авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 6 | 7 || 9 | 10 |   ...   | 11 |

«ОБОБЩЕНИЕ передово-о.опыта тяжеловесно-о.движения: вопросы.взаимодействия ;олеса.и.рельса ox GUIDELINES ...»

-- [ Страница 8 ] --

Плосие шлифовальные ри мот создавать тольо приближенные очертания оптимальноо профиля рельса. Профили изношенных рельса и олеса состоят из пересеающихся ривых различноо радиса, а аждый шлифовальный р создает на поверхности рельса плосю рань. Блао даря станове следющих др за дром шлифовальных ров машины под различными лами аждый последющий р шлифет рельс в иной плосости, чем предыдщий (рис. 5.23). В резльтате этоо по мере шлифо вания поперечное сечение рельса приобретает форм мнооольноо при ближения ривым требемоо профиля.

5.4.1.1.3. Влияние'параметров'профиля'0олов1и'рельса на'повреждаемость'рельса Расчеты на модели поазывают, что волнообразное изнашивание по верхности атания рельсов значительно величивает динамичесое воз действие олес на рельсы. С ростом величины неровностей и сорости движения подвижноо состава динамичесие силы возрастают нелинейно (рис. 5.24). Обычно считается, что при движения поездов с небольшой со ростью величина волнообразных неровностей не должна превышать 0,5 мм, чтобы не допсать заметноо снижения сроа слжбы элементов пти. На частах, де обращаются поезда со соростью 80 м/ч и более, допсти мю величин следет меньшить до 0,25 мм.

Хотя онтат в зоне рабочей выржи олови наржноо рельса (рис. 5.25) и способствет вписыванию эипажей в ривые, однао порож дает значительные онтатные напряжения при высоих осевых нарзах и в ривых малоо радиса. Это обсловлено следющими причинами:

! хотя радисы алтели основания ребня олеса и рабочей выржи олови рельса и совпадают по направлению, они относительно малые, поэтом их рассоласование оазывает большое влияние на величин Силы в контакте, кН Величина неровностей, мм 1, 0, Рис. 5.24. Влияние ве- личины неровностей и сорости движения по- 0, ездов на динамичесие 130 Статическая нагрузка от колеса вертиальные силы в онтате олеса и 60 70 рельса Скорость движения, км/ч o 5-49 x Рис. 5.25. Одноточечный онтат олеса и рельса онтатной площади, что способствет повышению онтатных на пряжений;

! одноточечный онтат олеса и рельса в зоне рабочей выржи олов и рельса приводит сосредоточению вертиальных и оризонтальных сил в одной точе в противоположность двхточечном онтат, при отором эти силы распределяются межд ребнем и поверхностью ата ния олеса;

! та а поверхность онтата олеса и рельса не является плосой по отношению оси вращения олесной пары, это является причиной по явления составляющей просальзывания рчения (спина), оторая способствет пластичесой деформации металла;

! зона онтата олеса с рабочей выржой олови рельса имеет малю несщю способность. В резльтате действия значительных сил может б) а) Корытообразный износ обода колеса вызывает высокие контактные напряжения и опрокидывающие моменты на наружный край внутреннего рельса в кривой в) Наплывы металла Измененные профили рельса и колеса Рис. 5.26. Проат на поверхности атания олеса (а) вызывает высоие онтатные напряже ния (б) и опроидывающие моменты в наржной зоне внтреннео рельса ривой. Схема сня тия металла в наржной зоне внтреннео рельса для меньшения эсцентриситета нарзи (в) o 5-50 x происходить нарастающее смещение металла на вырже, аналоич ное сползанию отоса железнодорожной насыпи.

Анализ методом онечных элементов поазывает, что сжимающие на пряжения в олове рельса онцентрирются ниже ее рабочей выржи.

Они более чем вдвое превышают напряжения по сравнению со слчаем слаживания выржи шлифованием.

Контат олеса, имеющео орытообразный проат на поверхности а тания, с наржной зоной олови рельса обычно страняется шлифовани ем и онтролем ширины олеи (рис. 5.26). Таой онтат обычно происхо дит в точе, де профиль поверхности атания олеса имеет обратню ри визн, и способствет величению онтатных напряжений. Кроме этоо, онтат в наржной зоне олови вызывает эсцентричню передач на рзи от олеса на рельс. Возниающее в резльтате этоо рчение о лови может приводить ее вертиальном расслоению, особенно если рельс изношен до предельно допстимоо ровня.

5.4.1.1.4. Шлифование*для*-л-чшения*состояния поверхности*5атания*рельса Шлифование осществляется таже для странения дефетов на по верхности атания рельсов, оторые соряют изнашивание. В работе [5.13] приведены три разновидности шлифования:

! предварительное, посредством отороо даляют оалин и зазбрины заводсоо происхождения на вновь ложенных рельсах и слаживают неровности в сварных стыах, что способствет лчшению состояния рельсов;

! профилатичесое, при отором даляют слой металла с зародившими ся сталостными трещинами для предотвращения их перерождения в более серьезные повреждения;

! восстановительное, с помощью отороо даляют таие повреждения на поверхности атания, а пробосовины и вмятины от раздавленных зерен попавшео на рельс балластноо материала.

В процессе профилатичесоо шлифования требется релярное сня тие слоя с наопленной онтатной сталостью металла толщиной 0,15 – 0,40 мм. Считается, что поверхностные трещины снижают сопротивляе мость рельса пластичесим деформациям и соряют их развитие при вы соих осевых нарзах и недовлетворительных словиях онтата олеса и рельса. Конечно, оздоровление поврежденной поверхности достиается при любом шлифовании, однао в профилатичесих целях шлифование должно осществляться достаточно часто — в ривых с интервалом при мерно 12 млн. т бртто, зависящим от типа рельса, осевых нарзо, про филей олеса и рельса, радиса ривой и харатеристи применяемоо шлифовальноо обордования.

Независимо от тоо, аоо вида шлифование выполняется, при аж дом проходе рельсошлифовальной машины даляется пораженный он татной сталостью металл. Кроме тоо, релярное даление слоя металла o 5-51 x может отсрочить начало зарождения дефета в виде сталостных раовин на поверхности атания рельса.

Теоретичесие исследования влияния интенсивности вертиальноо изнашивания на сро слжбы рельсов предполаают, что сро слжбы по фаторам сталости можно продлить за счет постепенноо смещения точ и масимальной онтатно-сталостной повреждаемости внтрь олови рельса за счет износа и снятия металла шлифованием. Наибольший сро слжбы рельсов при осевых нарзах поряда 30 т достиается при нарас тании износа рабочей выржи олови рельса с темпом 0,02 – 0, мм/млн. т бртто (см. таже п. 3.5.2.1). Это в 3 – 4 раза больше ожидаемой интенсивности естественноо износа при отстствии шлифования. Поэто м на частах, де рельсы заменяют из-за вырашивания металла или по перечных трещин, а не из-за достижения масимально допстимоо изно са, может оазаться эономичеси целесообразным дополнить естествен ный износ иссственным в виде профильноо шлифования.

В азанных работах поазано, что за счет износа можно избавиться от выщербин на поверхности рельса до тоо, а они достинт обнарживае мой дефетосопом величины. С дрой стороны, здесь же поазано, что чрезмерная интенсивность снятия металла может способствовать верти альном расслоению олови, происходящем на лбине 10 – 12 мм под поверхностью онтата. Посоль в этом слчае может произойти преж девременный выход рельса из-за достижения масимально допстимоо вертиальноо износа, для реализации оптимальной стратеии требется применение рельса с величенной площадью поперечноо сечения олов и рельса и/или изменение нормы допстимоо износа. Таой подход це лесообразен в местах, де преобладают дефеты онтатно-сталостноо происхождения.

5.4.1.2. Шлифовальные,-р/0и 5.4.1.2.1. Устройство,и,работа,шлифовально0о,-р/0а Рабочие харатеристии шлифовальных ров являются решающим фатором эффетивноо и производительноо шлифования рельсов. Шли фовальные ри проетирют с четом особенностей их работы в задан ном диапазоне онтатных давлений, частоты вращения и выделения тепла. Их рассчитывают с четом баланса хорошей режщей способности в заданном диапазоне подводимой режщей поверхности мощности и со хранения работоспособности в течение длительноо сроа слжбы. Надле жащее соответствие др др абразивноо материала и шлифовальноо обордования является важной предпосылой эффетивноо шлифования.

Выпсаемые промышленностью шлифовальные ри выполняются в виде дисов разной толщины, начиная с 50 – 75 мм. Их изотавливают из матрицы с тысячами абразивных зерен, соединенных вместе с помощью синтетичесоо связющео вещества (рис. 5.27). Каждое зерно действет а резец, а связющее вещество выполняет роль основы. При этом абра зивный материал считается хорошим, если:

o 5-52 x Связующее вещество Плоскости Выпадение затупленных Плоскость отрыва режущих зерен излома Рис. 5.27. Схема процесса излома и выпадения режщих зерен из шлифовальноо ра ! изломы ео зерен происходят в различных плосостях и аждый излом создает острю режщю поверхность;

! обладает сопротивляемостью истиранию в течение длительноо периода;

! имеет достаточно высою вязость разршения, что предотвращает преждевременный излом.

Та а ри вращаются с частотой поряда 3600 об/мин, режщие зерна постепенно затпляются. Хороший абразив в процессе работы не прерывно обламывается по мноим плосостям отрыва, обнажая новые режщие роми. Например, абразив на основе оиси алюминия с циро нием в процессе мироизломов остается достаточно острым в течение 80 % общео сроа слжбы. У абразива из обычной оиси алюминия этот поа затель соответствет 30 %.

На определенном этапе эсплатации зерна становятся слишом мел ими, чтобы образовывать режщие роми. В это время при шлифовании возрастает трение и интенсифицирется выделение тепла на онтатирю щих поверхностях. Однао состав связющео вещества подбирают та, чтобы оно позволяло сработанным зернам выпадать из наревшейся мат рицы, обнажая тем самым свежие зерна. Действительно, абразивные зерна в стртре шлифовальноо ра распределены с таим расчетом, что а занный процесс происходит без заволаивания рабочей поверхности ра, что позволяет а бы восстановить ео режщю способность.

