Московский государственный университет путей сообщения (миит)
|
Скачать 0.71 Mb.
|
| ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ (МИИТ) Кафедра «Строительство железных дорог, мостов и транспортных тоннелей » Курс лекций по дисциплине «Пути сообщения» Направление/специальность:__23.05.04 (190401.65) Эксплуатация железных дорог (код, наименование специальности /направления) Профиль/специализация: Магистральный транспорт (ДМ) Квалификация (степень) выпускника: __ инженер путей сообщения_______ Форма обучения: __ заочная_________ ___ ____ Брянск 2014 г. ЛЕКЦИЯ 1 Роль ж.д. пути в единой транспортной системе. Назначение путевой инфраструктуры. Структура управления. Основные положения системы колесо-рельс Железнодорожный путь – это основа железных дорог, представляющая комплекс инженерных сооружений для пропуска по нему поездов с нужной скоростью. От состояния пути зависят: непрерывность движения поездов; безопасность движения поездов; эффективное использование технических средств. Железнодорожный путь состоит из верхнего и нижнего строений. К верхнему строению относят рельсы, скрепления, противоугонные приспособления, шпалы или другое подрельсовое основание, балластный слой, соединения рельсовых путей. К нижнему строению относят земляное полотно, мосты, трубы для пропуска воды под земляным полотном, подпорные стены, тоннели. Железнодорожный путь работает под воздействием подвижных нагрузок, природных явлений (ветра, влаги, температуры) и органического мира, он должен служить в любое время года, дня и ночи, обеспечения непрерывность и безопасность движения поездов с установленными скоростями. Для этого путь должен быть всегда исправным и опрятно выглядеть. Для обеспечения нормальной работы пути и его ремонта на железнодорожном транспорте существует комплекс хозяйственных предприятий и производственных формирований, оснащенных машинами, механизмами, инструментами и приборами. Этот комплекс и собственно железнодорожный путь представляют собой путевое хозяйство. Исходя из условий работы железнодорожного пути и предъявляемых к нему требований основой ведения путевого хозяйства является текущее содержание и выполнение плановых ремонтов пути. Па долю путевого хозяйства приходится более 50% всех основных средств железнодорожного транспорта и свыше 20 % общей численности работников. Эксплуатационные расходы на содержание пути составляют более 22% стоимости перевозок. Расходы путевого хозяйства распределяются так: по плану эксплуатации—42,8%; капитального ремонта— 41,0%; капитальных вложений — 2,9%; промышленного производства — 11,1 %; по прочим источникам — 2,2%. Основными направлениями дальнейшего развития следует считать: увеличение мощности пути за счет укладки тяжелых рельсов и железобетонных шпал; увеличение протяженности пути на щебеночном и асбестовом балласте; усиление земляного полотна и искусственных сооружений; улучшение технологии производства работ; повышение оснащенности машинами и механизмами и расширение ремонтной базы; реконструкцию существующих и постройку новых предприятий, поставляющих материалы, конструкции пути и искусственных сооружений, машины и механизмы; совершенствование управления и постоянное улучшение условий труда и быта путейцев. Лекция 2 Верхнее строение ж.д. пути Классфикация пути. Основные элементы и конструкции: рельсы, шпалы, скрепления, балласт. Стрелочные переводы. Бесстыковой путь В настоящее время на железных дорогах преобладает путь с верхним строением, состоящий из: рельсов, скреплений, шпал, противоугонных приспособлений, балластного слоя, соединений и пересечений рельсовых, путей. Вместе с тем и эксплуатируются конструкции, в которых вместо шпал предусматриваются железобетонные плиты или рамы. Верхнее строение пути предназначено для: восприятия нагрузок от колес подвижного состава и передачи их нижнему строению; направления движения колес подвижного состава по рельсовой колее. Важнейшие требования, предъявляемые к верхнему строению пути, сводятся к следующему: 1) составляющие элементы должны быть прочными и надежными в работе; 2) обеспечение безопасного движения поездов с установленными максимальными скоростями; 3) наибольший срок службы; 4) экономическая целесообразность в устройстве и содержании. 