Влияние стыкового сопротивления
Как известно, температурные силы в стыковом пути при существующем конструктивном зазоре находятся в прямой зависимости от величины годовой амплитуды колебания температуры рельсов.
После закрытия стыкового зазора проявляется торцевое давление и возникает угроза нарушения устойчивости путевой решетки.
При обеспечении изменения стыкового зазора в пределах его конструктивного значения растягивающая температурная сила по одной рельсовой нитке равна величине стыкового сопротивления при прямом ходе. В случае нарушения условий установки зазоров и появления стыковых зазоров больше нормальных возникает дополнительная растягивающая сила, которая стремятся изогнуть и срезать стыковые болты. При определенной величине этой силы может произойти срез болтов и разрыв стыков. Поэтому ошибки в установке стыковых зазоров осложняют температурную работу 25-метровых рельсов и требуют дополнительных трудовых затрат на разгонку и регулировку, а нередко и на разрядку температурных напряжений стыкового пути.
Необходимо отметить, что суммарные температурные (сжимающие и растягивающие) силы в одном и том же районе остаются постоянными. Уменьшение же сжимающих продольных сил с увеличением стыкового сопротивления происходит за счет перевода части температурных сил в растягивающие.
Следует отметить, что по мере увеличения стыкового сопротивления фактические сжимающие силы в пути вначале уменьшаются. При дальнейшем увеличении стыкового сопротивления сжимающие силы в пути резко возрастают. При этом не полностью используется конструктивный стыковой зазор. Кроме того, для каждого типа рельсов с увеличением стыкового сопротивления возрастают растягивающие продольные силы в пути, на преодоление которых требуется больший перепад температуры. Этим самым уменьшается перепад температуры, идущий на формирование температурных сжимающих сил после преодоления всех сопротивлений, что, естественно, приводит к уменьшению сжимающих температурных сил. Указанные растягивающие температурные силы значительно меньше допускаемых по прочности рельсов, и поэтому никаких осложнений при эксплуатации 25-метровых рельсов в зимнее время они вызвать не могут.
Оптимальное стыковое сопротивление обеспечивает раскрытие стыкового зазора в пределах его конструктивного значения, исключает торцевое давление и работу болтов на изгиб. При этом нулевой зазор образуется при наступлении максимальной расчетной температуры, а конструктивная величина стыкового зазора при минимальной расчетной температуре рельсов. Для каждого типа рельсов величина оптимального стыкового сопротивления неодинакова в различных районах и зависит от годовой амплитуды колебания температуры рельсов.
При дальнейшем увеличении стыкового сопротивления продолжают увеличиваться растягивающие и начинают возрастать сжимающие силы. Увеличение температурных сжимающих сил происходит за счет того, что не полностью используется существующий конструктивный стыковой зазор. При этом оказывается, что в зависимости от условий укладки пути при максимальной температуре рельсов зазоры не равны нулю, а при минимальной расчетной температуре фактические стыковые зазоры меньше конструктивного значения.
Следовательно, при эксплуатации 25-метровых рельсов необходимо постоянно поддерживать высокое стыковое сопротивление за счет подкрепления стыковых болтов, ослабленных воздействием проходящих поездов.
На основании выше рассмотренного можно сделать следующие основные выводы:
– при существующем скреплении невозможно повсеместно исключить торцевое давление и изгиб болтов, поэтому необходимо изыскивать все меры по увеличению погонного и стыкового сопротивлений;
– основную роль в температурной работе играет стыковое сопротивление, а влияние погонного сопротивления ничтожно мало, и им практически можно пренебречь;
– увеличение стыкового сопротивления обычных рельсов (рельсов нормальной длины) приводит к возрастанию сжимающих и растягивающих температурных сил в пути;
– увеличение стыкового сопротивления длинных рельсов до определенного значения уменьшает сжимающие температурные силы в пути. Дальнейшее увеличение стыкового сопротивления приводит к возрастанию сжимающих сил, при этом существующий конструктивный зазор используется не полностью;
– увеличение конструктивной величины стыкового зазора до оптимальных значений улучшает температурную работу 25-метровых рельсов, повышает безопасность движения поездов.