Если давление на шлифемю поверхность меньше расчетноо, энерия расходется на фриционное пропахивание, а не на срезание металла. В этом слчае затпившиеся абразивные зерна не мот выпадать из матрицы, и р бдет засаливаться. Это настольо изменяет харатер взаимо действия шлифовальноо ра с рельсом, что на поверхности рельса появ ляются цвета побежалости. Поэтом для обеспечения высоой эффетив ности шлифования требются подбор ров с четом эсплатационных параметров, надежный онтроль за соблюдением заданных значений дав ления и мощности, а таже динамичесой стойчивости привода. В разде ле 5.5 рассмотрены неоторые способы оцени ачества шлифовальных работ.

Компания — производитель шлифовальных работ должна делять осо бое внимание сро слжбы шлифовальных ров, посоль он во мно ом определяет общие расходы на шлифование. С дрой стороны, адми o 5-53 x нистрацию железной дорои в первю очередь интересет оличество сни маемоо металла за 1 ч. В ачестве омпромисса обычно принимают, что сро слжбы ра должен быть по райней мере не меньше продолжи тельности самоо длинноо она, например 6 – 8 ч.

5.4.1.2.2. Отдел&а(поверхности Необходимость в отделе поверхности олови рельса связана с нали чием на рельсе ребер межд плосостями, оставленными шлифовальными рами, а таже шероховатости и царапин, образованных абразивными зернами.

Ребра, создавшиеся в резльтате мнооольноо приближения треб емом риволинейном профилю (см. рис. 5.23), обсловлены ориентиро ванием следющих др за дром шлифовальных ров под разными лами, особенно последних шести — восьми ров. При разработе схем шлифования исходят из необходимости онтролировать соблюдение за данных пределов разности лов последовательных срезов, чтобы не до псать образования излишне выстпающих ребер, оторые мот стать местами зарождения пластичесих деформаций или онтатной сталости металла.

В резльтате работы шлифовальных ров поверхность атания рельса приобретает пилообразню форм. Эти царапины являются следами вра щательноо и постпательноо движения режщих абразивных зерен. На сольо рбой полчается поверхность шлифованноо рельса, зависит от размера частиц абразива в ре и релирования работы привода. Для же лезной дорои решение о необходимости последющей отдели поверх ности рельсов после шлифования определяется степенью значимости сле дющих возможных проблем:

! если рая ребер под воздействием движщеося подвижноо состава де формирются, образющиеся анави мот стать местами зарождения миротрещин;

! выделяемая при шлифовании теплота обсловливает образование мар тенсита в поверхностном слое;

! шлифованная поверхность в течение несольих дней вызывает эффет «дения» рельсов при прохождении поездов.

Отношение администрации железной дорои важности отдели по верхности шлифованных рельсов оазывает большое влияние на общю стоимость шлифования. Если допстима более рбая поверхность, целе сообразно применять более «арессивные» шлифовальные ри. Таие ри харатеризются режщими зернами из цирония с оисью алюми ния, оторые имеют форм металличесой стржи. Межд арессивными шлифовальными рами, применяемыми в Северной Америе, и отде лочными, применяемыми в Европе, выявлена шестиратная разница в о личестве снимаемоо металла за один проход при одинаовой сорости шлифования (рис. 5.28).

o 5-54 x Рис. 5.28. Зависимость 0, Бернем Среднее количество удаленного металла оличества снимаемоо Канада Агрессивное за один проход металла шлифование Венис одним кругом за один проход, мм от типа шлифовальных Уолтем С волнообраз ров ным износом Обычное 0,2 шлифование Без волнооб разного износа 0, 0 3 6 9 Скорость шлифования, км/ч Для линий с тяжеловесным движением не требется ладая отдела поверхности, но она инода необходима для пассажирсих или линий о родсоо рельсовоо транспорта, ода для шлифовальных ров мот азываться меньшие размеры твердых частиц (абразивных зерен). В рель сошлифовальных машинах общео применения обычно использют ри с зернами размером от 14 до 18 словных единиц. Для тоноо шлифова ния размеры твердых частиц в ре мот быть меньшены до 32 словных единиц при соответствющем снижении интенсивности снятия металла и возниновении опасности засаливания шлифовальноо ра.

Выполненные на CPR исследования поперечноо сечения шлифован ных рельсов [5.14] подтвердили, что часть вырабатываемой при шлифова нии теплоты полощается верхними слоями стали, превращая ее в твердый мартенсит. К счастью, мартенсит хрпо и обычно онцентрирется в вер шинах миронеровностей шлифованной поверхности, та что при проходе несольих длинносоставных поездов он срезается. Любые миротре щины, образющиеся при шлифовании, значительно меньше трещин, о торые развиваются в резльтате онтатной сталости, и за несольо дней поверхность атания рельса обычно восстанавливается до первоначально о состояния. Однао поа нельзя сазать однозначно, что этот вывод можно распространять на европейсие железные дорои, та а процесс даления царапин после шлифования при малых осевых нарзах может быть иным.

5.4.1.2.3. Влияние'с)орости'и'давления Шлифовальные ри, оторые взаимодействют с выржами олов и рельса, подвераются более высоим онтатным давлениям и стремят ся срезать слой металла, толщина отороо может в 4 – 5 раз превышать толщин слоя металла, снимаемоо рами на поверхности атания (в средней части олови рельса). Для продления и соласования сроа слж o 5-55 x Рис. 5.29. Зависимость сорости резания шли фовальноо ра от приладываемой мощ ности н азо е ни иап ова йд иф нны шл Скорость резания ио ое тац чив луа ой Уст сп Эк ое Мощность пропорциональна нн ие ио ван скорости резания кц и ри ах Ф роп п Мощность, кВт бы шлифовальных ров омпании-подрядчии применяют для работы в разных зонах олови рельса ри разной твердости. Твердость связана с оличеством использемоо связющео вещества, оторое, в свою очередь, определяет способность зерен отделяться от матрицы. Если связющее ве щество слишом твердое, р может перереваться, если слишом мяое — сро слжбы ра соращается. Несмотря на применение более твердых ров, имеет место тенденция выработе на рабочей поверх ности ра сводчатоо лбления. Поэтом пратиа поазала целесооб разность чередющеося изменения лов налона ров при станове на машине, что позволяет выравнивать рабочю поверхность.

Подобным же образом при последющих проходах рельсошлифоваль ной машины следет изменять положение ров, чтобы избеать повтор ноо шлифования в тех же плосостях. Эффетивность шлифования во мноом зависит от правильноо выбора лов налона ров при последо вательных цилах шлифования.

Сорость резания шлифовальноо ра (оличество снимаемоо метал ла за единиц времени) прямо пропорциональна приладываемой мощ ности (рис. 5.29). С дрой стороны, с повышением мощности снижается сро слжбы ра. Поэтом важно, чтобы элетродвиатели привода шли фовальных ров для обеспечения высоой нормы выработи работали в оптимальном тоовом режиме. Администрации ряда железных доро треб ют от производителей работ отчитываться о расходе шлифовальных ров.

Для рельсошлифовальных машин с оптимальным подбором шлифо вальных ров и динамичеси стойчивым реплением привода харатер на обратно пропорциональная линейная зависимость межд лбиной сня тия металла и соростью передвижения. Та, при движении машины с ра бочей соростью в диапазоне 3 – 20 м/ч обычно принимают, что при ве личении сорости в 2 раза та же вдвое меньшается снятие металла. Вмес o 5-56 x те с тем недавние исследования поазали, что с повышением сорости ма шины часть энерии постпательноо движения шлифовальных ров можно использовать а фатор неотороо повышения эффетивности резания. При этом предполаается, что сохраняется баланс межд омпо новой омплеса шлифовальных ров и общей мощностью системы.

Правильное ориентирование элетродвиателей привода шлифоваль ных ров таже имеет большое значение для обеспечения онтата ра с рельсом по оси, проходящей через центр внтреннео диаметра ра при любых лах налона. Если это не соблюдено, р бдет соприасаться с рельсом не передней, а боовой ромой, что меньшает длин траетории онтата аждоо режщео зерна и может приводить выработе лбле ния на рабочей поверхности ра.

5.4.1.3. Схемы&шлифования Схемой шлифования называют сочетание местоположения шлифоваль ных ров с их приводами и величин приладываемоо давления, обеспе чивающее формирование заданноо профиля олови рельса при последо вательном проходе ряда шлифовальных ров. Схемы шлифования обыч но харатеризются долей (в процентах) шлифовальных ров, размещае мых в аждой из шести основных зон шлифования рельса соласно рис. 5.30.

Части наружной зоны Части внутренней зоны Средняя зона головки рельса дальняя ближняя ближняя средняя дальняя ± 0,127 мм Наружная Внутренняя грань грань Ось рельса Рис. 5.30. Зоны шлифования олов и рельса o 5-57 x Ниже приведены азанные зоны олови рельса и резльтаты, ожидае мые после шлифования этих зон.

Зона Цель шлифования Дальняя часть на- Удалить наплывы металла на внтреннем рельсе ривой.

ржной зоны о- Обеспечить зазор межд ложным ребнем и внтренним рельсом ривой лови рельса на частах со стабильной шириной олеи, например на железобетон ных шпалах.

Увеличить радис ра атания олеса по наржном рельс для лч шения вписывания в полоие ривые за счет перемещения онтата рабочей вырже олови рельса Ближняя часть на- Уменьшить радис поверхности атания чрезмерно плосой олови ржной зоны о- внтреннео рельса ривой.

лови рельса Обеспечить зазор межд ложным ребнем и рельсом на частах с ши ренной олеей или меняющейся шириной олеи Средняя зона о- Увеличить ширин полосы онтата, в зоне оторой наблюдаются чрез лови рельса мерные онтатные напряжения из-за частоо профильноо шлифова ния.

Удалить волнообразные неровности масимальной величины в средней зоне олови рельса.

Удалить параллельные поверхностные трещины на полосе онтата.

Удалить пробосовины на рельсе и неровности в сварных стыах Ближняя часть Уменьшить радис ра атания олеса по внтреннем рельс для внтренней зоны лчшения вписывания в полоие ривые за счет перемещения онтата олови рельса наржном раю олови рельса.

Увеличить радис поверхности атания олови бывшео наржноо рельса ривой, переложенноо на внтреннюю нить.

Удалить трещины и отслоения металла на рабочей вырже олови рельса, оторые распространяются середине Средняя часть Удалить трещины и поверхностные вырашивания металла на рабочей внтренней зоны вырже олови рельса на частах со стабильной шириной олеи.

олови рельса Удалить пластичесие деформации металла на рабочей вырже внт реннео рельса ривой.