2.1 Рельсы 2.1.1 Назначение рельсов и требования к ним Рельсы — основной элемент верхнего строения. Назначение рельсов заключается в том, что они: - воспринимают давление от колес подвижного состава; - передают это давление нижележащим элементам; - направляют колеса подвижного состава при его движении. На участках с автоблокировкой рельсы служат проводником сигнального тока, а при электротяге — и обратного тягового тока. Требования к рельсам состоят в том, что они должны быть1) прочными; 2) устойчивыми; 3) обеспечивать безопасное движение поездов; 4) обладать наибольшим сроком службы; 5) быть недорогими; 6) технологичными в изготовлении и эксплуатации. Это означает следующее: в целях обеспечения устойчивости пути при воздействии подвижного состава и температуры рельсы должны быть тяжелыми. В то же время для экономии металла и удобства обращения с ними при изготовлении, перевозках, смене рельсы должны быть по возможности легкими; для лучшего сопротивления изгибу под подвижной нагрузкой рельсы должны быть достаточно жесткими. Во избежание жестких ударов колес о рельсы, могущих вызвать повреждении ходовых частей подвижного состава, расплющивание и излом рельсов, необходимо, чтобы они были достаточно гибкими; во избежание изломов рельсов от динамических воздействий подвижного состава необходимо, чтобы материал их был вязким. Но ввиду того что рельсы воспринимают от колес сосредоточенные силы, требуется, чтобы рельсовый металл не сминался не истирался и был в меру твердым; для обеспечения необходимой силы сцепления между рельсами и ведущими колесами локомотивов надо, чтобы поверхность катания рельса была шероховатой. Для уменьшения же сопротивления движению колес необходимо, чтобы его поверхность катания была гладкой; в целях упрощения ведения путевого хозяйства число типов рельсов должно быть минимальным. Нецелесообразно применять рельсы одного и того же типа в различных эксплуатационных условиях, поэтому число типов должно быть минимальным в разумных пределах. Таким образом, требования и условия, которым должны удовлетворять рельсы, одновременно важны, необходимы и противоречивы. Поэтому, очевидно, оптимальным вариантом будет тот, который применительно к конкретным условиям удовлетворяет большинству названных требований. 2.1.2 Основные виды рельсов (Некоторые исторические сведения) Рельс можно рассматривать как балку, лежащую на многих опорах. Лучшая форма балки, работающей на изгиб,— двутавр; эта форма и положена в основу поперечного профиля рельса. Поскольку поверхность катания рельса при изгибе работает не только на сжатие, но и на изнашивание, целесообразно в верхней полке двутавра сосредоточить больше материала (с запасом на износ), чем в нижней. Это и обусловило возникновение широкоподошвенного рельса. Широкоподошвенный рельс состоит из трех основных частей: головки, подошвы и соединяющей их шейки. Стремление использовать нижнюю полку двутавра в качестве головки после того, как верхняя износится, привело к создания двухголового рельса . Однако идея использования нижней головки не могла быть реализована, так как с износом верхней на нижней в местах опирания возникали вмятины. Кроме того, для укладки двухголовых требовались громоздкие чугунные или стальные упорные стулья массой 30 кг и более. Таким образом, широкоподошвенные рельсы в настоящее время наиболее распространены на железных дорогах мира. 2.1.3 Материал рельсов Современные рельсы прокатывают только из стальных слитков. Сталь изготовляют в конвертерах по способу Бессемера или в мартеновских печах. Рельсы тяжелых типов (Р65 и Р75) только из мартеновской стали, рельсовой стали определяется ее химическим составом, микро- и макроструктурой. Химический состав стали отечественных рельсов характеризуется добавками к железу в процентах легирующих элементов. Углерод повышает твердость и износостойкость рельсовой стали. Однако чем выше содержание углерода, тем больше при прочих равных условиях хрупкость стали и затруднительней холодная правка рельсов. Поэтому требуется более равномерное распределение металла по сечению рельса, более жестко должен выдерживаться химический состав, особенно это касается фосфора и серы. Марганец повышает твердость и износоустойчивость стали, обеспечивая ей достаточную вязкость. Кремний улучшает качество стали, увеличивая твердость металла и его сопротивляемость износу. Фосфор