Билет № 3. Рельсы: назначение, требования, материалы, типы рельсов

Рельсы: назначение, требования, материалы, типы рельсов…

Назначение: а) направление колеса ПС в движении; б) воспринимать, упруго перерабатывать и передавать нагрузки от колес на подрельсовое основание; в) на участках с автоблокировкой служит проводником сигнального тока, на электрифицированных участках - обратного силового тока;

Требования: а) прочность (возникающие в рельсах напряжения изгиба и кручения не должны превышать допустимых величин); б) долговечность (рельсовая сталь должна обладать высокой твердостью, износостойкостью, вязкостью); в) высокая контактно-усталостная выносливость.

Масса рельса, его очертания, качество рельсовой стали и особенности изготовления находятся между собой в тесной связи и в зависимости от нагрузок колесных пар ПС на рельс, скоростей движения и грузонапряженности.

Классификация:

Согласно ГОСТ Р51685-2000 рельсы делятся на:

а) по типам (Р50, Р65, Р75, Р65К(R=<550 м));тип рельса = массе 1 метра.

б) по категориям (В - термоупрочненные высшего качества, Т₁,Т₂- термоупрочненные, Н - сырые (нетермоупрочненные)). В последние годы стали выпускать рельсы низкотемпературной надежности (НЭ, НК) и повышенной износостойкости (ЧЭ).

Качество рельсов зависит от чистоты рельсовой стали, ее структуры и прямолинейности рельсовой нити при изготовлении.

в) по наличию болтовых отверстий (с отверстиями на обоих концах, без отверстий)

г) по способу выплавки рельсовой стали (М - мартеновская сталь, К - конверторная сталь, Э – электропечная сталь)

д) по виду исходных заготовок (из слитков, из непрерывно литых заготовок)

Геометрические размеры поперечного сечения рельса: состоит из головки, подошвы, шейки, пера, пазухи

	Р50	Р65	Р65К	Р75
Н(высота рельса)
b(ширина головки)
B(ширина подошвы)
L(толщина шейки)

Профиль рельса обусловлен его взаимодействием с колесом ПС и конструктивным оформлением элементов верхнего строения пути. Поскольку рельс является не только несущей, но и изнашиваемой конструкцией, верхней полке предана форма головки. В головке рельса сосредоточено 45% массы металла. Подошва рельса приспособлена для прикрепления рельса к опоре и обеспечения боковой устойчивости рельса против опрокидывания. (рис.3.2)

Поверхность катания головки рельса криволинейная (R=500мм) для центральности передачи нагрузки от колеса на рельс. Переход к боковым граням осуществляется R=15 мм., близким к радиусу выкружки гребня колеса, что обеспечивает плотное прилегание колеса к рельсы. Боковые грани головки выполнены с уклоном 1:20. Все поверхности криволинейны. Во избежание концентрации местных напряжений и образования трещин при остывании на сопряжение боковых и нижних граней головки и всех граней подошвы выполняется R=2-5 мм. Нижние грани головки и верхние грани подошвы выполняются с уклоном 1:4, что позволяет накладкам при затяжке болтов плотно входить в пазуху рельса.

Длина рельса. Согласно ГОСТ типовая длина рельса l_рел=25м 0,02

Для укладки по внутренней нити кривой прокатываются рельсы 24,92 и 24,84м.

Для укладки в уравнительные пролеты бесстыкового пути и соединительные пути стрелочных переводов прокатывают рельсы длиной 12,52; 12,50; 12,46; 12,42; 12,38

Рельсовая сталь: рельсы изготовляют из стали способами: мартеновским, конверторным или электропечным.

Основные составляющие: Fe=98%, C=0,71-0,82%, Mn=0,75-1,05%, Si=0,25-0,80% (полезные составляющие). C- увеличивает прочность рельсов при изгибе, твердость, износостойкость; Mn - твердость, износостойкость, вязкость; Si - твердость, износостойкость.

Вредные добавки: P=0,025-0,035% (хладноломкость), S=0,03-0,04% (красноломкость)

Типовые марки стали: М76, К76, Э76, К78, Э78.

Маркировка рельса: производится следующими способами: а) накатом на шейке в горячем состоянии; б) клеймением в горячем состоянии на шейке; в) в холодном состоянии на торце; д) масляной несмываемой краской(временная).

Наносится: завод-изготовитель, дата, тип рельса, марка стали, закалка, длина рельса, укорочение.

Сроки службы: определяются износом головки рельсов и объемом пропущенного тоннажа. Т = млн.т.бр. В годах t_р=Т/Г [года]

Срок службы рельсов в кривых участках. R<550м определяется по допустимой величине бокового износа головки рельса. , где Т - срок службы(млн.т.бр), h_бок –допустимая величина бокового износа головки рельса(=<15мм.), γ- интенсивность нарастания бокового износа (мм/ млн.т.бр)

Определение срока службы рельсов в прямых участках: в прямых участках срок службы рельсов определяется пропущенным тоннажом, соответствующем допустимой величине суммарного одиночного выхода рельсов, величина которого зависит от формулы пути и составляет для Р65:1кл - 4 и более шт/км,2-3кл - 6 и более,4-5 кл - 8 и более.

Периодичность выполнения капитального ремонта со сплошной сменой рельсов рекомендована для кривых R>600м и прямых после пропуска для бесстыкового пути 700 млн.т.бр, для звеньевого 600 млн.т.бр.

Продление сроков службы рельсов производится:

-путем применения ресурсосберегающих технологий, в частности периодическая шлифовка, отстружка старогодних рельсов;

-путем повышения качества рельсовой стали легатурами, повышение прямолинейности рельсов при изготовлении.