Удалить наплывы металла и подповерхностные трещины на рабочей вы рже наржноо рельса ривой, оторый до перелади был внтрен ним.

Обеспечить онформный онтат олеса и рельса или сладить зон онтата внтренней рани рельса и алтели основания ребня олеса Дальняя часть Удалить отслоения и выщербины на рельсе на частах с интенсивным внтренней зоны вырашиванием металла, плохим состоянием шпал или в ртых ри олови рельса вых малоо радиса.

Удалить наплывы металла на внтренней рани олови рельса На рис. 5.31 представлена выборочная диарамма, подробно описываю щая схем шлифования одноо из рельсов (новые рельсы массой 68 /м, ложенные с поллоной 1/20) 44 рами применительно рельсошли фовальной машине, оснащенной 88 рами. Точи на сете соответств ют л налона аждоо ра. Числа сверх вниз относятся номер мо для (аждый модль влючает 3 – 4 шлифовальных ра). Каждая ради альная линия, отходящая от линии, описывающей профиль рельса, обо o 5-58 x Наружная зона Внутренняя зона (–) (+) 10° 8° 7° 9° 25° 30° 15° 9° 7° 6° 1° 0° 1° 2° 3° 4° 5° 6° 8°10° 15° 20° 40° 1 2 3 4 5 Модуль 6 1 +35 P5 +3, A A 1 2 +38 P6 + В 3 +32 P7 +1, B B 4 –15 P8 7 2 5 –17 19 + 8 8 6 –14 7 20 + 7 +27 21 + 9 3 8 +29 22 + 10 o 5-59 x 9 +25 8 23 + 11 11 10 –1 24 + 4 11 +1 25 – 12 12 +3 9 26 – 13 +22 27 – 5 14 +20 28 + 15 +18 10 29 + 16 +7 30 + 6 17 +8,5 31 – 18 +10 11 32 – P1 +6,5 33 + Железная дорога: CPR P2 +6 34 + Масса рельса: 65,5 кг/м А P3 +5,5 12 35 + Подуклонка: 1:20 P4 +4,5 36 + Номер схемы: Рис. 5.31. Пример схемы шлифования рельса Т а б л и ц а 5. Схемы, применяемые на одной из североамериансих железных доро с тяжеловесным движением Вид шлифования Описание схемы Корретирющее Интенсивное шлифование рабочей выржи олови рельса для слаживания зоны онтата.

Интенсивное шлифование наржной выржи олови рельса для ее слаживания.

Шлифование, сосредоточенное в середине олови рельса.

Шлифование, сосредоточенное в дальних частях наржной и внтрен ней зон олови рельса Профильное Профильное шлифование в прямой.

Профильное шлифование наржноо рельса ривой среднео радиса.

Профильное шлифование наржноо рельса ривой малоо радиса.

Профильное шлифование внтреннео рельса ривой.

Интенсивная подреза рабочей выржи олови рельсов в прямой Тещее Сохранение сществющео профиля наржноо рельса.

Сохранение сществющео профиля внтреннео рельса.

Равномерное снятие металла с олови рельса значает центр единичной плосости, образемой при шлифовании. При данной схеме шлифования даляется таже металл с рабочей выржи рельса с целью снижения интенсивности образования трещин и поверх ностноо вырашивания металла.

Следет отметить, что на рис. 5.31 точечная артина лов налона шлифовальных ров создает Х-образный рисно попере рельса. Это сделано намеренно и означает, что для повышения эффетивности шли фования аждый р располаается под лом относительно плосости, созданной предыдщим ром. Это лчшает словия резания и обеспе чивает четое разделение плосостей. Разница в лах налона межд сле дющими др за дром рами имеет важное значение для становления шаа межд ребрами плосостей, оставляемых после шлифования. На ра бочей вырже интервал межд ребрами необходимо меньшить, чтобы сформировать новю поверхность выржи без острых раев.

В табл. 5.10 перечислены стандартные схемы шлифования, применяе мые на CPR в зависимости от состояния рельсов. Сюда входят схемы: ор ретирющео шлифования, выполняемоо для интенсивной обработи внтренней, наржной и средней зон олови рельса;

профильноо шли фования, выполняемоо для незначительноо изменения профиля рельса или со смещением в дрие зоны олови рельса;

тещео шлифования, при отором обрабатываются все зоны олови рельса без изменения с ществющео профиля. Следет отметить, что приведенный в табл. 5. перечень содержит схемы, предсматривающие различные ровни внима ния аждой зоне, поазанной на рис. 5.30.

Применяемые на CPR схемы начальноо профильноо шлифования на ржной и внтренней рельсовых нитей в ривых среднео радиса приве дены на рис. 5.32 вместе с истораммами, поазывающими распределение o 5-60 x а) 25,4 — 31,8мм 31,8 — 38,1мм 31,8 — 38,1мм 9,5 — 19,1мм Профили рельсов в кривой Внутренний рельс Наружный рельс б) мм мм 0,000 0, 0,25 0, 0,50 0, 0,75 0, 1,0 1, Глубина шлифования в) та та ак ак нт нт ко ко а са ос ло ол По П 4° 2° 0° 1° 2° 3° 12° 7° 4° 6° 10° 18° 3° 1° 0° 1° 3° 26° 33° Распределение мощности Схема №1 Схема № шлифования Профиль Подуклонка 1: изношенного рельса Профиль нового Внутренний рельс Наружный рельс рельса Рис. 5.32. Профили рельсов в ривой (а), лбина (б) и схемы шлифования (в), применяемые на железной дорое CPR подводимой мощности и лбины шлифования при движении рельсошли фовальной машины со соростью 4 м/ч.

Схемы орретирющео шлифования Предсматривают интенсивню обработ наржной, внтренней и средней зон олови рельса. Применяются во время начальных проходов рельсошлифовальной машины при наличии значительных волнообразных неровностей в продольном профиле рельсов или если поперечный про o 5-61 x филь значительно изменился по сравнению с проетным. Таже применя ются для снятия наплывов металла.

Схемы профильноо шлифования Предназначены для внесения заданных изменений в профиль рельса с охватом всей олови. Мот обеспечить дополнительное (незначитель ное) слаживание наржной или рабочей вырже олови рельса исходя из требемоо профиля.

Схемы тещео или отделочноо шлифования Предназначены для поддержания сществющео профиля рельса или ео небольшой орретирови. Их применение подразмевает, что рельс же дости оптимальноо очертания. Обычно использются в тех слчаях, ода рельсы шлифют достаточно часто в целях снятия слабой поверх ностной сталости металла. Отделочное шлифование настраивают в расчете на равномерное снятие металла по всей олове рельса. Ео таже целесо образно применять во время залючительноо прохода рельсошлифоваль ной машины с повышенной соростью после мнооратноо орретирю щео шлифования. Отделочное шлифование помоает далить ребра, оста вленные от предыдщих проходов с обработой всей олови рельса.

5.4.1.4. Пра$ти$а'шлифования'рельсов на'железных'доро7ах'Северной'Амери$и Грзовые железные дорои Северной Америи широо применяют шлифование в основном для предотвращения преждевременной замены рельсов из-за онтатной сталости поверхности атания. Сочетание вы соих (30 т и более) осевых нарзо, плохоо состояния подрельсовоо основания, обсловленноо наличием в пти деревянных шпал и влажной средой, вызывает большой спрос на рельсы с повышенной сталостной прочностью. В Северной Америе допси на состояние поверхности а тания рельсов достаточно широие, однао при применении более частоо шлифования они жесточаются. Соласно техничесим словиям на со держание поверхности атания рельсов шлифование требется при нали чии в ривых волнообразных неровностей с амплитдой более 0,25 мм на не менее чем 50 % длины. После шлифования поперечный профиль рельса может быть оставлен с допсом в пределах 0,12 мм от шаблона на маи стральных и 0,25 мм на второстепенных линиях.

Считается, что волнообразный износ страняется шлифованием. Одна о в прошлом в рельсошлифовальных машинах ри находились в посто янном положении, что не позволяло выполнять шлифование под острыми лами. В резльтате при шлифовании волнообразных неровностей олов а рельса становилась плосой, а большие интервалы шлифования способ ствовали том, что оставленные во впадинах неровностей сталостные тре щины снижали сопротивляемость рельса пластичесим деформациям.

Шлифование считалось временной мерой, посоль волнообразные не ровности быстро возниали в тех же местах.

o 5-62 x Рис. 5.33. Схема шлифования наржной зоны внтреннео рельса ривой для замедле ния роста волнообразных не ровностей Первый рпный прорыв в повышении эффетивности шлифования в Северной Америе произошел после тоо, а было становлено, что вол нообразный износ рельсов инициирется высоими напряжениями в он тате межд ложным ребнем изношенноо олеса и наржной зоной о лови рельса, особенно при большом ширении олеи. Было выявлено, что первоочередное шлифование наржной зоны рельса (рис. 5.33) стра няет сопровождающийся высоими напряжениями онтат в этой зоне и, соответственно, замедляет интенсивность роста волнообразных неровно стей.

Таже было становлено, что возниновение сети параллельных тре щин, поверхностноо и лбинноо вырашивания металла на рабочей вы рже рельса можно заметно снизить интенсивным шлифованием.

В последнее время наблюдались тенденции переход от интенсивноо шлифования наржной выржи олови внтреннео рельса и рабочей выржи олови наржноо созданию словий для онтата более он формных профилей изношенных олеса и рельса. Цель этоо залючалась в распределении сталостной повреждаемости на бльшю площадь по верхности атания рельса. Однао железные дорои, оторые слишом резо соратили объемы шлифования рабочей выржи олови нарж ноо рельса и наржной выржи внтреннео, столнлись с ростом внтренних дефетов в рельсах [5.15].

Железные дорои Северной Америи в настоящее время, по сществ, стандартизировали релярню подрез наржной выржи олови Интенсивный двухточечный Одноточечный контакт Конформный контакт контакт Рис. 5.34. Различия в обработе рабочей выржи наржноо рельса ривой o 5-63 x внтреннео рельса. Большинство из них стандартизировали таже подрез рабочей выржи наржноо рельса, однао имеются неоторые раз личия в степени таой подрези.

На рис. 5.34 поазаны различия в обработе рабочей выржи нарж ноо рельса. Конформный онтат лчшает вписывание эипажа в ри вые. Степень подрези рабочей выржи зависит от потребности в прав лении наоплением онтатной сталости в азанной зоне. Нельзя допс ать чрезмерной подрези рабочей выржи, та а это способствет величению поперечных сил.

