RU2746165C1 - Method for frictional compensation of movements of continous welded rail track and device for its implementation - Google Patents
Method for frictional compensation of movements of continous welded rail track and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2746165C1 RU2746165C1 RU2020112562A RU2020112562A RU2746165C1 RU 2746165 C1 RU2746165 C1 RU 2746165C1 RU 2020112562 A RU2020112562 A RU 2020112562A RU 2020112562 A RU2020112562 A RU 2020112562A RU 2746165 C1 RU2746165 C1 RU 2746165C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rails
- forces
- friction
- compensation
- frictional
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
- E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
- E01B11/00—Rail joints
- E01B11/02—Dismountable rail joints
- E01B11/20—Dismountable rail joints with gap-bridging
- E01B11/32—Dismountable rail joints with gap-bridging by separate parts, Inserts bridging both rail heads
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
- E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
- E01B9/00—Fastening rails on sleepers, or the like
- E01B9/60—Rail fastenings making use of clamps or braces supporting the side of the rail
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Architecture (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Machines For Laying And Maintaining Railways (AREA)
Abstract
Description
Способ фрикционной компенсации перемещений бесстыкового рельсового пути и устройство для его осуществления относится к железнодорожному транспорту, в частности к компенсации силовых и температурных перемещений рельсового пути и может быть использован при сборке уравнительных пролетов и стыковых соединений сварных плетей, для управления напряженно деформационным состоянием, для противодействия силам угона, торможения, на спусках и перевалах для затяжки и защемления деталей.The method of frictional compensation of movements of a continuous welded rail track and a device for its implementation refers to railway transport, in particular to compensation of force and temperature movements of a rail track and can be used in the assembly of equalization spans and butt joints of welded strings, to control the stress-strain state, to resist forces hijacking, braking, on slopes and passes for tightening and pinching parts.
В машиностроении при необходимости создания больших усилий при штамповке, вытяжке, и других операциях, вместо гидравлических и пневматических устройств.In mechanical engineering, when it is necessary to create large forces during stamping, drawing, and other operations, instead of hydraulic and pneumatic devices.
Известен способ компенсации температурных зазоров бесстыкового рельсового пути, содержащий рельсы, боковые накладки, крепежные элементы, предварительную затяжку, блок компенсации, включающий твердотельный и жидкостной компенсаторы и подогреватели компенсаторов [1]. Недостатком способа является узкая область применения, для уменьшения зазоров в стыковых соединениях рельсов.A known method for compensating the temperature gaps of a continuous-welded rail track, containing rails, side plates, fasteners, pre-tightening, a compensation unit including solid-state and liquid expansion joints and expansion joint heaters [1]. The disadvantage of this method is a narrow area of application, to reduce the gaps in the butt joints of the rails.
Известен способ фрикционной компенсации перемещений рельсового пути, принятый за прототип, содержащий под рельсовое основание, шпалы, рельсы, блоки компенсации, блок программного управления, термоэлементы, электроклапан, нагреватели, жидкость, датчики температуры, тензодатчики, крепежные элементы [2].The known method of frictional compensation of movement of the rail track, taken as a prototype, containing under the rail base, sleepers, rails, compensation blocks, program control unit, thermoelements, electrovalve, heaters, fluid, temperature sensors, strain gauges, fasteners [2].
Недостатком способа является большая металлоемкость подрельсового основания, большие усилия, действующие в распор колеи, необходимость демонтажа пути при установке устройства.The disadvantage of this method is the high metal consumption of the under-rail base, large forces acting on the track, the need to dismantle the track when installing the device.