и сера – вредные примеси, они придают стали хрупкость: при большом содержании фосфора рельсы получаются хладноломкими, при большом содержании серы – красноломкими. Микроструктура обычной рельсовой стали – феррит, состоящий из свободного от углерода железа Fe, и перлит, который представляет собой смесь феррита и цементита FeC. В настоящее время распространение получила объемная закалка рельсов на сорбитную структуру. Она повышает пластичность и вязкость, увеличивает усталостную прочность и стойкость рельсов против образования поперечных усталостных изломов. Эксплуатационная стойкость таких рельсов в 1,3— 1,5 раза выше эксплуатационной стойкости незакаленных рельсов. 2.1.4 Форма и размеры рельсов Профиль рельсов обусловлен взаимодействием его с колесами подвижного состава. Поверхность катания головки всегда делают выпуклой, чтобы обеспечить наиболее благоприятную передачу давления от колес. Для рельсов типов Р75, Р65 и Р50 больший радиус R1 этой поверхности принят равным 300 мм. К граням кривизна изменяется до радиуса R2, равного 80 мм. В рельсах типа Р43 поверхность катания головки рельса очерчена одним радиусом R1. Поверхность катания сопрягается с боковыми гранями головки по кривой радиусом r1 (см. рис. 1.8), по величине близким к радиусу выкружки бандажа. В рельсах типов Р75, Р65 и Р50 r1 равен 15 мм. Боковые грани головки или вертикальны, или наклонны. У рельсов типов Р75, Р65 и Р50 этот наклон (1 : k) принят равным 1 : 20. Боковые грани головки стремятся сопрягать с нижними наименьшими радиусами r2, равными 1,5—4 мм. Это делается для того, чтобы опорная поверхность для накладок была наибольшей. По этим же соображениям принимают такими же и радиусы r6 и r7. Опорными поверхностями для накладок служат нижние грани головки и верхние грани подошвы рельса, В настоящее время наиболее распространены такие углы б, при которых tgб = 1 : n для рельсов типов Р75, Р65 и Р50 составляет 1 : 4. Сопряжение нижних граней головки с шейкой должно обеспечивать достаточную опорную поверхность для накладки и наиболее плавный переход от толстой головки к сравнительно топкой шейке в целях снижения местных напряжений и равномерности остывания рельсов при прокатке. В рельсах типов Р75, Р65 и Р50 приняты r3 — 5 - 7 мм и r4 = 10 - 17 мм. Шейка современного рельса имеет криволинейное очертание радиусом Rш (от 350 до 450 мм для отечественных рельсов), которое в наибольшей мере обеспечивает плавность перехода от шейки к подошве и головке. Сопряжение шейки с подошвой выполнено радиусом r5, величина которого диктуется теми же соображениями, что и величины радиусов r3 и r4. Переход к наклонной верхней поверхности подошвы у рельсов типов Р75, Р65 и Р50 сделан по радиусу r5, равному 15—25 мм. Длина рельсов. На дорогах мира стремятся шире применять длинные рельсы и сварные рельсовые плети. За счет этого уменьшается число стыков, что улучшает условия взаимодействия пути и подвижного состава, дает большой экономический эффект. Кроме того, уменьшение числа стыков примерно на 10% снизит сопротивление движению поездов, уменьшит износ колес подвижного состава и расходы на текущее содержание пути. Стандартная длина современных рельсов колеблется от 10 до 60 м: в России 25 м, а для стрелочных переводов 12,5 м. Кроме рельсов стандартной длины, применяют и укороченные для укладки на внутренних нитях кривых участков пути. В РФ такие рельсы имеют укорочение на 80 и 160 мм, а при длине 12,5 м — на 40, 80 и 120 мм. Масса рельсов определяется из следующих соображений: Чем больше нагрузки на ось железнодорожного экипажа, скорости движения поездов и грузонапряженность линии, тем большей должна быть масса рельса q; чем больше масса рельса q, тем меньше эксплуатационные расходы на грузонапряженных линиях (на содержание пути, на сопротивление движению поездов). Масса рельса определятся в зависимости от вида подвижного состава, грузонапряженности линии (Тmax), скорости движения поездов (ν) и статической нагрузки на оси локомотива (Р) по выражению: 2.2 РЕЛЬСОВЫЕ СКРЕПЛЕНИЯ 2.2.1 Назначение скреплений и требования к ним Скрепления служат для прикрепления рельсов к подрельсовому основанию, соединения рельсов в стыках, восприятия нагрузок от подвижного состава вместе с другими элементами верхнего строения пути. В соответствии с этим скрепления должны быть прочными, надежно прикреплять рельсы к опорам, обеспечивать неизменность ширины колеи и надежное соединение рельсов в стыках, способствовать упругой переработке динамических воздействий на путь колес подвижного состава, быть малоэлементными, простыми и удобными в изготовлении, монтаже и содержании, быть недорогими в изготовлении и эксплуатации, обладать достаточно большим сроком службы. 