5.4.1.5. Оптимизация*профиля*рельсов Североамериансие железные дорои стандартизировали представлен ные в 1991. Национальным исследовательсим советом Канады (NRC) восемь профилей олови рельса с радисом ривизны поверхности ата ния 200 мм (рис. 5.35). Профиль ТТ предназначен для прямых, профили H1 – H4 дают возможность постепенно величивать снятие металла с ра бочей выржи олови рельса с шаом 0,5 мм, а профили L1 – L3 пред сматривают постепенный съем металла с наржной выржи олови рельса. Постепенное величение снятия металла позволяет применять эти профили для пти, находящеося в различном состоянии, влючая шире ние олеи, значительню динамичесю расантов рельса, и для мяой рельсовой стали. Профиль олови рельса с радисом ривизны поверх ности атания 200 мм является омпромиссным, посоль идеальной ве личиной радиса считают 250 мм. Однао при заданной интенсивности из носа и пластичесой деформации в период межд шлифованиями рельс, при ладе имевший начальню ривизн, соответствющю радис 200 мм, в процессе эсплатации площается до радиса 300 мм со средним значением 250 мм при принятой периодичности шлифования.

Разработанные образцы профилей NRC и инстртивные азания по их применению обеспечивают двхточечный соласованный онтат отно сительно средненноо изношенноо олеса. Таое словие было постав лено для предотвращения разршения рабочей выржи олови рельса от чрезмерных нарзо, возниающих при одноточечном онтате. Чтобы а) ТТ H H H H ТТ Рис. 5.35. Комплет из восьми б) профилей олови рельса, раз работанных NRC для наржно L1 о (а) и внтреннео (б) рельсов L L3 ривой o 5-64 x Т а б л и ц а 5. Изменение шаблонов профилей рельсов NRC на железной дорое BNSF Вид шлифования и особенности плана Наржный рельс Внтренний рельс пти Старый Новый Радис ри- Уширение Новый шаблон шаблон вой олеи 500 м Корретирющее шлифование в Н4 Н3 25 мм L ривых особо малоо радиса 500 м Профилатичесое шлифование в Н4 Н2 13 мм L ривых радисом менее 250 м 500 м Профилатичесое шлифование в Н4 Н2 13 мм L ривых радисом 250 – 500 м Профилатичесое шлифование в Н3 Н1 500 м 13 мм ТТ ривых радисом 500 – 1165 м Профилатичесое шлифование в Н2 ТТ 1164 м Любое ТТ ривых радисом свыше 1165 м Шлифование в прямых ТТ ТТ не хдшать словия вписывания эипажа в ривые, реомендется надле жащее смазывание рабочей выржи.

Дальнейшем развитию технии шлифования рельсов способствовали внедрение лчшенных сортов рельсовой стали, совершенствованных прих рельсовых среплений, рельсошлифовальных машин повышен ной мощности и систем точноо измерения профиля рельсов. Железные дорои, оторые приняли обязательства строо соблюдать периодичность профилатичесоо шлифования, находят возможности онтролировать онтатню сталость рабочей выржи рельса с ее менее интенсивным шлифованием. Оазалось возможным ораничить развитие онтатной сталости и одновременно лчшить вписывание в ривые. В табл. 5.11 по азано, а изменился набор шаблонов профилей рельсов за последнее де сятилетие на железной дорое Burlington Northern Santa Fe (BNSF).

Более поздние прораммы шлифования рельсов на железных дороах BNSF и СРR влючали разработ оптимизированных профилей рельсов в ачестве неотъемлемой части общей прораммы модернизации. Таие профили способствют созданию блаоприятных словий взаимодействия рельсов со специфичесими олесами ваонов определенных типов, обра щающихся по онретным частам. Требются отдельные профили на ржных рельсов для полоих и ртых ривых и один или два профиля внтренних рельсов. На BNSF и СРR в прямых применяют два профиля рельсов для величения площади онтата на бандаже олеса, чтобы за медлить на нем развитие проата. Подобная пратиа оазалась спешной и на сети железных доро Spoornet и QCM.

o 5-65 x 5.4.1.5.1. Прое%тирование+профиля+рельса В 1990-х одах профили рельса разрабатывали исходя из профиля сред ненноо изношенноо олеса, использя для этоо омпьютерные расчет ные прораммы. Особый ацент делался на разработе надлежащео про филя средненноо олеса. Целью проетирования было создание профи лей рельса, оторые обеспечивали бы масимальню стойчивость движе ния в прямых при минимальном значении онтатных напряжений и без чрезмерноо хдшения вписывания в ривые. На железных дороах с тя желовесным движением старались обеспечить двхточечный онформный онтат, а на линиях ородсоо и приородноо рельсовоо транспорта — одноточечный онформный онтат.

NRC использет понятие онформности для обозначения общео со стояния, при отором соласно словарю Webster профили олеса и рельса в зоне онтата имеют подобные очертания. На рис. 5.36 приведены опре деления NRC для онформности профилей олеса и наржноо рельса ривой при отношении L/V боовой силы вертиальной, равном при мерно 0,6, для разных сочетаний профилей новоо и изношенноо рельса.

Поазаны словия одноточечноо и двхточечноо онтата. В обоих слча ях онтат считается плотно онформным, если зазор d или S межд неде формированными олесом и рельсом не превышает 0,1 мм. В нарженном состоянии из-за прой деформации олеса и рельса зазор пратичеси ис чезает, что приводит величению площади эллиптичесой зоны онтата, оторая охватывает значительню часть полосы изнашивания шириной 25 – 38 мм. При зазоре величиной до 0,4 мм онтат еще можно считать онформным, но плотно онформным он становится тольо после значительноо изнашивания и наопления пластичесих деформаций.

При значениях d или S, превышающих 0,4 мм, онтат считается неон формным, та а профили полностью разъединены и не обеспечивается Профиль колеса AAR1B S Усредненный профиль с уменьшенной толщиной колес вагонов зерновозов BNSF гребня d Рельс массой 67,5 кг/м Рельс по шаблону NRC H1, с радиусом верха голов двухточечный неконформ ки 250 мм;

ный контакт одноточечный некон формный контакт Усредненный профиль S Профиль колес иных, колес вагонов зерновозов BNSF чем на BNSF Рис. 5.36. Схемы он формноо и неонформ d ноо онтата профилей Рельс массой 67,5 кг/м Рельс по шаблону олеса и наржноо с радиусом верха голов NRC H2;

рельса при отношении ки 250 мм;

двухточечный поперечной силы вер одноточечный конформ конформный контакт ный контакт тиальной (L/V), равном 0, o 5-66 x снижение онтатных напряжений, а это имеет место при онформном онтате. Хотя неоторые применяют термин «онформный онтат» и одноточечном и двхточечном соласованным онтатам, NRC опреде лил, что разница в величинах напряжений, харатере просальзывания и общей работе системы олесо — рельс оправдывает сложность сохранения более точноо определения.

5.4.1.5.2. Моделирование+на,опления+,онта,тной 1сталости+в+рельсах+от+проходящих+,олес Контатная сталость поверхности рельса является резльтатом действия онтатных напряжений и просальзываний. Эти параметры определяются еометрией онтата олеса и рельса, оторая, в свою оче редь, зависит не тольо от начальной (неизношенной) еометрии аждоо элемента системы, но таже от изменений в еометрии, происходящих в резльтате изнашивания, онтатной сталости и пластичесих деформа ций. Например, вследствие просальзывания в онтате олеса и рельса происходит смещение металла с рая олови наржноо рельса рабочей вырже, восполняя ранее снятый металл при шлифовании. Наржный рельс принимает форм средненноо олеса. Примерно 50 % общео чис ла олес, оторые имеют толщин металла основания ребня бльшю, чем средненноо олеса, достаточно хорошо вписываются в ривые, од нао они вызывают высоие нормальные напряжения в зоне рабочей вы ржи рельса, способствя подповерхностной сталости металла. У них наблюдается одноточечный онформный и неонформный онтат. Др ая половина олес имеет двхточечный онтат, что хдшает вписывание в ривые и порождает пластичесие деформации и изнашивание поверх ности атания.

Моделирование оазалось ценным средством проетирования опти мальных профилей рельсов, оторые на пратие имеют дело с олесами разноо профиля — от неизношенноо до сильно изношенноо, с новым ободом и ободом с проатом, с широим и тоним ребнем. NRC разрабо тал модель оптимизации профиля (pummeling — см. Словарь), в оторой использют измеренные профили изношенных олес и параметры тележе данноо ваонноо пара, а на выходе полчают распределение онтатных напряжений, сталостной повреждаемости, харатеристии стойчивости движения эипажа и вписывания в ривые. Посредством итерационноо процесса модель находит профили рельсов, оторые оптимизирют вза имодействие олеса и рельса в прямых и ривых.

Наопленные нормальные онтатные напряжения межд олесом и рельсом для совопности проанализированных профилей олес можно представить в виде эпюры напряжений. На рис. 5.37 поазаны фоторафии поверхности олови рельса и эпюры сммированных напряжений для ха ратерных профилей рельса после профилатичесоо и орретирющео шлифования. Поверхностные трещины выделены с использованием про ниающей жидости с расителем.

o 5-67 x а) б) в) г) Рис. 5.37. Виды поверхности атания рельсов с сталостными трещинами и эпюры сммиро ванных онтатных напряжений после профилатичесоо (а и б) и орретирющео (в и ) шлифования На рис. 5.37, а и б поазано состояние рельса в ривой радисом 270 м с ширением олеи 12 мм, профиль отороо поддерживается по шаблон NRC H2/L2, при профилатичесом шлифовании с интервалами 13,6 млн. т бртто. На поверхности атания рельса видны очень мелие трещины. Их можно далить и восстановить профиль по шаблон NRC за один проход высоопроизводительной рельсошлифовальной машины со соростью 12,8 м/ч.

На рис. 5.37, в и поазано состояние рельса в ривой радисом 270 м с ширением олеи 22 мм, профиль отороо поддерживается по шаблон NRC H4/L2, при орретирющем шлифовании с интервалами 54,5 млн. т o 5-68 x бртто. На рабочей вырже наржноо рельса и на наржной вырже внтреннео видны очень лбоие поверхностные трещины. Причиной их возниновения являются высоие онтатные напряжения от воздействия большоо числа олес на рабочю вырж олови наржноо рельса и от воздействия олес с ложным ребнем на наржню вырж внтрен нео. Для даления поверхностных трещин и восстановления профиля тре бется от трех до восьми проходов рельсошлифовальной машины по на ржном и от пяти до девяти проходов по внтреннем рельс со со ростью 10 м/ч.