Преимуществом прототипа являются термические напряжения, возникающие в деталях статически неопределимых систем, при изменений температуры окружающей среды, из-за разности коэффициентов линейного расширения которые можно использовать для крепления рельсов. Простота управления за счет незначительного нагрева от температуры окружающей среды, позволяет создавать усилия соизмеримые с прочностными возможностями материалов. Малые габариты, отсутствие подвижных звеньев, незначительные затраты на подогрев термоэлементов (10-20 Вт) позволяют использовать предлагаемое изобретение в узлах автоматического управления, для получения больших сил сопротивления.The advantage of the prototype is the thermal stresses arising in the details of statically indeterminate systems, with changes in the ambient temperature, due to the difference in the coefficients of linear expansion that can be used to fasten the rails. Simplicity of control due to insignificant heating from ambient temperature allows creating efforts commensurate with the strength capabilities of materials. Small dimensions, absence of moving links, insignificant costs for heating thermoelements (10-20 W) allow using the proposed invention in automatic control units to obtain high resistance forces.
Целью изобретения является уменьшение металлоемкости, упрощение монтажных работ при установке, расширение возможностей применения, автоматизация управления температурными и силовыми перемещениями, напряженно-деформационным состоянием рельсов и другими параметрами верхнего строения пути за счет искусственного интеллекта заложенного в блоке программного управления.The aim of the invention is to reduce metal consumption, simplify installation work during installation, expand the possibilities of application, automate the control of temperature and power movements, stress-strain state of rails and other parameters of the track superstructure due to artificial intelligence embedded in the program control unit.
1. Способ фрикционной компенсации перемещений бесстыкового рельсового пути, включающий блок компенсаторов, термоэлементы и жидкость с большим коэффициентом линейного и объемного расширения, ложементы, рельсы, шпальную решетку, плавающие боковые накладки, крепежные элементы, электроклапан, блок программного управления, отличающийся тем, что рельсы закрепляют в ложементах, завинчивают при этом с одной стороны болты, а с другой корпус блока компенсации в резьбовые втулки вертикальных стоек ложементов крутящим моментом предварительной затяжки 300-1000 Нм, создают при этом усилия сжатия шейки через плавающие удлиненные накладки равные длине рельсов, которые устанавливают в пазухах с обеих сторон, на обеих ветвях, создают при этом силу трения, препятствуют осевому перемещению рельсов относительно шпальной решетки.1. A method of frictional compensation of movements of a continuous-welded rail track, including a block of compensators, thermoelements and a liquid with a large coefficient of linear and volumetric expansion, cradles, rails, a sleeper grid, floating side plates, fasteners, an electrovalve, a program control unit, characterized in that the rails fixed in the cradle, while screwing the bolts on one side, and on the other, the body of the compensation unit into the threaded bushings of the vertical posts of the cradles with a preliminary tightening torque of 300-1000 Nm, while creating the neck compression forces through floating elongated linings equal to the length of the rails, which are installed in sinuses on both sides, on both branches, create a friction force, prevent axial movement of the rails relative to the sleeper grid.
2. Способ по п. 1 отличающийся тем, что силы трения, противодействующие осевым перемещениям рельсов, суммируют через плавающие в ложементах длинные накладки, которые охватывают 6-30 шпал, а противодействующие им силы сопротивления осевому перемещению шпальной решетки суммируют и увеличивают при этом пропорционально количеству шпал, на которых устанавливают блоки компенсаторов.2. The method according to
3. Способ по п. 2 отличающийся тем, что для автоматического управления перемещениями и НДС рельсов силы трения от предварительной затяжки суммируют с силами от удлинения термоэлементов при изменении температуры окружающей среды и от давления жидкости в полости жидкостного компенсатора, при недостатке которых по команде БПУ включают подогрев, увеличивают температуру компенсатора и силу трения вплоть до полного защемления от осевых перемещений, а для снижения сил сопротивления по команде БПУ отключают подогрев термоэлемента, стравливают давление через электроклапан до требуемой величины.3. The method according to