2.2.2 Промежуточные скрепления По конструкции промежуточные скрепления бывают нераздельные, раздельные и смешанные. При нераздельном скреплении рельс и подкладка прикрепляются к опоре одними и теми же деталями. При раздельном скреплении подкладка прикрепляется к поре отдельно, а рельс другими деталями прикрепляет подкладки к опоре. Вид промежуточного скрепления и его конструкция зависят от типа подрельсовых опор. Скрепления при деревянных шпалах могут быть всех трех типов: неразлельные, раздельные и смешанные. Среди нераздельных различают костыльные и шурупные. Костыльные скрепления применяют в основном при звеньевом пути. Главные преимущества такого скрепления – его простота, сравнительно небольшая масса. Оно удобно при сборке и разборке рельсо-шпальной решетки. Недостаток - невозможность плотной связи подкладок со шпалами, так как при работе под подвижном нагрузкой костыли наддергиваются, что способствует вибрации подкладок, ускоряющей износ шпал и снижающей сопротивляемость угону пути. Шурупное скрепление лучше, чем костыльное, связывает рельс со шпалой. К его недостаткам относят неизбежную, хотя и меньшую, чем при костылях, вибрацию подкладок, малую сопротивляемость угону пути, а также большую трудоемкость при перешивках. Сопротивление шурупов выдергиванию в 1,5 — 2 раза больше, чем костылей, а отжатию — меньше примерно на 40—50%. В России используются костыли сечением 16 X 16 мм, длиной 165 мм, а также 205, 230 и 280 мм (пучинные). В среднем сопротивление выдергиванию костыля из новой сосновой шпалы составляет около 20 кН (2000кг), а отжатию около 15 кН (1500 кгс). Описанные скрепления считаются жесткими. При их работе под подвижным составом неизбежно нарушается связь между соединяемыми деталями, что приводит к расстройству и повышенному износу элементов верхнего строения. Для восприятия высоких динамических нагрузок, которыми характеризуется работа пути в современных условиях, необходимо обеспечить упругую связь между рельсом, подкладкой и опорой с постоянным прижатием рельса к подкладке. Имеются пружинные костыли, скрепления «Макбет» имеющие W-образную форму. Интересной конструкцией нераздельного скрепления, обеспечивающей плотное прижатие подкладки к шпале и упругое поглощение ударов, является шурупное скрепление с пружинящей клеммой. Раздельное скрепление при деревянных шпалах может быть с жесткими и пружинными клеммами. При шурупном скреплении с жесткими клеммами марки К подкладка крепится к шпале четырьмя шурупами, а рельс к подкладке — двумя жесткими клеммами посредством болтов с пружинными шайбами. При пружинном раздельном скреплении и деревянных шпалах подкладка прикрепляется к шпале четырьмя шурупами, а рельс к под кладке — двумя пружинными клеммами посредством болтов. Раздельные скрепления имеют ряд достоинств: клеммы обеспечивают сильное прижатие рельсов к подкладке, уменьшается вибрация подкладок, появляется возможность заменять рельсы без снятия подкладок. К недостаткам раздельного скрепления относятся многодетальность (например, скрепление типа К имеет 14 деталей); большая металлоемкость (масса скреплений К-4 к рельсам Р50 составляет 46 % массы рельсов); большая трудоемкость при смене рельсов. Раздельные скрепления с пружинной клеммой по суммарным годовым расходам экономичнее, чем раздельные скрепления типа К. Смешанное скрепление при деревянных шпалах в России используется для рельсов типов Р43, Р50, Р65 и Р75. Оно существенно снижает вибрацию подкладок, малодетально, легче и дешевле раздельного. Основной недостаток — слабая сопротивляемость угону пути. Скрепления при железобетонных шпалах почти все раздельного типа. В раздельном скреплении КБ подкладка прикрепляется к железобетонной шпале двумя складными болтами, а рельс к подкладке — двумя жестами клеммами посредством болтов с шайбами. Наличие прокладки под подошвой рельса позволяет регулировать сложение рельсов по высоте до 12—14 мм. В