:

• клемма ОП-Ю5, изготовленная из стали 60С2А диаметром 13 мм в г Новосибирске и предназначенная для использования в скреплении КБ-65 вместо П-образной клеммы и двухвитковой пружинной шайбы;
• клемма скрепления ЖБР-3-65, изготовленная из стали 60С2А диаметром 17 мм. Клемма предназначена для использования в бесподкладочных скреплениях;
• клемма КН-65, изготовленная на заводе «Спецжелезобетон» (поселок Горный), из стали 60С2А диаметром 17 мм, предназначенная для использования, как в бесподкладочных так и в подкладочных рельсовых скреплениях.

Графики средних значений перемещений вышеперечисленных пружинных элементов представлен на рис. 3.4.

Сравнение перемещения клемм в рабочих интервалах нагрузкии, их процентное отношение к перемещению двухвитковой пружинной шайбы, приведены в табл.3.6.

Из оценки результатов видно, что все клеммы имеют достаточную упругость и их характеристики более предпочтительны, чем у двухвитковой шайбы.

Рассмотрим перемещения клемм в следующих диапазонах:

• диапазон 0-20 кН, по сравнению с двухвитковой шайбой клемма ОП-Ю5 показала перемещение на 16 % больше, клемма ЖБР-3-65 на 16 % меньше, а клемма КН-65 на 11 % больше;
• диапазон 0-25 кН, по сравнению с двухвитковой шайбой клемма ОП-Ю5 показала перемещение на 35 % больше, клемма ЖБР-3-65 на 5 % меньше, а КН- 65 на 13 % больше;
• диапазон 0-30 кН, по сравнению с двухвитковой шайбой клемма ОП-Ю5 показала перемещение на 60 % больше, клемма ЖБР-3-65 на 3% больше.

В связи с использованием резьбовых элементов, подвергающихся из-за ди­намических воздействий постоянному раскручиванию гайки и тем самым ос­лаблению монтажных усилий, остро стал вопрос о более долгом сохранении монтажных усилий и меньшей интенсивности их уменьшения. При одинаковой равной скорости раскручивания гайки и падения монтажных усилий с величи­ны 100 % до величины 50 %, большое значение будет иметь длина упругого хода. Соответственно при ее увеличении значительно уменьшится падение на­пряжений, а соответственно улучшится состояние пути и увеличится время ме­жду работами по подтягиванию болтов.

Принимаем нижний интервал усилия от затяжки болтов (соответствующий 50% затяжке от нормативной) равный 10 кН, а верхний интервал в зависимости от предполагаемой нагрузки на болт соответственно 20, 25 и 30 кН.

Рассмотрим перемещение клемм в следующих диапазонах:

• диапазон 10-20 кН, по сравнению с двухвитковой шайбой клемма ОП- 105 показала перемещение в 4.08 раза больше, клемма ЖБР-3 в 2.36 раза боль­ше, а клемма КН-65 в 1.76 раза больше;
• диапазон 10-25 кН, по сравнению с двухвитковой шайбой клемма ОП- 105 показала перемещение в 4.44 раза больше, клемма ЖБР-3-65 в 2.54 раза больше, а клемма КН-65 в 1.73 раза больше;
• диапазон 10-30 кН, по сравнению с двухвитковой шайбой клемма ОП- 105 показала перемещение в 5.29 раза больше, клемма ЖБР-3-65 в 2.83 раза больше.

Из вышеперечисленного видно, что все клеммы в рабочем диапазоне на- гружения имеют преимущество по длине рабочего хода по сравнению с двух­витковой пружинной шайбой. При этом наибольшую длину хода в рабочем диапазоне показала клемма ОП-Ю5, затем ЖБР-3-65 и далее КН-65.

В настоящее время не существует четкого диапазона для измерения жестко­сти пружинных элементов рельсовых скреплений, поэтому наиболее целесооб­разным считается интервальное измерение жесткости, рассчитывающееся как отношение приращения (шага) нагрузки к соответствующему приращению пе­ремещения. График данной зависимости для вышеперечисленных элементов приведен на рис.3.5.

Из рисунков 3.4 и 3.5 видно, что при нагрузке более 15 кН, у двухвитковой пружинной шайбы резко уменьшается длина хода перемещения и соответст­венно резко увеличивается жесткость. Это связано, прежде всего, со смыканием

витков клеммы и соответственно утратой ее упругих характеристик.