4. Способ по п. 1 отличающийся тем, что силы трения сопротивления осевым перемещениям рельсов создают давлением плунжера блока твердотельного компенсатора через фрикционные вкладыши, на удлиненные накладки и на шейку рельсов, удваивают при этом количество поверхностей трения скольжения и величину силы трения в каждом ложементе.4. The method according to
5. Устройство для осуществления способа по п. 1 включающее рельсы, ложементы на шпальной решетке, блоки компенсации, крепежные болты, отличающееся тем, что втулки вертикальных стоек ложементов с обеих сторон и корпус блока фрикционной компенсации снабжены резьбой, для создания предварительной затяжки, сил трения и крепления рельсов при их свинчивании.5. A device for implementing the method according to
6. Устройство по п. 5 отличающееся тем, что снабжено шпальной решеткой, рельсами, ложементами, закрепленными с обеих сторон в размер колеи, плавающими длинными накладками на всю длину рельсов, соединяющими 5-30 шпал, с помощью которых суммируются силы трения на рельсах и силы балластного сопротивления на шпалах, обеспечивая при этом совместное сопротивление осевым перемещениям.6. The device according to
Сокращения, принятые в описании изобретения:Abbreviations used in the description of the invention:
БФК блок фрикционной компенсации;BFK block of frictional compensation;
БРП бесстыковой рельсовый путь;BRP continuous welded rail track;
БПУ блок программного управления;BPU program control unit;
БАК блок автоматической компенсацииLHC automatic compensation unit
БКС блок компенсации стыковых зазоров;BCS block for compensation of butt gaps;
НДС напряженно-деформационное состояние рельсов.SSS stress-strain state of rails.
На фиг. 1 показана схема, вид на рельсовый путь сверху.FIG. 1 shows a diagram, top view of the rail track.
На фиг. 2 показан разрез А-А.FIG. 2 shows section AA.
Устройство для осуществления способа состоит из следующих основных деталей: рельс 1, шпальной решетки 2, ложементов 3, удлиненных накладок 4 (фиг. 1, 2) крепежных болтов 5, фрикционных вкладышей 6, пружинной гайки 7, винта 8, БФК 9, плунжера 10, твердотельного компенсатора 11, упора 12, набора прокладок 13, теплоизолирующих прокладок 14, манжеты 15, заглушки резьбовой 16, жидкостного компенсатор 17, датчика температуры 18, датчика давления 19, БПУ 20, чехла 21, нагревателя 22, нагревателя жидкости 23, прокладок 24, накладок стыковых 25 (фиг. 1), тензодатчика 26, электроклапана 27.The device for implementing the method consists of the following main parts:
Линия проводов, связывающая с БПУ 20: датчик температуры 18, датчик давления 19, нагреватель 22, нагреватель жидкости 23, электросеть, тензодатчик 26, электросеть 27, аккумулятор 28.The line of wires connecting with the BPU 20:
Посредством устройства способ фрикционной компенсации рельсового пути осуществляется следующим образом. БФК состоит из рельса 1, рельсошпальной решетки 2 ложементов 3 с удлиненными накладками 4 размещенными в пазухах равными длине рельсов. Ложементы закреплены на шпалах в размер колеи крепежными болтами 5(фиг. 2). Крепление рельсов 1 в вертикальных стойках ложементов 3 осуществляется ввинчиванием винтов 8 и корпуса блока компенсации 9 до упора во фрикционные вкладыши 6 (фиг. 2), удлиненные накладки 4 и в шейку рельса 1. Для упрощения крепления рельсов их подошву срезают до ширины головки, обеспечивая свободное опускание в ложементы 3.By means of the device, the method of frictional compensation of the rail track is carried out as follows. The BFK consists of a
Затяжку резьбовых соединений осуществляют по аналогии со стыками серийных магистралей, моментом предварительной затяжки 300-1000 Нм. При этом за счет момента от затяжки создают осевые силы трения, действующие непосредственно на шейку рельсов. Максимальные осевые силы в рельсах могут достигать 15000 Кн, которые способны вызвать выброс пути или разрушение [3, 4].The tightening of threaded connections is carried out by analogy with the joints of serial lines, with a preliminary tightening torque of 300-1000 Nm. In this case, due to the tightening torque, axial friction forces are created that act directly on the rail necks. The maximum axial forces in the rails can reach 15000 KN, which can cause track ejection or destruction [3, 4].