5.4.1.5.3. Профили'рельсов'для'прямых Большинство железных доро применяют в прямых профиль рельса с радисом ривизны поверхности атания в средней части олови, равным 200 мм. По мере совершенствования онстрции ваонов и элементов верхнео строения пти все больше олес постоянно атятся по одной и той же онтатной полосе на ободе, что соряет образование проата о лес. NRC разработал новые профили рельсов, оторые обеспечивают две отдельные полосы ачения олес, отстоящие др от дра на 12 мм, — од на смещена внтрь (TG), драя нарж (NF). Оба профиля запроетиро ваны та, чтобы избежать излишнео изменения формы рельса при шлифовании, свести минимм онтатные напряжения и повреждае мость поверхности атания, лчшить вписывание в ривые и меньшить виляние. Рис. 5.38 иллюстрирет влияние новых профилей на распределе ние онтата. Профили способствют расширению зоны онтата и, сле довательно, изнашивания на поверхности атания олеса, меньшая тем самым число олес с проатом орытообразной формы и интенсивность изнашивания таоо рода. Применение таих профилей рельса позволяет величить сро слжбы рельсов в ривых и прямых, меньшить объемы ра бот по шлифованию, снизить поперечные силы воздействия олес на рель сы в резльтате лчшения вписывания в ривые, а таже величить сро слжбы олес и снизить расход топлива на тя поездов.

Рис. 5.38. Распределение интенсивности онтата по поверхности атания олеса при приме нении рельсов разных профилей в прямых o 5-69 x 5.4.1.5.4. Профили'нар*жных'рельсов'2ривых Оптимальные профили наржных рельсов ривых должны странять он центрацию напряжений и онтатной сталости и обеспечивать лчшие словия вписывания эипажей в ривые. Исследования на модели поазали, что профили наржных рельсов NRC вызывают чрезмерные онтатные на пряжения и недовлетворительное вписывание, ода речь идет о рппе из ношенных олес. Были разработаны совершенствованные профили для на б) Уровень внутренней a) Уровень поверхностной усталостной повреждаемости усталостной повреждаемости в кривых малого радиуса в кривых среднего радиуса NRC H1 NRC H Рис. 5.39. Распределение поверхностной и внтрен ней сталостной повреж даемости при применении СL HM СL HS рельсов разных профилей в ривых среднео (а) и малоо (б) радиса ржных рельсов ривых среднео (НМ) и малоо радиса (HS). Рис. 5.39 ил люстрирет сщественное снижение сталостной повреждаемости поверх ности атания при новых профилях по сравнению с профилями NRC. Тол щина слоя снимаемоо металла при перепрофилировании меньшается в ривых среднео и малоо радиса на 0,38 и 0,63 мм соответственно. При этом значительно лчшается вписывание эипажей в ривые.

5.4.1.5.5. Профили'вн*тренних'рельсов'2ривых Наличие олес с проатом орытообразной формы на железных доро ах с тяжеловесным движением в прошлом требовало интенсивноо шли фования наржной выржи олови внтреннео рельса. Уширение о леи еще больше обостряло проблем. При применении профилатичесо о шлифования рельсов из лчшенных сортов стали снижается интенсив ность пластичесих деформаций и меньшается потребность в съеме ме талла. На основании исследований на модели трех образцов профилей NRC для внтреннео рельса был разработан совершенствованный вари CL L NRC L 2 мм 0,92 мм Рис. 5.40. Сопоставление новоо профиля внтреннео рельса CL-L10 с сществющим NRC-L o 5-70 x ант, названный L10. Вместо частоо снятия металла с наржной стороны внтреннео рельса для странения онтата с ложным ребнем онтат ные напряжения были снижены за счет величения радиса ривизны по верхности атания олови рельса с 200 до 250 мм. В резльтате этоо поа затель повреждаемости рельса меньшился на 30 % в ривых среднео и на 23 % в ривых малоо радиса, а направляющий момент (способность впи сывания в ривые) изменился незначительно. При новом профиле внт реннео рельса L10 съем металла снижается на 75 % по сравнению с про филем NRC-L2 (рис. 5.40), что повышает производительность обработи поверхности рельса и величивает сро ео слжбы. Рельсы профиля L намечено ладывать на внтренней нити всех ривых среднео и малоо радиса вместо рельсов трех профилей, использемых в настоящее время.

5.4.1.6. Л"бри&ация*и*шлифование*рельсов Трещины сталостноо происхождения на поверхности рельсов наибо лее интенсивно развиваются при попадании в них воды и в меньшей сте пени при зарязнении смесью воды и смази. С дрой стороны, лбриа ция значительно снижает напряжения от тяовых силий при онтате о леса и рельса и поэтом меньшает число цилов онтатноо наржения, оторые способствют поверхностной сталости рельса. По этой причине профилатичесое шлифование, при отором даляются поверхностные трещины, в сочетании с лбриацией может сщественно величить сро слжбы рельсов. И наоборот, нанесение смази на поврежденные рельсы может величить темп роста трещин. Посоль лбриация снижает та же боовой износ наржноо рельса и онтролирет поперечные силы в ривых, эффетивная прорамма лбриации имеет большое значение для спешноо выполнения прораммы профилатичесоо шлифования и для величения сроа слжбы рельсов.

5.4.1.7. Оптимальная*интенсивность*изнашивания рельсов Изнашивание рельсов с оптимальным темпом позволяет онтролиро вать наопление поверхностной сталости в металле (см. таже п. 3.5.2.1).

Недостаточное изнашивание приводит онтатной сталости рельсов, в то время а чрезмерное соращает сро их слжбы. Оптимальный темп изнашивания различен для разных частов пти и зависит от рзонапря женности линии, осевых нарзо, рода перевозимых рзов, металлри чесих свойств рельса, радиса ривых, особенностей оржающей среды, времени ода, ширины олеи, принятых режимов лбриации рельсов и т. д. При профилатичесом шлифовании даляется тоний поверхност ный слой металла, пораженноо онтатной сталостью и миротрещина ми, что позволяет иссственно онтролировать темп изнашивания при сохранении механичеси прочненноо слоя металла.

Процесс определения оптимальноо темпа изнашивания начинается с анализа образцов изношенных рельсов, изъятых из эсплатации, для o 5-71 x Рельсовая сталь NKK 95.

Поэтапно профилактическое шлифование.

Уширение колеи 27 мм.

Рабочая выкружка 2 Наружная зона Рис. 5.41. Распределение поверхностных трещин в наржном рельсе ривой малоо радиса при профилатичесом шлифовании:

1 — рабочая выржа;

2 — поверхность атания;

3 — наржная сторона определения интенсивности роста сталостных трещин и направления их распространения. Например, на миросниме поперечноо разреза нарж ноо рельса, взятоо из ривой радисом 290 м (рис. 5.41), отстствют сталостные трещины на рабочей вырже и видны оротие, размером 0,35 мм, перпендилярные трещины на поверхности атания олови рельса. Это свидетельствет о том, что принятая периодичность шлифова ния и толщина снятоо слоя металла в ривых малоо радиса достаточны для онтроля зарождения и развития сталостных трещин. При том же ис следовании выявлено, что при интервале шлифования 27 млн. т бртто по ездной нарзи на рельсе имеются осые трещины лбиной до 1 мм;

это свидетельствет о бльшей степени поверхностной сталости рельса.

В одном из примеров оптимальная толщина снимаемоо слоя металла с наржных рельсов ривых малоо радиса при интервале шлифования 13,6 млн. т бртто была определена равной 0,1 мм для средней части по верхности атания олови рельса и 0,25 мм для рабочей выржи. На дрой железной дорое с интервалом шлифования 23 млн. т становили, что оптимальная толщина слоя снимаемоо металла с внтренней зоны по верхности атания и рабочей выржи олови рельса должна составлять 0,18 мм. Эти величины снятия металла приняты соответствющими желез ными дороами в ачестве минимальных для всех ривых, в оторых ос ществляется профилатичесое шлифование.

o 5-72 x Схемы шлифования Пратичесое осществление снятия металла с оптимальным темпом требет точноо знания толщины даляемоо слоя для аждой схемы шли фования при различных соростях шлифования. Современные высоо производительные рельсошлифовальные машины в режиме релярноо профилатичесоо шлифования имеют рабочю сорость 9,5 – 22,5 м/ч.

Собранные в процессе работы данные, сведенные в табличной форме, ис пользются для определения масимальной сорости движения рельсо шлифовальной машины, при оторой обеспечивается оптимальная вели чина снятия металла для аждой схемы шлифования. Полченные значе ния масимальной сорости соблюдаются на всех обрабатываемых частах рассматриваемой линии.

При разработе схем шлифования рельсов они тщательно адаптирова лись в целях приведения состояния эсплатиремых рельсов в соответ ствие с новыми профилями NRC. По мере тоо а с течением времени оснащение рельсошлифовальных машин менялось, схемы шлифования ав томатичеси перенастраивались соответственно новом обордованию с внесением необходимых изменений в исходные схемы. Кроме тоо, со вре менем изменялась таже форма олови рельса вследствие изменения объ емов перевозо, осевых нарзо и профилей олес. Оба эти фатора в со четании приводили том, что шлифование по принятым схемам зачастю оставляло ребра в разных местах поверхности рельсов, следовательно, ео резльтаты плохо соответствовали требемым профилям рельса.

Для повышения эффетивности профилатичесоо шлифования по требовалось провести пересмотр схем шлифования. Специально разрабо танные схемы шлифования снимают металл тольо в местах, де это фа тичеси необходимо, исправляя профиль и лчшая состояние поверх ности рельсов без излишней потери металла в зонах рельса, де этоо не требется. Усовершенствованные схемы таже снижают интенсивность роста трещин за счет более близоо соответствия требемом профилю и лчшео еометричесоо слаживания поверхности.