Упругие прутковые клеммы имеют большой запас по длине хода и соответ­ственно более постоянные упругие характеристики.

Наименьшую интервальную жесткость с шагом 5 кН и соответственно большую упругость и равномерность ее распределения показала клемма ОП- 105, несколько меньшую упругость показала клемма ЖБР-3-65 и еще меньшую КН-65.

Анализ результатов исследований показал, что клемма ОП-Ю5 по сравне­нию с двухвитковой пружинной шайбой имеет в 4-5 раз большую длину хода при откручивании гайки и соответственно позволит увеличить промежуток времени между подтяжкой болтов в 2 раза, что уменьшит расходы на текущее содержание пути. Данная клемма рекомендуется для постановки в путь на стандартное скрепление КБ-65 взамен П-образной клеммы и двухвитковой пружинной шайбы. Разрабатываемые в настоящее время новые типы скрепле­ний подразумевают использование упругих прутковых клемм для скреплений КН-65 и ЖБР-3-65, а также упомянутая выше клемма ОП-105, наряду с исполь­зованием в скреплении КБ-65, может быть использована в разрабатываемых новых скреплениях.

Наблюдения заработай в пути клемм ОП-Ю5

На Новосибирском стрелочном заводе был разработан новый стрелочный перевод марки 1/18 с непрерывной поверхностью катания и упругими скрепле­ниями. Для испытаний этот перевод был поставлен на Октябрьскую железную дорогу.

В октябре 1998 года перевод был установлен в путь. В настоящее время это стрелочный перевод №6 станции Покровка Опытной Московской дистанции

пути Октябрьской железной дороги.

В октябре 1998 года на установку данного перевода выехали специалисты СГУПС и на 91 клеммах ОП- 105 с помощью динамометрического ключа уста­новили точную затяжку гаек клеммных болтов равную 150 Нм, что соответст­вует усилию в 20 кН по оси болта. После установки был составлен акт «о уста­новке в путь стрелочного перевода», подписанный со стороны работников пути дорожным мастером ПД-12 Игнатьевым Евгением Васильевичем и начальни­ком участка № 4 Опытной московской дистанции пути Октябрьской железной дороги ПДС-4 Ивашовым Владимиром Евгеньевичем.

В апреле 1999 года группа специалистов СГУПС выехала для проверки со­стояния установленного стрелочного перевода.

По результатам обследования выявлено:

• средняя затяжка клеммных болтов, установленных вне стыков, составила 91,3 % от нормативной. При этом стандартное отклонение составило 10%, а до­верительный интервал составил 88,7-93,8% в который попало 47 % исследуе­мых клемм;
• в районе стыков наблюдалось значительное ослабление монтажных уси­лий: на первой шпале от стыка усилия составили 40,6%, на второй шпале – 70,3% и на третьей – 85,9% от нормативной нагрузки при установке;
• наблюдалось сползание клемм по наклонной верхней грани подошвы рельса до упора усов клеммы в реборды;
• сделано замечание о неудобстве установки клеммы в районе стыков.

После обследования был подписан акт «О обследовании скоростного стре­лочного перевода».

Других замечаний по эксплуатации стрелочного перевода с упругими клем­мами ОП-Ю5 со стороны работников железной дороги, обслуживающих пере­вод, не поступало.

В целом клеммы зарекомендовали себя хорошо и в настоящее время ставит­ся вопрос об их внедрении в серийное производство для использования их, как в звеньевом, так и в бесстыковом пути, а также в стрелочных переводах.

Резиновые прокладки

Статические испытания резиновых прокладок

Целью проведения статических испытаний стандартных резиновых прокла­док является определение:

• сжатие прокладок при приложении и снятии нагрузки по всей рабочей площади (равной соответственно площади опирания рельса для подрельсовых и площади опирания подкладки для нашпальных прокладок);
• жесткости прокладок при приложении и снятии нагрузки по всей рабочей площади;
• остаточных деформаций после заневоливания при приложении и снятии нагрузки по всей рабочей площади прокладки.

Испытание проводилось в соответствии с пунктом 3.1.2.8. данной работы, на испытательной машине ПСУ-50, аттестованной согласно ГОСТ 24.555-81, заводской номер 2374, год выпуска 1959. Снималась диаграмма нагрузка- деформация. Прокладки располагались непосредственно на плите пресса, а пе­редача нагрузки производилась вертикально через подошву рельса для под­рельсовых прокладок или через стандартную подкладку КБ-65 при приложении нагрузки по оси рельса. Скорость перемещения нагружающего устройства – 5мм/сек с одновременной регистрацией величины перемещения подошвы рель­са по его оси индикатором часового типа с ценой деления 0.01 мм согласно ГОСТ 3057-79.