Зазор Δf с обеих сторон установленный на рельсошпальной решетке необходим для контроля, за смещением удлиненных накладок относительно шпал и рельсов. При выборке зазора сопротивление шпальной решетки с блоками компенсаторов увеличится за счет приращения сопротивления соседней секции рельсов. При обратном ходе подвижного состава зазор восстанавливается.The gap Δf on both sides installed on the rail and sleepers is necessary to control the displacement of the elongated linings relative to the sleepers and rails. When sampling the gap, the resistance of the sleeper grid with expansion joint blocks will increase due to the increase in the resistance of the adjacent section of the rails. When the rolling stock moves back, the gap is restored.
Шпальная решетка, оснащенная удлиненными накладками 4 на всю длину рельсов, установленными в пазухах обеспечивает суммирование сил сопротивления со стороны балласта против осевого смещения.The sleeper lattice, equipped with
При больших длинах бесстыковых плетей, для обеспечения сопротивления РШР сдвигающим усилиям возможна последовательная установка нескольких БФК, соединенных между собой по обеим нитям стыковыми накладками 25 с учетом погонного и балластного сопротивлений на каждом участке пути. БФК собирается в заводских условиях на рельсах стандартной длины, представляет единое целое из двух рельсов в ложементах, закрепленных на шпалах собранных с элементами автоматического управления..With large lengths of continuous welded strings, to ensure the resistance of the RSHR to shear forces, it is possible to sequentially install several BFCs, connected to each other along both threads by
Для гашения ударных нагрузок, шума, регулирования положения рельсов в размер колеи, сил трения между рельсом и шпалами, установку по уровню поверхности катания, осуществляют набором эластичных и металлических прокладок 24 (фиг. 2).For damping shock loads, noise, regulation of the position of the rails in the size of the track, friction forces between the rail and sleepers, installation on the level of the rolling surface is carried out with a set of elastic and metal spacers 24 (Fig. 2).
Установка фрикционных вкладышей 6 неподвижных относительно удлиненных накладок и ложементов 3 обеспечивает увеличение сил трения в четыре раза при осевой затяжке винтов 8 и корпуса блока компенсации 9 возникающих между фрикционными 6 и удлиненными накладками 4 с рельсом 1.Installation of
Для устранения осевого перемещения удлиненных накладок 4 поверхность трения вкладышей 6 со стороны накладок подвергаются обработке плазменным напылением карбидов SiO, WC. Обработка способствует повышению сил трения при смещении накладок в осевом направлении.To eliminate the axial movement of the
Величину перемещений и силы трения на удлиненных накладках, кроме того, регулируют подбором коэффициента трения прокладок 24.The amount of displacement and friction force on the elongated pads, in addition, is regulated by the selection of the coefficient of friction of the
При сборке блока компенсации 9 для уменьшения потерь тепла устанавливаются по всему периметру твердотельного компенсатора 11 теплоизолирующие прокладки 14.When assembling the
Набором прокладок 13 при установке упора 12, и завинчивании заглушки 16 и винтов 8 обеспечивают устранение зазора и натяг между плунжером 10 и фрикционными вкладышами 6, сохраняя при этом достаточный зазор Δt в пределах 2-3 мм. При необходимости создания дополнительного осевого усилия давлением плунжера 10 на фрикционные вкладыши 6 при собранном блоке компенсации, обеспечивают за счет прокладок 13 при затяжке заглушки 16. Зазор Δt необходим для обеспечения усилий защемления при положительных и отрицательных температурах.A set of
При замерзании жидкости происходит увеличение ее объема на 8% от первоначального. Герметизация утечек жидкостного компенсатора 17 осуществляется сплошной манжетой 15. Датчик давления 19, датчик температуры 18, электроклапан 27, нагреватели 22 и 23 и тензодатчик 26 связаны с БПУ, включение и выключение которых осуществляется по программе, заложенной в блоке.When the liquid freezes, its volume increases by 8% of the original. Sealing of leaks of the
При изменении температуры окружающей среды из-за разности коэффициентов линейного расширения материалов твердотельного компенсатора 11, плунжера 10 и корпуса блока компенсации 9 формируются, значительная разность деформации, которая сопровождается образованием сил сжимающих рельс и сил трения препятствующих перемещению рельсовых нитей в осевом направлении. Реакция от продольных силы затяжки винтов 8, блока фрикционной компенсации 11, от разности температурных удлинений сопряженных деталей компенсаторов воспринимается вертикальными стойками ложементов.When the ambient temperature changes due to the difference in the coefficients of linear expansion of the materials of the solid-
Силы трения используются для автоматического управления осевыми перемещениями и НДС рельсов. С ростом длины бесстыковых нитей, температуры, НДС рельсов приближается к предельно допустимому состоянию способному вызвать выброс или разрушение.Friction forces are used for automatic control of axial displacements and SSS of rails. With an increase in the length of continuous filaments, temperature, the stress-strain state of rails approaches the maximum permissible state that can cause ejection or destruction.