5.4.1.8. Страте&ия)шлифования)рельсов 5.4.1.8.1. Профила3тичес3ое)шлифование На железных дороах Северной Америи продолжает сохраняться тен денция величению сорости шлифования при обеспечении онтроля за онтатной сталостью рельсов. Это позволяет снизить расходы на шли фование и меньшить потери металла. Таие железные дорои, а BNSF, CPR и Canadian National (CN), в настоящее время имеют большю протя женность пти, на отором блаодаря шлифованию сохраняется требе мый профиль рельсов. Обычно шлифование выполняется за один проход с интервалами от 7 до 22 млн. т бртто.

o 5-73 x 5.4.1.8.2. Сопоставление,профила/тичес/о1о и,/орре/тир2юще1о,шлифования По опыт BNSF, CPR, CN и мноих дрих железных доро становлено, что даже при высоопрочных рельсах не дается предотвратить развитие онтатной сталости в самом верхнем слое рельсовой стали в словиях вы соих рзонапряженности и осевых нарзо. Развитие поверхностных и подповерхностных сталостных трещин определяется онтатными напря жениями и просальзыванием.


Соласно исследованиям NRC, миротре Т а б л и ц а 5. Различия межд профилатичесим и орретирющим методами шлифования Профилатичесое шлифование Корретирющее шлифование Интервалы В ривых ма- 7,3 – 18,2 36,4 – 72, шлифования лоо радиса в фнции В ривых 14,5 – 36,4 54 – 109, пропщенно среднео ра о тоннажа, диса млн. т бртто В прямых 21,8 – 54,5 72,2 – 181, Сорость шлифования, м/ч 9,6 – 19,2 4,0 – 9, Число проходов 1 3– Отличительные особен- Интервалы шлифования зави- Обычно сплошное шлифова ности сят от радиса ривой ние всех ривых Интервалы шлифования зави- Интервалы станавливаются в сят от размеров движения (млн. фнции времени (например, т бртто) один раз в од) Шлифование проводят даже Шлифование проводят при на при отстствии видимых по- личии видимых и значитель верхностных дефетов ных поверхностных дефетов Удаляются все поверхностные Остаются лбоие трещины трещины Новые трещины тольо зарож- Оставшиеся трещины сраз на даются чинают распространяться Сохраняется эсплатационно За несольо проходов эс прочненный слой металла платационно прочненный слой металла даляется Постоянно поддерживается оп- Профиль меняется за период тимальный профиль рельсов пропса поездной нарзи (низие онтатные напряже- 18,2 млн. т бртто ния, повышенная стойчивость движения в прямых и лчшие словия вписывания в ривые) Сварные стыи обрабатывают- Сварные стыи обрабатывают ся релярно ся редо. Неровности в стыах вызывают расстройство среп лений, шпал и балласта o 5-74 x щины развиваются в наиболее напряженной поверхностной зоне рельса при пропсе поездной нарзи 4,5 – 7,3 млн. т бртто. В ранней стадии миро трещины растт относительно медленно. Интенсивность развития трещин по мере величения их длины возрастает со все большей соростью.

Профилатичесое шлифование имеет целью обработ поврежденной поверхности рельсов до тоо, а миротрещины достинт стадии со ренноо роста. С помощью профилатичесоо шлифования полностью даляются все оротие трещины на стадии их зарождения и медленноо роста. Снятие тоноо поверхностноо слоя металла с миротрещинами можно выполнять за один проход рельсошлифовальной машины с повы шенной соростью. В то же время при этом сохраняются пратичеси оп тимальный профиль рельса и защитный, возниший в резльтате эспла тационноо прочнения слой металла. При профилатичесом шлифова нии онтатные напряжения находятся под онтролем, лчшается на правление олесных пар тележе в олее и поддерживается сопротивляе мость появлению и рост трещин за счет наличия механичеси прочнен ноо слоя металла.

При орретирющем же шлифовании рельсы подвераются более вы соим онтатным напряжениям. Даже самые прочные рельсы не мот их выдержать. Поэтом для обработи рельсов с достаточно лбоими тре щинами с помощью орретирющео шлифования требется несольо проходов машины с малой соростью. При таом интенсивном шлифова нии рельсов даляется прочненный слой металла и в то же время не дает ся ливидировать самые лбоие трещины. Из-за большоо объема сни маемоо металла, что харатерно для орретирющео шлифования, сро слжбы рельса соращается. Кроме тоо, невозможность релярно обра батывать профиль рельсов приводит величению поперечных сил во вза имодействии олес и рельсов, оторые вызывают чрезмерные напряжения в онстртивных элементах верхнео строения пти и подвижноо состава. При этом сщественно возрастает вероятность виляния эипажей.

Невозможность релярно обрабатывать сварные стыи и дрие неров ности на поверхности рельсов вызывает наопление расстройств в балла сте и шпалах. В табл. 5.12 вратце изложены основные различия межд профилатичесим и орретирющим методами шлифования.

5.4.1.9. Переход'от')орре)тир+юще.о )'профила)тичес)ом+'шлифованию Обычная методиа перехода профилатичесом шлифованию на пер вом этапе, еще до становления заданной периодичности, требет значи тельноо, хотя и ратовременноо величения объемов шлифования для восстановления профиля и лчшения состояния поверхности всех рельсов. Однао мноие железные дорои, признающие преимщества про филатичесоо шлифования, не располаают достаточными финансовыми средствами для выполнения предварительной отдели рельсов. Для этоо слчая NRC разработал метод поэтапно-профилатичесоо шлифования.

o 5-75 x 5.4.1.9.1. Поэтапно-профила,тичес,ое0шлифование рельсов Этот метод предсматривает отаз от орретирющео шлифования и переход на профилатичесое шлифование с принятыми для нео интер валами без предварительной дороостоящей отдели рельсов. Целью яв ляется поэтапное приобретение рельсами требемоо профиля и даление трещин с поверхности атания. В соответствии с этой технолоией работа начинается с более частых шлифований за один проход, а при традици онном профилатичесом шлифовании, но с величением объема снимае моо при аждом проходе металла, что возможно тольо при наличии со временноо высоопроизводительноо шлифовальноо обордования.

Блаодаря этом можно сраз воспользоваться выодами от оптимизиро ванноо профилатичесоо шлифования при постепенном исправлении профиля и далении поверхностных трещин.

На рис. 5.42 поазан процесс последовательноо профилирования рель сов и даления поверхностных трещин. На первом этапе за один — три прохода рельсошлифовальной машины достиается требемый профиль рельса. На втором этапе за следющие один — три прохода постепенно пре ращается зарождение новых трещин. На третьем этапе за следющие один — три прохода даляются оставшиеся пассивные трещины и полчает ся ладая поверхность. Весь процесс требет в общей сложности три прохо да рельсошлифовальной машины в прямых и ривых большоо радиса и до девяти проходов по внтренней рельсовой нити в ривых малоо радиса.

Неотъемлемыми элементами поэтапно-профилатичесоо шлифова ния являются эффетивная лбриация рельсов и правильная ширина о леи. Лбриация значительно снижает поперечные силы в ривой, что имеет сщественное значение для поддержания онтатных напряжений на онтролиремом ровне. При ширении олеи в ривых ложный ре бень изношенных олес онтатирет с поверхностью атания внтренне о рельса, что вызывает весьма высоие онтатные напряжения и хдша ет вписывание тележи в ривые.

Уазанню методи шлифования впервые применила железная дороа BNSF на линии Тихооеансо-Северо-Западноо оридора (PNW) в фев Этап I Исправление профиля Отсутствие Этап II трещин Прекращение зарождения трещин Рис. 5.42. Последова тельное даление трещин Этап II { Этап III { при поэтапно-профи Этап III латичесом шлифова Удаление пассивных трещин нии o 5-76 x рале 1998. [5.16]. Развернтая длина птей здесь составляет 8300 м, р зонапряженность на лючевых частах — от 27 до 81 млн. т бртто в од.

Значительная часть линии состоит из ривых малоо радиса и имеет тя желый орный продольный профиль, рельсы ложены на железобетонных шпалах. В ривых малоо радиса преимщественно применены объемно зааленные высооачественные рельсы мари 136RE массой 67,5 /м.

Для обслживания PNW выделили одн рельсошлифовальню машин, оснащенню 88 шлифовальными рами. Направление PNW было выбра но для внедрения поэтапно-профилатичесоо шлифования рельсов а наиболее тяжелое на дорое с точи зрения потребности в шлифовании, и на нем моли быстро проявиться преимщества и недостати этоо метода.

В ривых радисом 500 м и менее становленные интервалы шлифова ния соответствовали пропс 13,5 млн. т бртто, в ривых среднео радиса — 26 млн. т, в прямых — 41 млн. т бртто. Заметные преимщества поэтапно-профилатичесоо шлифования стали проявляться онц первоо ода. Уменьшились видимые поверхностные дефеты, на длине 98 % от общей протяженности рельсы приобрели требемый профиль, а резльтаты измерений на местах подтвердили снижение износа рельсов и расходов на шлифование по сравнению с дрими методами.

5.4.1.9.2. Рез$льтаты С внедрением поэтапно-профилатичесоо метода на BNSF добились значительноо величения эффетивности работ по шлифованию рельсов.

В 2000. по сравнению с 1997. использование рельсошлифовальной тех нии лчшилось на 31 %, среднее число проходов на одн ривю в од меньшилось с 3,9 до 2,4, средний интервал шлифования снизился с 56, до 24,5 млн. т бртто. Это позволило величить протяженность частов пти, обрабатываемых тем же числом рельсошлифовальных машин при меньшении затрат на шлифование.

5.4.1.9.3. Изнашивание/рельсов Для оцени влияния различных методов шлифования на изнашивание рельсов на PNW выбрали опытный часто пти длиной 8 м на железобе тонных шпалах. Участо влючает 10 ривых радисом 270 – 300 м и две ри вые среднео радиса. Средняя сорость движения в ривых равна 48 м/ч, что меньше равновесной сорости. Грзонапряженность в период испыта ний варьировалась от 55,3 до 60,7 млн. т бртто в од.

В аждой рппе ривых часта применили следющие варианты шли фования:

! Без шлифования: предварительное шлифование до начала испытаний с целью даления видимых поверхностных дефетов, после чео рельсы не шлифовали в течение всео периода испытаний.

! Тещее: шлифование с интервалами 27 млн. т бртто.

! Корретирющее: шлифование с интервалом 54,5 млн. т бртто.

o 5-77 x ! Поэтапно-профилатичесое: шлифование за один проход с интервала ми 13,5 млн. т бртто.

! Профилатичесое: предварительное шлифование до начала испытаний, затем шлифование за один проход с интервалами 13,5 млн. т бртто.