Исследованиям подверглись:

• 10 стандартных резиновых подрельсовых прокладок ЦП-204 (рис. 3.6) толщиной 14 мм для бесподкладочного промежуточного рельсового скрепления ЖБР-3 (ЖБР-65) [106]. Сборка рельсошпальной решетки с данными скрепле­ниями производится на ПМС-20 г. Новосибирска, изготовитель Омскшина;
• 10 стандартных плоских резиновых подрельсовых прокладок ОП-318 (рис. 3.7) толщиной 7 мм, для промежуточного подкладочного рельсового скрепления КБ-65 [106]. Сборка рельсошпальной решетки с данными скрепле­ниями производится на ПМС-20 г. Новосибирска, изготовитель Омскшина;
• 10 стандартных ребристых резиновых подрельсовых прокладок ЦП-143 (рис. 3.8) толщиной 8 мм для промежуточного подкладочного рельсового скре­пления КБ-65 [106]. Сборка рельсошпальной решетки с данными скреплениями производится на ПМС-20 г. Новосибирска, изготовитель Омскшина;
• 10 стандартных ребристых резиновых нашпальных прокладок ЦП-328 (рис. 3.9) толщиной 11 мм для промежуточного подкладочного рельсового скрепления КБ-65 [106]. Сборка рельсошпальной решетки с данными скрепле­ниями производится на ПМС-20 г. Новосибирска, изготовитель Омскшина.

Также производился анализ совместного нагружения подрельсовых прокла­док ЦП-143 и нашпальных ЦП-328.

Резиновая прокладка промежуточного рельсового скрепления ЖБР-65 (ЦП-204)

В результате проведения исследования прокладок промежуточного рельсо­вого скрепления ЖБР-65 и анализа полученных данных было установлено сле­дующее.

После заневоливания прокладок путем трехкратного обжатия нагрузкой в 100 кН образцы сохраняли свои упругие характеристики постоянными, а оста­точные и пластические деформации не наблюдались. Статистической обработкой результатов выявлено, что при статической на­грузке на прокладку равной 100 кН среднее значение упругих деформаций прокладки составила 3.90 мм.

Рассмотрев выборку из 10 прокладок для нагрузки 100 кН со стандартным отклонением перемещения равным 0,315 мм и вероятностью 95%, получаем до­верительный интервал 3.71 – 4.10 мм. В этот интервал попадает 50 % образцов.

Из результатов исследования видно, что рассмотренные прокладки не име­ли остаточных деформаций и способны выдерживать большие вертикальные нагрузки. Нестабильность результатов испытаний и внешних размеров говорит о больших допусках при производстве на заводе изготовителе, что свидетельст­вует об изношенности оборудования, а также о неравномерном распределении составляющих компонентов по всему объему прокладки. При этом создаются менее благоприятные условия для повышения точности сборки и эксплуатации верхнего строения пути, но при этом, имея большое перемещение под нагруз­кой, прокладка оказывает положительное влияние на плавность хода и умень­шение динамических сил.

Резиновая подрельсовая плоская прокладка скрепления КБ-65 (ОП-318)

В результате проведения исследования подрельсовых плоских прокладок скрепления КБ-65 (ОП-318) и анализа полученных данных было установлено следующее.

После заневоливания прокладок путем трехкратного обжатия нагрузкой в 100 кН образцы сохраняли свои упругие характеристики постоянными, а оста­точные и пластические деформации не наблюдались.

Статистической обработкой результатов выявлено, что при статической на­грузке на прокладку равной 100 кН среднее значение упругих деформаций про­кладки составила 1.26 мм.

Рассмотрев выборку из 10 прокладок для нагрузки 100 кН со стандартным отклонением перемещений равным 0,422 мм и вероятностью 95%, получаем доверительный интервал 1.00-1.53 мм. В данный интервал попадает 95 % об­разцов.