Тензодатчик подает сигнал на отключение защемления и переводит излишние перемещения на остряковые рельсы БАК перемещений [3]. БАК обеспечивает за счет подвижки остряковых рельсов в осевом направлении, грани которых сопряжены с гранями остряковой платформы подвижной в поперечном направлении, за счет пружинного прижатия.The load cell gives a signal to turn off the jamming and transfers excessive movements to the pointed rails of the LHC of displacements [3]. The LHC provides due to the movement of pointed rails in the axial direction, the edges of which are conjugated with the edges of the pointed platform movable in the transverse direction, due to spring pressure.
Система автоматического регулирования с помощью БПУ 20 на фоне естественных температур обеспечивает включение и выключение подогрева термоэлементов из условия сохранения допускаемых температурных перемещений, прочности рельсов и других деталей, устойчивости пути, устранения выбросов и угонов. Критерием работоспособности рельсов при контролируемом уровне напряжений становится устойчивость пути, которой можно управлять в автоматическом режиме смещением температуры защемления рельс в положительную или отрицательную область в зависимости от годового смещения ее максимума относительно нулевого значения.The automatic control system with the help of
Тензодатчик 26 на рельсах, выдает информацию о напряженном состоянии, в соответствии с которой согласно программе БПУ 20 регулирует силу трения.The
При достижении предельных значений, например при отрицательных температурах, представляющих опасность для порыва рельсов, по сигналу датчика температуры окружающей среды 18 и тензодатчика 26, БПУ 20 включает кратковременный подогрев замерзшей жидкости 17 нагревателем 23. Подогрев обеспечивает временное плавление жидкости, снижает растягивающие напряжения в рельсах до безопасного уровня в пределах от 5% - до 10% от их предельного значения с последующим отключением. Возникающие при этом аварийные перемещения компенсируются по способу, предусмотренному патентом [3].When the limit values are reached, for example, at negative temperatures, posing a danger to a break in the rails, at the signal of the
Для экономии энергии при длительной сезонной постоянной температуре предусмотрена возможность подачи давления через электроклапан 19 от плунжерного насоса.To save energy at a long seasonal constant temperature, it is possible to supply pressure through the
При использовании предлагаемого изобретения появляется возможность аккумулировать значительную часть деформации на отдельных специально уложенных участках между БФК перемещений за счет защемления при определенных температурах для сохранения необходимого уровня деформации и напряжений в рельсах уменьшающих предельные значения, вызывающие выброс или разрушение.When using the proposed invention, it becomes possible to accumulate a significant part of the deformation in separate specially laid sections between the BPC displacements due to pinching at certain temperatures to maintain the required level of deformation and stresses in the rails, reducing the limiting values that cause ejection or destruction.
Увеличение, уменьшение продольных сил трения, полученное за счет подогрева твердотельного компенсатора, замораживания жидкости, или изменении давления обеспечивает уникальную простоту автоматического управления параметрами пути.The increase, decrease in longitudinal friction forces, obtained by heating a solid-state compensator, freezing a liquid, or changing pressure, provides a unique ease of automatic control of path parameters.
