RU2022070C1

RU2022070C1 - Rail for slow-speed sections of road

Info

Publication number: RU2022070C1
Authority: RU
Inventors: Ефим Григорьевич Киперник; Владимир Иванович Дегтярь; Иван Михайлович Слободянюк
Original assignee: Южный Научно-Исследовательский Проектно-Конструкторский Институт Морского Флота
Priority date: 1991-09-10
Filing date: 1991-09-10
Publication date: 1994-10-30

Abstract

FIELD: slow-speed sections of roads; railway ferries. SUBSTANCE: upper layer 4 of two-layer head 2 of rail mounted on foot 1 has high-strength steel sections 5 and 6 arranged along axial line and at edge of rail at least at one side. EFFECT: enhanced reliability and safety. 2 dwg

Description

Изобретение относится к конструкции железнодорожных рельсов для малоскоростных участков дорог, применяемых преимущественно на судах-паромах. The invention relates to the construction of railway rails for low-speed sections of roads, used mainly on ferry vessels.

Известны железнодорожные рельсы для малоскоростных участков дорог, состоящие из головки прямоугольной формы, приваренной непосредственно к подошве (продольному листу палубы), изготовленные из хорошо свариваемой металлоуглеродистой стали низкой твердости. Known railway rails for low-speed sections of roads, consisting of a rectangular head, welded directly to the sole (longitudinal sheet of the deck), made of well-welded low-hardness carbon steel.

Недостатком известных рельсов является малая износостойкость головки рельса, обусловленная ее низкой твердостью. Из-за низкой твердости рельса они не только быстро изнашиваются, но и раскатываются через короткий промежуток времени. Раскатка рабочей части рельса происходит от того, что напряжения, возникающие в месте контакта колес вагона с рельсами, превышают предел текучести металла рельса, который деформируется, увеличиваясь по ширине и уменьшаясь по толщине. Следовательно, для увеличения срока службы рельсов необходимо упрочнить верхний рабочий слой. A disadvantage of the known rails is the low wear resistance of the rail head, due to its low hardness. Due to the low hardness of the rail, they not only quickly wear out, but also roll out after a short period of time. The rolling of the working part of the rail is due to the fact that the stresses arising at the contact point of the car wheels with the rails exceed the yield strength of the metal of the rail, which is deformed, increasing in width and decreasing in thickness. Therefore, to increase the service life of the rails, it is necessary to strengthen the upper working layer.

Известен железнодорожный рельс для малоскоростных участков дорог преимущественно на судах-паромах, который состоит из приваренной к подошве двухслойной головки, твердость верхнего слоя которой выше твердости нижнего слоя. Верхний слой в поперечном сечении по ширине меньше основания и имеет форму сегмента. Known railway rail for low-speed sections of roads mainly on ferry vessels, which consists of a two-layer head welded to the sole, the hardness of the upper layer of which is higher than the hardness of the lower layer. The upper layer in cross section in width is smaller than the base and has the shape of a segment.

Недостатком такой конструкции железнодорожных рельсов является, во-первых, значительное уменьшение площади контакта рельса с колесами, что в результате приводит к увеличению тормозного пути судового локомотива, а в зимних условиях при гололеде, дожде и пр. уменьшение площади контакта колеса и рельса особенно недопустимо. Во-вторых, ободья колесных пар на судовых локомотивах изготовлены из резины, поэтому частичное восстановление конструкции рельса в виде сегмента приводит к повреждению резинового покрытия на колесах. The disadvantage of this design of railway rails is, firstly, a significant decrease in the area of contact of the rail with the wheels, which as a result leads to an increase in the braking distance of the ship locomotive, and in winter conditions when ice, rain, etc., a decrease in the contact area of the wheel and rail is especially unacceptable. Secondly, the rims of wheelsets on ship locomotives are made of rubber, so the partial restoration of the rail structure in the form of a segment leads to damage to the rubber coating on the wheels.

Известен железнодорожный рельс, выбранный в качестве прототипа и содержащий смонтированную на подошве двухслойную головку. Контактная часть рельса (верхний слой) обладает большей твердостью и износостойкостью по сравнению с нижним. Known railway rail, selected as a prototype and containing mounted on the sole of a two-layer head. The contact part of the rail (top layer) has greater hardness and wear resistance compared to the bottom.

Недостатком этого рельса является большой расход легированной стали, обладающей высокой твердостью. The disadvantage of this rail is the high consumption of alloy steel with high hardness.

Цель изобретения - удешевление изготовления путем снижения расхода высоколегированной стали. The purpose of the invention is the reduction in production by reducing the consumption of high alloy steel.

Эта цель достигается тем, что в железнодорожном рельсе преимущественно для малоскоростных участков дорог, например, на судах-паромах, содержащем смонтированную по подошве двухслойную головку, в которой верхний контактный слой обладает большей твердостью, согласно изобретению последний выполнен из участков, которые размещены по осевой и кромке рельса с одной стороны, причем суммарная ширина участков составляет одну треть ширины рельса. This goal is achieved by the fact that in a railway rail mainly for low-speed sections of roads, for example, on ferry vessels containing a two-layer head mounted on the sole, in which the upper contact layer has greater hardness, according to the invention, the latter is made of sections that are axially and the edge of the rail on one side, and the total width of the sections is one third of the width of the rail.