Из результатов исследования видно, что данные прокладки не имели оста­точных деформаций и способны выдерживать большие осевые нагрузки. Не­стабильность результатов испытаний и внешних размеров говорит о больших допусках при производстве на заводе изготовителе. При этом создаются менее благоприятные условия для повышения точности сборки и эксплуатации верх­него строения пути. Малое перемещение под нагрузкой характеризует высокую жесткость прокладки.

Резиновая подрельсовая ребристая прокладка скрепления КБ-65 (ЦП-143)

В результате проведения исследования подрельсовых ребристых прокладок скрепления КБ-65 (ЦП-143) и анализа полученных данных были установлены ниже перечисленные характеристики.

После заневоливания прокладок путем трехкратного обжатия нагрузкой в 100 кН образцы сохраняли свои упругие характеристики постоянными, а оста­точные и пластические деформации не наблюдались.

Дальнейшей статистической обработкой результатов выявлено, что при ста­тической нагрузке на прокладку равной 100 кН среднее значение упругих де­формаций прокладки составила 3.46 мм.

Рассмотрев выборку из 10 прокладок для нагрузки 100 кН со стандартным отклонением перемещений равным 0,208 мм и вероятностью 95%, получаем доверительный интервал 3.33-3.59 мм.

Из результатов исследования видно, что данные прокладки не имели оста­точных деформаций и способны выдерживать большие вертикальные нагрузки. Нестабильность результатов испытаний и внешних размеров говорит о боль­ших допусках при производстве на заводе-изготовителе. При этом создаются менее благоприятные условия для повышения точности сборки рельсошпаль­ной решетки, а большое перемещение под нагрузкой характеризует высокую упругость прокладки и положительно влияет на общую упругость скрепления.

Резиновая нашпальная ребристая прокладка скрепления КБ-65 (ЦП-328)

В результате проведения исследования нашпальных ребристых прокладок скрепления КБ-65 (ЦП-328) и анализа полученных данных было установлено следующее.

После заневоливания прокладок путем трехкратного обжатия нагрузкой в 100 кН образцы сохраняли свои упругие характеристики постоянными, а оста­точные и пластические деформации не наблюдались.

Дальнейшая статистическая обработка результатов показала, что при стати­ческой нагрузке на прокладку равной 100 кН среднее значение упругих дефор­маций прокладки составила 3.03 мм.

Рассмотрев выборку из 10 прокладок для нагрузки 100 кН со стандартным отклонением совокупности равным 0,159 мм и вероятностью 95%, получаем доверительный интервал 2.93-3.12 мм.

Из результатов исследования видно, что данные прокладки не имели оста­точных деформаций и способны выдерживать большие осевые нагрузки. Не­стабильность результатов испытаний и внешних размеров говорит о больших допусках при производстве на заводе-изготовителе. При этом создаются менее благоприятные условия для повышения точности сборки рельсошпальной ре­шетки, а большое перемещение под нагрузкой характеризует высокую упру­гость прокладки и положительно влияет на общую упругость скрепления.

Сравнение характеристик прокладок

В настоящее время основным рельсовым скреплением железных дрог Рос­сии является подкладочное скрепление КБ-65. Основными упругими резино­выми элементами данного скрепления, передающими вертикальную нагрузку от рельса на шпалу, является нашпальная и подрельсовая прокладки. Поэтому сравнение исследований прокладок будем проводить относительно данных, по­лученных при исследовании стандартной нашпальной и подрельсовой проклад­ки.

Сравнению подвергались характеристики следующих элементов:

• резиновая нашпальная прокладка скрепления КБ-65 ЦП-328 толщиной 11мм под рельсы типа Р-65, Р-75 с рабочей площадью опирания равной ширине опи- рания подкладки на шпалу- 490,4 см ;
• совместная установка нашпальной прокладки скрепления КБ-65 ЦП-328 и ребристая подрельсовая прокладка ЦП-143.
• резиновая прокладка ЦП-204 скрепления ЖБР-3-65 толщиной 14 мм под рельсы типа Р-65, Р-75 с рабочей площадью опирания равной произведению ширины подошвы рельса на ширину опирания прокладки на шпалу – 277,5 см ;
• резиновая плоская подрельсовая прокладка ОП-318 скрепления КБ-65, тол­щиной 7 мм под рельсы типа Р-65, Р-75 с рабочей площадью опирания равной произведению ширины подошвы рельса на ширину подкладки – 210 см ;
• резиновая ребристая подрельсовая прокладка ЦП-143 скрепления КБ-65 толщиной 8 мм под рельсы типа Р-65, Р-75, с рабочей площадью опирания рав­ной произведению ширины подошвы рельса на ширину подкладки – 210 см ;

График средних значений перемещений вышеперечисленных резиновых прокладок представлен на рис. 3.10.