В начале испытаний состояние поверхности рельсов было райне не довлетворительное. Во всех ривых, за ислючением предназначенных для поэтапно-профилатичесоо шлифования, для даления видимых по верхностных дефетов и трещин выполнили по три — пять проходов по на ржным рельсам и по пять — девять проходов по внтренним.


Резльтаты измерений износа рельсов на опытных ривых после перво о ода внедрения поэтапно-профилатичесоо шлифования приведены в работе [5.16]. Наблюдения за опытным частом были продолжены в тече ние второо ода до наработи 113 млн. т бртто и завершения восьми ци лов шлифования с интервалами 13,5 млн. т.

Резльтаты измерений износа в течение второо ода наблюдений при ведены на рис. 5.43. В ривых при отстствии шлифования отмечен незна чительный износ, однао на внтренних рельсах выявлены интенсивное поверхностное вырашивание металла и волнообразный износ, на нарж ных — интенсивное трещинообразование и вырашивание металла в зоне выржи олови рельса.

Влияние ширения олеи на износ внтренних рельсов можно просле дить по резльтатам измерения в ривых, де в течение второо ода прово дили профилатичесое шлифование. Контат ложноо ребня олес с средней зоной поверхности атания внтреннео рельса явился причиной интенсивноо площения олови, образования сталостных трещин и соренноо износа рельсов.

мм Боковой износ наружного рельса Вертикальный износ наружного рельса Вертикальный износ внутреннего рельса Метод Поэтапно профи Корректи Профилак Текущий Без шлифо шлифования лактический рующий тический вания 11,9 9,9 22,9 21,1 7, Уширение колеи, мм 270 285 285 300 Радиус кривой, м Интервалы шлифования 13,5 (15) 54,5 (60) 13,5 (15) 27 (30) (млн.т брутто) Рис. 5.43. Сммарный износ (от шлифования и от взаимодействия) рельсов при различных ме тодах шлифования после пропса 113,6 млн. т бртто (нижняя часть аждоо столбца поазы вает резльтаты на онец первоо ода) o 5-78 x Резльтаты испытаний поазывают, что поэтапно-профилатичесое шлифование является наиболее эффетивным с точи зрения снижения общео износа рельсов. В резльтате внедрения на ВNSF этоо метода и совершенствованной технолоии лбриации рельсов объемы замены рельсов в ривых в 2000. по сравнению с 1997. меньшились на 44 %.

5.4.1.9.4. Состояние)поверхности)рельсов На опытном часте лчшее состояние поверхности рельсов выявлено в ривых с поэтапно-профилатичесим и профилатичесим шлифова нием, тода а в ривых с орретирющим шлифованием и при от стствии шлифования отмечено хдшее состояние рельсов со значитель ными поверхностными трещинами, выщербинами, вырашиванием ме талла и волнообразным износом.

В местах применения на ВNSF поэтапно-профилатичесоо шли фования состояние поверхности рельсов сщественно лчшилось.

Преждевременная замена рельсов из-за недовлетворительноо состоя ния поверхности атания в 2000. снизилась на 53 %. Кроме тоо, число мест на лавных птях, де льтразвовая дефетосопия рельсов была затрднена из-за плохоо состояния поверхности олови, соратилось с 238 в 1998. до пяти в 2000.

5.4.1.9.5. Усталостные)повреждения)рельсов Число сталостных повреждений рельсов в прямых в 2000. по сравне нию с 1999. меньшилось на 16 %;

это первое заметное снижение за по следние 8 лет. В ривых число дефетов за 10 лет таже соратилось. Спе циалисты ВNSF полаают, что эти резльтаты являются непосредствен ным следствием внедрения в онце 1999. оптимизированных методов шлифования.

5.4.1.10. Предварительное)планирование Фаторами, определяющими высою эффетивность и производи тельность шлифования, являются соблюдение режимов шлифования и планирование работ. Рабочий план-рафи должен быть составлен до при бытия рельсошлифовальной машины на линию и основываться на резль татах обследования выделенных частов. Обследование следет прово дить с использованием шлифовальноо шаблона и прямоольно-лино воо птевоо шаблона. Представитель роводства слжбы пти должен частвовать в выработе плана.

В плане-рафие должны быть подробно описаны применяемые схемы, азаны число проходов и сорость шлифования. Эти параметры реомен дется нанести на плане пти с профилем, чтобы привязать местоположе ние ривых постоянным синалам и переездам. Это необходимо для тоо, чтобы оператор смо заранее настроить машин на определенню схем шлифования и выбрать сорость движения, обеспечивающю сня o 5-79 x тие слоя металла требемой толщины. Роводитель работ должен сосре доточить основное внимание на внесении в план-рафи необходимых из менений и онтроле ачества шлифования. С планом-рафиом следет ознаомить всех частниов работ. Этот план, в частности, использется для информирования поездноо диспетчера о необходимости предоставле ния оон для проведения работ. Зная это, он может более эффетивно ре лировать движение поездов по бло-частам.

На рис. 5.44 приведен фрамент плана-рафиа, применяемоо на CPR.

Этот план составлен на персональном омпьютере и воспроизводится на мониторе бортовоо омпьютера, становленноо на рельсошлифовальной машине. Применяемое при этом прораммное обеспечение подсчитывает время, затраченное на обработ отдельных мест пти.

Администрации неоторых железных доро залючают со сторонними омпаниями-подрядчиами онтраты на выполнение шлифовальных ра бот на определенном протяжении пти и оплачивают их исходя из дель ной (на 1 м) стоимости шлифования с четом выполнения ооворенных техничесих словий. Поэтом омпания-подрядчи заинтересована а в предварительном обследовании состояния рельсов, та и в ачественном шлифовании. В неоторых слчаях, а азано в работе Митчелла и др.

(Mitchell et al., 1989) [5.17], подрядчи сам выполняет онтрольные проме ры после шлифования. Таая оранизация работ может оазаться эффе тивной, посоль стимлирет подрядчиа планировать работ и вводить техничесие новшества, а таже лчшить онтроль железной дорои за расходованием средств на шлифование. В то же время это требет от адми нистрации дорои хорошео представления о состоянии рельсов и мения правильно составить онтрат.

5.4.1.11. Контроль()ачества(работ Из рассмотренноо выше следет, что высоая производительность шлифования требет, чтобы аждый привод с элетродвиателем обес печивал заданные давление и ол налона шлифовальноо ра. Ре лярная провера процесса шлифования способствет повышению эф фетивности шлифования. Очередные провери роводитель работ обязан проводить по меньшей мере один раз в оно продолжитель ностью 2 ч или больше.

5.4.1.11.1. Реализация(мощности По приборам на пльте правления рельсошлифовальной машины не обходимо бедиться, что по меньшей мере девять из 10 элетродвиателей привода работают с нжной мощностью. Обычно это соответствет 80 % номинальной мощности для привода ров, шлифющих верхнюю часть олови рельса, и 65 % номинальной мощности для привода ров, шли фющих под более острыми лами внтреннюю и наржню рани олов и рельса.

o 5-80 x Отделение: Парри Саундское Путь: 1 План график шлифования: РАS01 T.PLM День День шлифования 56 Отметки пути, мили 2 3 3 1 4 4 0 0 Продольный уклон, ‰ 51, Масса рельсов, кг/м 7275 o 5-81 x Радиус кривых, м 3295 Длина 449 385 432 182 725 338 172 310 кривой Число 3 1 3 1 1 проходов 11/12 1/11 6/7 1/11 1/11 5/ № схемы 5/ 6/ 6/ при каждом проходе 2/ 2/3 2/ Скорость, 5,0 5,0 5,0 6,0 5,0 10,0 5,0 5,0 6, км/ч Затраченное 1 1 8 11 4 11 1 5 время, мин Рис. 5.44. Образец плана-рафиа работ по шлифованию рельсов, составленноо с использованием персональноо омпьютера 5.4.1.11.2. Профиль(рельсов(после(шлифования Роводитель работ должен проводить а можно больше времени, сле дя пешом за рельсошлифовальной машиной и онтролиря ачество об работи рельсов. Если требется дополнительный проход, он может сооб щить об этом по радио оператор машины. При осмотре шлифованных рельсов он должен выявлять возможные дефеты, свидетельствющие о наличии наршений в работе шлифовальных ров. Возможны следю щие проблемы:

! наличие на поверхности рельса нешлифованных мест (это азывает на то, что неоторые шлифовальные ри не работают);

! наличие заостренных ребер, оставшихся после шлифования (это свиде тельствет о том, что неоторые ри не работают или становлены под неправильным лом налона);

! на неоторых ранях имеются следы неправильно ориентированноо шлифования, направленные вдоль оси рельса или по диаонали ней (это азывает или на то, что неработающий р волочится по рельс, или что работающий р неправильно становлен в поперечной плосости и по этом шлифет не тем, аое положено, местом рабочей поверхности);

! наличие на рельсе обширных темных пятен (это азывает на перерев рельса. Сочетание оричневых и черных пятен на значительной длине рельса может свидетельствовать о чрезмерном давлении ра на рельс);

! после отдели поверхности рельса видны более лбоие следы царапин, оторые остаются заметными на полосе онтата в течение 1 – 2 недель после шлифования;

! на поверхности рельса видны анави (это является следствием непра вильной настройи подвешивания шлифовальноо ра, из-за чео р онтатирет с рельсом своим ребром).

5.4.1.11.3. Продольный(профиль(рельсов Удаление волнообразных неровностей можно проверить линейой и прямоольно-линовым шаблоном. Минимально реомендемая длина линейи составляет 600 мм. Нормативы масимально допстимой величи ны волнообразных неровностей на рельсах мот быть разными на разных железных дороах. Однао известно, что оставленные после шлифования волнообразные неровности величиной более 0,25 мм довольно быстро вновь начинают расти.

5.4.1.11.4. Поперечный(профиль(рельсов Поперечный профиль рельса следет измерять шаблонами, приреплен ными штане, оторю станавливают на олови обоих рельсов. Это важно для чета подлони рельса. Шаблоны должны охватывать части рабочих вырже наржноо и внтреннео рельсов, чтобы обеспечить их правильное формирование шлифовальными рами с большим лом на лона. Для оцени степени соответствия профиля шлифованноо рельса шаблон можно использовать линовой шаблон или прибор для измерения o 5-82 x зазоров. Посоль для достижения полноо соответствия профиля на шлифование может понадобиться слишом мноо времени, реомендется становить допси на отлонение от проетноо профиля.