Выполнение верхнего контактного слоя из чередующихся участков, имеющих различную твердость - твердость участков по осевой и крайнего в 2-3 раза больше твердости материала рельса, суммарная ширина которых равна одной трети ширины рельса, позволяет получить развитую поверхность контакта слоев, достаточную для рассредоточения напряжения в нижнем слое головки, а также повысить предел текучести материала верхнего слоя до величины, превышающей величину максимальных контактных напряжений, что предотвращает раскатку рельса. The implementation of the upper contact layer from alternating sections having different hardness — the axial and extreme hardness of the sections is 2-3 times greater than the hardness of the rail material, the total width of which is equal to one third of the rail width, allows you to get a developed contact surface of the layers, sufficient for stress distribution in the lower layer of the head, and also to increase the yield strength of the material of the upper layer to a value exceeding the value of the maximum contact stresses, which prevents rolling of the rail.

Выполнение из высоколегированной стали отдельных участков удешевляет рельс. The execution of individual sections from high alloy steel reduces the cost of the rail.

Указанными признаками заявляемое техническое решение отличается от прототипа, т. е. соответствует критерию изобретения "новизна". These characteristics of the claimed technical solution differs from the prototype, that is, meets the criteria of the invention of "novelty."

При просмотре патентной и научно-технической литературы не обнаружены объекты, содержащие признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа и позволяющие достичь указанного эффекта, ввиду чего оно соответствует критерию изобретения "существенные отличия". When viewing the patent and scientific literature, no objects were found containing signs that distinguish the claimed solution from the prototype and allow to achieve the specified effect, because of which it meets the criteria of the invention "significant differences".

На фиг. 1 изображен изготовленный рельс; на фиг. 2 - восстановленный рельс. In FIG. 1 shows a manufactured rail; in FIG. 2 - restored rail.

Железнодорожный рельс содержит подошву 1 и двухслойную головку 2, нижняя часть 3 которой смонтирована на подошве 1. Верхний слой 4 имеет участки 5 и 6 большей твердости, размещенные по осевой и кромке рельса по крайней мере с одной стороны. Суммарная ширина участков 5 и 6 равна одной трети ширины рельса. The railway rail contains a sole 1 and a two-layer head 2, the lower part 3 of which is mounted on the sole 1. The upper layer 4 has sections 5 and 6 of greater hardness, placed along the axial and the edge of the rail at least on one side. The total width of sections 5 and 6 is equal to one third of the width of the rail.

При восстановлении рельса верхний слой 4, контактируемый с колесом, формируется следующим образом. На изношенной поверхности головки рельса сваркой закрепляют две полосы толщиной 6-8 мм и шириной 20 мм каждая из материала, близкого по составу материалу рельса. Промежуток между полосами (по осевой рельса - участок 5 и по краям рельса - участки 6) выполняют методом наплавки на высоту полос материалом, имеющим твердость и износостойкость, большие твердости материала рельса, например сплавом 20Х5С1ГРТ. When the rail is restored, the upper layer 4 in contact with the wheel is formed as follows. On the worn surface of the rail head, two strips of 6-8 mm thick and 20 mm wide are fixed by welding each of a material similar in composition to the rail material. The interval between the strips (along the axial rail — section 5 and along the edges of the rail — sections 6) is performed by surfacing the strip height with a material having hardness and wear resistance, high hardnesses of the rail material, for example, 20X5C1GRT alloy.

Рельс работает следующим образом. Rail works as follows.

При наезде колеса на верхний слой 4 независимо от уклона и формы износа оно передает усилие железнодорожному рельсу в точке, близкой к вершине головки 2, а именно на участке 5 повышенной твердости, который рассредотачивает усилие в нижнюю часть 3. При движении колеса на криволинейном участке пути возникает дополнительное боковое напряжение, воспринимаемое участком 6. Возникающее напряжение рассредотачивается в нижнюю часть 3. When the wheel hits the upper layer 4, regardless of the slope and form of wear, it transfers the force to the railway rail at a point close to the top of the head 2, namely, in the area of increased hardness 5, which disperses the force into the lower part 3. When the wheel moves on a curved section of the track there is an additional lateral stress perceived by section 6. The resulting stress is distributed in the lower part 3.

Предложенное техническое решение позволит существенно снизить стоимость одного погонного метра рельса за счет уменьшения в 2-4 раза расходов высоколегированной стали при одновременном повышении износостойкости рельсов в 2-3 раза, в том числе на судах-паромах, при использовании для наплавки высокоизносостойких материалов. The proposed technical solution will significantly reduce the cost of one linear meter of rail by reducing 2-4 times the cost of high alloy steel while increasing the wear resistance of rails by 2-3 times, including on ferry vessels, when using highly wear-resistant materials for surfacing.

Claims

RAIL RAIL FOR SHORT SPOTS OF ROADS mainly on ferry vessels, containing a two-layer head located on the sole, the hardness of the upper layer of which is greater than the hardness of the lower layer, characterized in that the upper layer is made of sections in the form of longitudinal strips with alternating hardness, and sections with higher hardness located along the center line of at least one edge of the rail head, and the total width of these sections is 1/3 of the width of the rail head.