Перемещения прокладок в рабочих интервалах нагрузкии и интервальная жесткость этих элементов (отношение прирашения нагрузки к приращению перемещения) приведены в табл.3.11.

Рассмотрим перемещение прокладок под нагрузкой.

В диапазоне нагрузки 0-100 кН наибольшее перемещение под нагрузкой по­казали совместно установленные прокладки ЦП-143 и ЦП-328, достигнув вели­чины 5,00 мм, прокладки ЦП-204, несколько уступая по перемещению, показали величину 3.90 мм, еще меньшее перемещение показали прокладки ЦП-143 и ЦП-328, достигнув соответственно величины в 3,46 и 3,03 мм. Значительный проигрыш в перемещении показала прокладка ОП-318. Перемещение под на­грузкой 100 кН составило всего 1,26 мм.

В настоящее время не существует четкого диапазона для измерения жестко­сти упругих резиновых прокладок рельсовых скреплений, поэтому наиболее целесообразным считается интервальное измерение жесткости, рассчитываю­щееся как отношение приращения (шага) нагрузки к соответствующему при­ращению перемещения. График данной зависимости для- вышеперечисленных элементов приведен на рис.3.11.

Выводы

1. Для оценки качества упругих элементов подкладочных и бесподкладоч¬ных скреплений были проведены сравнительные исследования двухвитковых шайб, прутковых клемм ОП-105, ЖБР-3-65 и КН-65. Клеммы располагались на испытательной машине ПСУ-50 в специальном устройстве. Передача нагрузки производилась по оси закладного болта. При этом снималась диаграмма на¬грузка-перемещение в диапазоне нагрузок от 0 до 30 кН с шагом в 5 кН при прямом и обратном ходе нагружения.
2. Исследованию подверглись:

• 10 двухвитковых шайб сечением 8×10 мм;
• две партии по 10 клемм ОП-Ю5 из прутка диаметром 13 мм производства Магнитогорского калибровочного завода и Брянского машиностроительного завода;
• 10 клемм ЖБР-3-65 из прутка диаметром 17 мм производства Нижего-родского машиностроительного завода;
• 10 клемм КН-65 из прутка диаметром 17 мм производства Горновского завода «Спецжелезобетон».
  Упругий ход вышеперечисленных пружин в диапазоне нагрузок 0-20 кН со-ставил соответственно: 4,6 мм; 5,3 мм; 3,9 мм; 5,1 мм.
  В диапазоне нагрузок 10-20 кН прирост перемещений пружин соответст¬венно составил: 0,8 мм; 3,1 мм; 1,8 мм; 1,4 мм.
  Жесткость пружин в рабочем диапазоне нагрузок от клеммного и закладно¬го болта 10-20 кН составила соответственно: 13,2 кН/мм; 3,2 кН/мм; 5,6 кН/мм; 7,5 кН/мм.
  Таким образом, клемма ОП-Ю5 в рабочем диапазоне нагрузок 10-20 кН ока-залась в 4,1 раза, клемма ЖБР-3-65 в 2,4 раза более упругой, а клемма КН-65 в 1,8 раза оказалась более упругой, чем двухвитковая шайба.

1. Статическому испытанию на жесткость были подвергнуты:

• подрельсовые прокладки ЦП-204 (скрепления ЖБР-3 толщиной 14 мм),
  112
  ЦП-143 и ОП-318 (скрепление КБ-65 толщиной 8 и 7 мм соответственно);
• нашпальные прокладки ЦП-328 (скрепление КБ-65, толщиной 11мм);
• совместно установленные подрельсовые и нашпальные прокладки ЦП- 143 и ЦП-328 (скрепление КБ-65).
  Все прокладки, за исключением ОП-318, показали стабильные результаты, малые колебания и плавное возрастание жесткости, поэтому они могут быт ре-комендованы для дальнейшего применения как в действующих скреплениях, так и для применения в новых типах рельсовых скреплений.