Шаблон следет правильно размещать на полосе онтата, за ислюче нием мест, де в процессе эсплатации значительно меньшилась под лона рельсов. Это можно проверить птем распыления раси на рельс и наблюдения за шириной и местоположением полосы онтата, а таже на личием одноточечноо или двхточечноо онтата олеса и рельса.

5.4.1.11.5. Снятие'металла Сществет несольо методов периодичесой провери толщины слоя снимаемоо металла после проходов шлифовальной машины. Неоторые железные дорои с помощью ернера делают лбления в рельсе и замеря ют прибором с ровой шалой их лбин до и после шлифования. Таие приборы наряд с датчиами перемещений и лазерными измерительными стройствами использют таже для определения расстояния от поверх ности рельса до измерительной рами, прирепленной рельс.

Для релярной провери работы шлифовальной машины достаточно использовать шаблон на штане. Опытный роводитель работ может по изменению зазоров, измеренных линовым шаблоном, определить, соот ветствет ли оличество даленноо металла становленным нормативам и правильно ли он распределен по олове рельса. Для измерения величины снятоо металла можно использовать приборы, рассмотренные в п. 5.3.

5.4.2. Стро-ание'рельсов Если рельс чрезмерно изношен, сщественно изменил форм из-за плас тичесих деформаций и для восстановления профиля олови требется да ление большоо объема металла, шлифование может оазаться неэономич ным. В таом слчае можно использовать рельсостроальню машин. Таая ситация сложилась на рдовозной эспортной линии в ЮАР, де для исправ ления профиля рельсов применили рельсостроальню машин SBM 140 ом пании Plasser & Theurer. Она способна снимать большой объем металла и вос станавливать проетный профиль с требемыми допсами [5.18].

5.4.2.1. Описание'рельсостро-альной'машины'SBM' Машина SBM 140 состоит из двх частей: оловноо четырехосноо строальноо ареата и одноосной прицепной платформы для сбора ме талличесой стржи. Машина массой 80 т имеет четыре ведщих оси, что бы создавать сил тяи, требемю для снятия металла с поверхности о лови рельса.

Металличесая стржа, вырабатываемая в процессе строания рельсов, подбирается с пти с помощью двх цепных элетроманитов на барабанах, расположенных с обеих сторон прицепной платформы. Эффетивность этих элетроманитов составляет примерно 95 % при словии полноо за полнения шпальных ящиов щебнем.

o 5-83 x Рис. 5.45. Общий вид строальной машины SBM 140 и строальноо блоа Межд тележами основноо ареата расположены два рассчитанных на работ в обоих направлениях строальных блоа, оторые опираются на рель сы несольими направляющими ролиами. Эти ролии посредством идрав личесой системы прижимаются рельс с силием 6 т. Направляющие роли и не позволяют резцам следовать очертанию поверхности рельса, де мот иметь место оротие неровности, тем самым обеспечивая даление волнооб разных неровностей и ладю выровненню поверхность рельса.

Каждый строальный бло имеет держатель, в оторый вставляются резцы. В машине использются резцы четырех различных типов. Неото рые резцы из арбида вольфрама выпсаются промышленностью серий но, дрие специально разработаны для рельсостроальной машины. Рез цы имеют различные очертания в зави Требуемый профиль Первоначальный симости от тоо, в аой держатель они профиль вставляются. Резцы в держателях мож но заменять за несольо сенд блао даря специальном реплению в виде ласточина хвоста.

Точная релирова положения рез цов в поперечном направлении относи тельно поверхности рельса достиается с помощью базовых ролиов, переме щающихся по наржным раням олово рельсов. Точность позиционирования Рис. 5.46. Изношенный и восстановлен резцов относительно расчетноо поло ный профили рельса o 5-84 x жения составляет ±1 мм. Необходимое для полчения требемоо профиля рельса сочетание отдельных срезов достиается с помощью бортовой систе мы правления, оторая позволяет изменять положение резцов с шаом 0,1 мм.

На рис. 5.45 поазана общая омпонова рельсостроальной машины и отдельно — строальный бло.

5.4.3. Процесс'стро)ания На рис. 5.46 поазан типичный изношенный профиль рельса и восста новленный птем строания.

На рис. 5.47 поазана последовательность операций по срезанию метал ла в различных зонах олови рельса.

Предварительный проход Первый проход Второй проход Третий проход Четвертый проход Пятый проход Шестой проход Седьмой проход Рис. 5.47. Последовательность операций по срезанию металла на олове рельса:

предварительный проход — срезается наплыв металла;

первый проход — при наличии волнообразноо износа на поверхности атания рельса вначале выполняется ео срезание в средней зоне олови прямоольным резцом, что позволяет направляющим ролиам атить ся по ладой поверхности. Если поверхность атания ладая, первый проход необязателен;

второй проход — для даления с поверхности рельса слоя металла толщиной более 2 мм за один проход ис пользются чашечные резцы, оторые обеспечивают меньшю площадь, но бльшю лбин резания, что позволяет странить пробосовины;

третий проход — прямоольные резцы, расположенные под лом 11°, страняют острые ребра на поверх ности атания и обеспечивают плавный переход от средней зоны поверхности атания, имеющей радис ривизны 250 мм, выржам олови рельса, имеющим радис ривизны 15 мм;

четвертый проход — прямоольный резец, расположенный под лом 45°, снимает излишний металл перед оончательной обработой рабочей выржи под радис 15 мм, что меньшает изнашивание дороостоя щео фирноо резца;

пятый проход — фирный резец выполняет оончательню обработ рабочей выржи под радис 15 мм под лом 11°;

шестой проход — фирный резец выполняет оончательню обработ поверхности атания под радис 250 мм;

седьмой проход — прямоольный резец, расположенный под лом 45°, снимает металл с наржной вы ржи для странения чрезмерных онтатных напряжений при взаимодействии с олесами с проатом на поверхности атания o 5-85 x 5.5. Управление*рис,ами*повреждения*и*техничес,им обсл6живанием*,олесных*пар Посоль олеса являются неотъемлемым элементом олесной пары и обслживаются вместе с ней, а их число в тяжеловесных поездах весьма ве лио, надежность олес должна быть особенно высоа. Сход ваона с рель сов из-за разршения олеса или бсовоо подшипниа может стать при чиной мноомиллионных бытов железной дорои из-за повреждений п тевой инфрастртры, подвижноо состава и рза.

Статистичесие данные омитета Федеральной железнодорожной ад министрации США (FRA) по безопасности движения поездов на железных дороах за 1999. [5.1] свидетельствют, что 3 % ршений связаны с неис правностями олес и 2 % — с неисправностями осей и подшипниов. На рис. 5.48 приведена исторамма распределения ршений рзовых поез дов за последние 5 лет по различным видам дефетов олес.

Далее рассмотрены вопросы правления рисами повреждения олес ных пар и системой их техничесоо обслживания и ремонта на основе опыта железных доро ЮАР (Spoornet) по обеспечению безопасности пе ревозо эспортноо ля по специализированной железнодорожной ли нии COALline. Ясно, что ровень надежности олес должен быть весьма высо, и чтобы достинть этоо, олесная пара должна рассматриваться а подсистема всео поезда. Ее надежность зависит а от надежности Износ гребня 21% Навар поверхности катания 20% Излом обода 14% Излом диска 14% Другие дефекты 13% Излом гребня 6% Ослабление посадки 5% Ползун на поверхности катания 3% Излом ступицы 2% Износ поверхности катания 1% Термические трещины на 1% поверхности катания или гребня Рис. 5.48. Распределение причин ршений вследствие дефетов в олесах (по видам дефетов) Колесные пары Мониторинг состояния Рис. 5.49. Модель надежности подсистемы олесной пары o 5-86 x собственно олесных пар, та и от надежности системы мониторина их техничесоо состояния, а это поазано на рис. 5.49.

Упрощенно вероятность безотазной работы R подсистемы олесной пары может быть определена а:

Rподсистемы= 1 – [(1 – Rолесных пар) (1 — Rсистемы мониторина)].

Если принять:

Rолесных пар= 0,999995 и Rсистемы мониторина= 0,9, вероятность безотазной работы подсистемы олесных пар поезда бдет равна Rподсистемы = 0,9999995, т. е. она может быть сщественно повышена за счет использования надеж ной системы мониторина.

5.5.1. Надежность+,олесных+пар+(по+данным+Spoornet) 5.5.1.1. Новые+,олесные+пары Высоий ровень надежности олесной пары зависит от ровня надеж ности аждоо из ее элементов: оси, олес, ролиовых подшипниов. В свою очередь, надежность, например, олеса зависит от жестости требо ваний, ооворенных в техничесих словиях на олеса, в оторых перечис лены обязательные нормы — от допстимых величин расчетных напряже ний до требований термообработе. Таже в техничесих словиях рела ментирются свойства материала олес и допстимые дефеты в различ ных ео частях, оторые влияют на ровень надежности и износостойость поверхности атания олес.

В техничесие словия на олеса влючаются требования приемочном неразршающем онтролю. Для новых олес предсматривается проведение периодичесих испытаний на разршение и определение соответствия меха ничесих свойств материала требованиям техничесих словий.

Каждое изотовленное олесо проверяется льтразвовой дефетосо пией по всей поверхности обода с тем, чтобы арантировать отстствие в металле дефетов размером по диаметр более 1 мм, являющихся местами онцентрации наиболее высоих напряжений. Затем выполняется манит но-порошовая дефетосопия всео олеса для обнаржения недопсти мых трещин на ео поверхности. И в завершение в ходе механичесой об работи олеса визально тщательно осматривается расточа олеса до то о, а олесо бдет посажено на ось. На поверхности расточи олеса до псаются лишь ораниченные виды дефетов. Аналоичные техничесие словия и методы онтроля применяются для осей олесных пар, что по зволяет обеспечить их высою надежность.

В отношении ролиовых подшипниов имеется несольо фаторов, влияющих на сро слжбы и ровень надежности. В их число входят: величи o 5-87 x на осевой нарзи, состояние олес и пти, а таже фаторы, определяю щие словия работы подшипниов в бсе, влючая тип плотнения и смаз и. Из-за сложности влияния этих фаторов цилы замены ролиовых под шипниов обычно определяют исходя из эсплатационных данных.



Pages:     | 1 |   ...   | 6 | 7 || 9 | 10 |   ...   | 11 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.