Использование для автоматического управления, механизмов статически неопределимой системы, движущей силой которого являются внутренние напряжения, возникающие при изменении температур, позволяет автоматизировать управление параметрами пути. Использование предлагаемого изобретения в комплексе с ранее полученными патентами, направленными на компенсацию температурных деформаций позволяет полностью исключить их влияние на прочность, долговечность и устойчивость и сократить до минимума объем регламентированных работ, повысить эффективность и безопасность эксплуатации ЖД транспорта.The use for automatic control of mechanisms of a statically indeterminate system, the driving force of which are internal stresses arising from temperature changes, allows you to automate the control of path parameters. The use of the proposed invention in combination with previously obtained patents aimed at compensating for temperature deformations makes it possible to completely eliminate their effect on strength, durability and stability and reduce to a minimum the amount of regulated work, increase the efficiency and safety of railway transport operation.
Расчет силовых и геометрических параметров показывают высокие относительные показатели конструкции, незначительное энергопотребление, высокую компактность, простоту и надежность реализации способа, на фоне больших требуемых усилии.Calculation of power and geometrical parameters show high relative performance of the structure, low power consumption, high compactness, simplicity and reliability of the implementation of the method, against the background of large required efforts.
Исходные данные для расчета: пределе текучести рельсовой стали σт=750 МПа; Е-модуль упругости 2,1⋅106, температурное удлинение километровой плети где α=11,8⋅106, Δt=60°С, F=95 см2, n=1,3 запас прочности в рельсах.Initial data for calculation: yield point of rail steel σ t = 750 MPa; E-modulus of elasticity 2.1⋅10 6 , thermal elongation of a kilometer lash where α = 11.8⋅10 6 , Δt = 60 ° C, F = 95 cm 2 , n = 1.3 safety factor in rails.
Ориентировочная оценка напряженного состояния, величины перемещений и деформации проведена для жестко защемленных концов рельсов при температуре ± 60°С. Значение температуры выбрано из условия обеспечения безопасной эксплуатации пути.An approximate assessment of the stress state, the magnitude of displacement and deformation was carried out for rigidly clamped rail ends at a temperature of ± 60 ° C. The temperature value is selected from the condition of ensuring the safe operation of the track.
1. При +60°С свободное перемещение километрового бесстыкового участка пути составляет 708 мм. Напряжения в рельсах при защемлении указанной деформации составят:1. At + 60 ° C, the free movement of a kilometer continuous section of the track is 708 mm. The stresses in the rails when the specified deformation is pinched will be:
Допускаемые напряжения в рельсах:Allowable rail stresses:
[σ]=.750/1,3=576 МПа (5760 кг/см2),[σ] =. 750 / 1.3 = 576 MPa (5760 kg / cm 2 ),
Осевое усилие при максимальных температурах и предельных напряжениях на одной плети достигает:Axial force at maximum temperatures and ultimate stresses on one lash reaches:
Р=[σ]F=5760 95=547200 кг (547 т),P = [σ] F = 5760 95 = 547200 kg (547 t),
где F=95 см2 - площадь сечения рельса Р75.where F = 95 cm 2 is the cross-sectional area of the P75 rail.
Эти усилия необходимо компенсировать за счет фрикционной компенсации перемещений рельсов.These efforts must be compensated for by the frictional compensation of the rail movements.
Для преодоления максимальных усилий в рельсах от температурных перемещений, потребуются суммарные усилия сжатия шейки рельсов развиваемых компенсаторами:To overcome the maximum forces in the rails from temperature displacements, the total compression forces of the rail necks developed by the compensators will be required:
ΣРк=Р/f=547/0,4=1367,5 т (13750 Кн),ΣР к = Р / f = 547 / 0.4 = 1367.5 t (13750 Kn),
где f коэффициент трения, равный 0,4 [6]. который можно увеличить за счет плазменного напыления вкладышей карбидами WC, SiO и другими известными способами до 0,7 и уменьшить усилия до 781 Кн.where f is the coefficient of friction equal to 0.4 [6]. which can be increased by plasma spraying of inserts with carbides WC, SiO and other known methods to 0.7 and reduce the forces to 781 Kn.