1. Интервальная жесткость прокладок:

• при нагрузке от 0 до 40 кН наибольшую упругость показали совместно установленные прокладки ЦП143 и ЦП-328, далее следовали ЦП-204, ЦП-328, ЦП-143 и ОП-318,
• при нагрузке от 40 кН и до 100 кН прокладки расположились в следую¬щем порядке по уменьшению упругости: ЦП-204, ЦП-328, совместно ЦП-143 и ЦП-328, ЦП-143 и ОП-318.
  При анализе интервальной жесткости наиболее упругой прокладкой можно считать ЦП-204, далее примерно равными ЦП-328 и совместно ЦП-143 с ЦП- 328, более жесткими ЦП-143 и чрезмерно жесткой ОП-318.

Список литературы

1. Шварц Ю.Ф., Серебреников В.В., Рессина Н.В. Результаты испытаний польских конструкций пути на Экспериментальном кольце ВНИИЖТа . Желез­ные дороги мира, 1996, № 7, с.43-49.
2. Патент России № 1830974, МКИ Е 01 В. Упругое рельсовое скрепление.
3. Альбрехт В.Г., Коган А.Я. Угон железнодорожного пути и борьба с ним М., 1996. 160с
4. Першин С.П. Расчет рельсовых подкладок для деревянных шпал // Ис­следование деревянных шпал и скреплений для них: Сб. науч. тр. ./’ Моск. ин-т инженеров ж.-д. трансп. М., 1968. Вып. 272. С. 46-61.
5. Исследования по повышению надежности элементов скрепления КБ / Де­мидов A.A., Гасанов А.И., Ерохина JI,B., Сидраков A.JI / Повышение уровня использования и надежности железнодорожного пути: Сб. науч. тр. / Моек ин-т инженеров ж.-д. трансп- М., 1988. Вып. 796. С. 121-131.
6. Пастечик П.П. Исследование работы пути с железобетонными шпалами при применении путевых прокладок различных типов: Автореферат дисс. . канд. техн. наук. Днепропетровск, 1981. 27 с.
7. Першин С.П. Напряженно-деформированное состояние и прочность эле­ментов промежуточных рельсовых скреплений // Исследования деревянных шпал и скреплений для них: Сб. науч. тр. / Моск. ин-т инженеров ж.-д. гранен. М., 1968. Вып. 272. С. 23-45.
8. Алексеева J1. П. Исследование параметров пружинной клеммы АРС // Во­просы повышения надежности и уровня использования железнодорожного пу­ти: Сб. науч. тр. / Моск. ин-т инженеров ж.-д. трансп. М., 1984. Вып. 759. С 52­62.
9. Антонов Н.И. Компьютерное моделирование напряженно- деформированного состояния упругих клемм рельсового скрепления // Экспе­риментальные и расчетные методы строительной механики: Межвуз. сб. науч. тр. Новосибирск, 1997. С. 18-25.
10. Антонов Н.И. Совершенствование деталей рельсовых скреплений на ос­нове анализа их напряженно-деформированного состояния: Автореферат дисс…канд. техн. наук. Новосибирск, 1997. 25 с.
11. Антонов Н.И. Исследование напряженного состояния подрельсовой зоны скрепления для железобетонных шпал // Расчетные и экспериментальные мето­ды механики деформируемого тела: Межвуз. сб. науч. тр. Новосибирск, 1998. С. 34-38.
12. Архипов В.М., Зайков С.В, Семченко О.И., Чижов A.B. Стабильность на­тяжения болтов промежуточных рельсовых скреплений // Проблемы повыше­ния скоростей движения поездов на транссибирской магистрали: сб. науч. тр. Новосибирск, 1998 г. С. 65-68.
13. Чижов A.B. Перспективы повышения скоростей движения поездов на главном ходу Западно-Сибирской железной дороги //Современные проблемы технических наук. Сборник тезисов докладов Новосибирской межвузовской научной студенческой конференции «Интеллектуальный потенциал Сибири». Новосибирск, 1997 г. С. 59-60.
14. Антонов Н.И., Карпущенко Н.И., Чижов A.B. Исследование жесткости пружинных элементов рельсовых скреплений для железобетонных шпал // Транссиб 99: тезисы региональной научно-практической конференции. Ново­сибирск, 1999 г., С. 146-147.
15. Карпущенко Н.И., Антонов Н.И., Чижов A.B. Исследование жесткости упругих элементов рельсовых скреплений для железобетонных шпал // Про­блемы и перспективы развития железнодорожного транспорта: тезисы докладов международной научно-теоретической конференции. Ростов, 2000 г.