настоящее время применяются двухвитковые шайбы. Наряду с совершенствованием скрепления КБ испытывается болтовое подкладочное скрепление конструкции типа БП. Для лучшего восприятия горизонтальных сил края подкладок закруглены, высота реборд увеличена до 40 мм, что позволит регулировать положение рельса по уровню до 18 мм. Из четырех болтов оставлено только два. Пружинная клемма имеет большие плечо и гибкость. Амортизирующие резиновые прокладки устанавливают под металлическую подкладку и под подошву рельса. Концы прокладок в зоне выкружек сделаны толще на 3 мм. Раздельное скрепление ЖБ применяют на дорогах Юга и Северного Кавказа. В этом скреплении нет подкладки, а рельс прикрепляется к шпале пружинными клеммами посредством двух закладных болтов. Плоская пружинная клемма совместно с упругой прокладкой хорошо воспринимает вертикальные перемещения рельсов, на прямых участках и в пологих кривых обеспечивается стабильность ширины колеи. Отсутствие подкладок позволяет экономить на 1 км до 30 т металла. Из-за отсутствия объединяющего элемента (подкладки) применять скрепление ЖБ в крутых кривых (R < 600 м) нецелесообразно. Наблюдения показали, что в таких кривых интенсивность изменения ширины колеи в связи с выходом из строя подклеммных и подрсльсовых резиновых прокладок существенно возрастает, в результате чего увеличивается объем регулировочных забот. Раздельные скрепления (при деревянных и железобетонных шпалах с клеммными болтами требуют больших затрат труда на подтягивание гаек. На 1 км пути при 1840 шпалах число болтов достигает 14720. Поэтому ведутся исследования по созданию безболтовых скреплений. Технико-экономические расчеты показали существенные преимущества раздельного скреплении с упругими клеммами. Ресурс скреплений зависит от их конструкции и от эксплуатационных условий. При грузонапряженности 10 и 60 млн. т·км/км брутто в год типовое костыльное скрепление служит соответственно 21—24 года и 12—15 лет, а раздельное 21—27 и 11 — 16 лет. Прокладки служат значительно меньше. |
Похожие:
 |
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение... ... |
 |
Государстсвенное образовательное учреждение высшего профессионального... Государстсвенное образовательное учреждение высшего профессионального образования |
|
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования |
|
Петрова Л. В., О. В. Коришева Финансы железных дорог: Методические... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный... |
|
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение... ... |
|
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение... ... |
|
Учебное пособие москва 2011 фгб оу впо «московский государственный университет путей сообщения» Учебное пособие предназначено для студентов специальности «Экономика и управление на предприятии железнодорожного транспорта» |
|
Омский государственный университет путей сообщения Анализ финансовой и учетно-аналитической деятельности в ип новоселов С. И |
|
Федеральное агенство железнодорожного транспорта омский государственный... Краткая характеристика аппаратуры связи и общие требование электроустановки |
|
«Иркутский государственный университет путей сообщения» Забайкальский... «Поставка расходных материалов для принтеров и копировально-множительной техники»» |
|
Иркутский Государственный Университет Путей Сообщения Кафедра: Телекоммуникационные системы Расчет дальности связи в гектометровом диапазоне при использовании направляющих линий |
|
Разработка электродных покрытий на основе минерального сырья восточно-сибирского региона Работа выполнена в фгбоу впо «Иркутский государственный университет путей сообщения» |
|
Омский государственный университет путей сообщения Выход на практику. Прохождение первичного инструктажа по технике безопасности, пожарной безопасности |
|
Оптимизация оперативного управления перевозочным процессом в условиях... Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московском государственном университете... |
|
«Иркутский государственный университет путей сообщения» Забайкальский... «Поставка расходных материалов для полиграфического оборудования редакционно-издательского отдела Забижт иргупс» |
|
Документация об электронном аукционе Колледж железнодорожного транспорта – филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального... |