При габаритах твердотельного компенсатора 11: диаметре 120 мм; температуре нагрева ΔТ=60°С его удлинение составитWith the dimensions of the solid-state compensator 11: diameter 120 mm; heating temperature ΔТ = 60 ° С, its elongation will be
где α=7,9×10-5 коэффициент линейного расширения материала твердотельного компенсатора. При необходимости увеличения величины необходимо увеличить длину компенсатора 11.where α = 7.9 × 10 -5 is the coefficient of linear expansion of the material of the solid-state expansion joint. If it is necessary to increase the value it is necessary to increase the length of the
Осевая сила Рк, развиваемая одним твердотельным компенсатором 11, при гашении собственного температурного удлинения 0,0945 см будет:The axial force Pk, developed by one solid-
где Е=217 103 - модуль упругости материала твердотельного компенсатора, F=0,785 D2=113 см2, площадь сечения твердотельного компенсатора.where E = 217 10 3 is the modulus of elasticity of the material of the solid-state compensator, F = 0.785 D 2 = 113 cm 2 , the cross-sectional area of the solid-state compensator.
Суммарная сила поперечного сжатия рельса одним блоком фрикционной компенсации составит:The total force of lateral compression of the rail by one frictional compensation unit will be:
ΣР=Рк+Рб=1226+100=1320 Кн (132 т) в каждом ложементеΣР = Р к + Р б = 1226 + 100 = 1320 Kn (132 t) in each lodgement
Pб=T⋅d⋅tg(β+ϕ)/2~10 т.P b = T⋅d⋅tg (β + ϕ) / 2 ~ 10 t.
Здесь Рб - осевое усилие при контролируемой затяжке резьбового соединения 8. Т - среднее значение крутящего момента (принято 500 Нм).Here R b is the axial force with controlled tightening of the threaded
Максимальная сила трения, создаваемая в осевом направлении давлением плунжера блока компенсаторов через фрикционный вкладыш 6, удлиненную накладку 4 на шейку рельса через 4 поверхности скольжения в одном ложементе, при коэффициенте трения 0,4 [6] составит:The maximum friction force created in the axial direction by the pressure of the plunger of the expansion joint block through the
Fт=ΣP⋅f n=1320⋅4 0,4=2112 Кн (211 т),Ft = ΣP⋅f n = 1320⋅4 0.4 = 2112 Kn (211 t),
где f - коэффициент трения, n - количество поверхностей трения между удлиненными накладками, фрикционными вкладышами и рельсом.where f is the coefficient of friction, n is the number of friction surfaces between elongated linings, friction liners and the rail.
Для компенсации максимальных напряжений и перемещений при максимальных температурах потребуется установка:To compensate for maximum stresses and displacements at maximum temperatures, you will need to install:
N=ΣРк/Fт=13280/2112=6,5 штукN = ΣP to / F t = 13280/2112 = 6.5 pieces
Установка 14 блоков БФК 9 компенсации на двух ветвях позволят компенсировать температурные перемещения вплоть до защемления рельсов в любых экстремальных случаях.Installation of 14
2. Расчет давления жидкости 17 в полости упора 12, обеспечивающего возможность создания постоянных усилий фрикционного торможения.2. Calculation of the pressure of the liquid 17 in the cavity of the
Усилие со стороны упора 12 от давления жидкости: Рж=S⋅Р, где S - площадь полого поршня диаметром 120 мм, S=0,785⋅D2=113 см2, Р давление жидкости равное 250 кг/см2:The force from the side of the
Рж=113 250=28250 кг=282,5 Кн (28,5 т).P w = 113 250 = 28 250 kg = 282.5 Kn (28.5 t).
Учитывая, что при закреплении рельсов резьбовыми соединениями создается усилие сжатия рельса Рб=100 Кн (10 т). Суммарное усилие сжатия от давления и затяжки составит:Considering that when the rails are fastened with threaded connections, a rail compression force P b = 100 Kn (10 t) is created. The total force of compression from pressure and tightening will be:
Р=100+282,5 ~ 382 КН (38,5 т).P = 100 + 282.5 ~ 382 KN (38.5 t).
Сила трения в осевом направлении от давления, от затяжки и от удлинения термоэлемента 11 при фактической температуре окружающей среды (с учетом разности между температурой закрепления рельсов и фактической (принята четвертая часть от максимальной температуры нагрева 60/4=15С°) составит:The friction force in the axial direction from pressure, from tightening and from the elongation of
Fт=n⋅f(Pб+0,25 Fт+Рж)=4⋅0,4⋅(100+0,25 2121+282)=1517 Кн (151 т).Ft = n⋅f (P b + 0.25 Ft + P g ) = 4⋅0.4⋅ (100 + 0.25 2121 + 282) = 1517 Kn (151 t).
Для обеспечения компенсации перемещений на уровне защемления при длительных сроках и экстремальных температур с целью экономии энергии при подаче давления 250 кг/см2 достаточно усилия трения развиваемого 18 компенсаторами на обеих ветвях, что обеспечит экономию энергии и установку в местах отсутствия электричества.To compensate for displacements at the level of pinching for long periods and extreme temperatures in order to save energy when a pressure of 250 kg / cm 2 is applied, the frictional force developed by 18 compensators on both branches is sufficient, which will ensure energy savings and installation in places where there is no electricity.
N=ΣPк/Fт=13750/1517=9N = ΣP k / F t = 13750/1517 = 9
3. Расчет требуемого объема жидкости для фрикционного торможения рельс.3. Calculation of the required volume of fluid for frictional braking of the rail.
При замерзании жидкости (например, воды) происходит увеличение ее объема на 8%. Расчет требуемого объема ведется из условия обеспечения равенства перемещений и усилий развиваемых БФК 9 при изменении температуры до -60°С.When a liquid (for example, water) freezes, its volume increases by 8%. The calculation of the required volume is based on the condition of ensuring the equality of displacements and efforts developed by the
Максимальное перемещение плунжера термоэлемента при указанном изменении температуры должно составляет что необходимо обеспечить за счет прокладок 15 и 24 при сборке БФК с натягом всей размерной цепи при затяжке резьбовых соединений (винтом 8, БФК и заглушкой 16),The maximum displacement of the thermoelement plunger at the specified temperature change shall be what must be ensured by
При диаметре полости 120 мм и перемещении, равном перемещению плунжера от удлинения твердотельного компенсатора, требуемое увеличение объема жидкости составит где S площадь поршня S=0,785 D2=113 см2.With a cavity diameter of 120 mm and a displacement equal to the displacement of the plunger from the elongation of the solid-state expansion joint, the required increase in the volume of liquid will be where S is the area of the piston S = 0.785 D 2 = 113 cm 2 .
ΔV=113 0,1=11,3 см3, что приравниваем к требуемому увеличению объема на 8% при замерзании жидкости. Отсюда из пропорции требуемый объем жидкости V=~400 см3. Линейный размер полости упора 12, обеспечивающий размещения требуемого объема:ΔV = 113 0.1 = 11.3 cm 3 , which equates to the required increase in volume by 8% when the liquid freezes. Hence, from the proportion, the required volume of liquid is V = ~ 400 cm 3 . The linear dimension of the
L=V/S=400/113=3,53 см.L = V / S = 400/113 = 3.53 cm.
Длина цилиндрической части упора 12, который заполнен жидкостью, составляет 4 см.The length of the cylindrical part of the
Проведенные расчеты силовых и геометрических параметров устройства по способу показывают высокие относительные показатели конструкции, возможность длительной работы без энергопотребления, высокую компактность, простоту и надежность воплощения способа, на фоне больших требуемых усилии.The performed calculations of the power and geometric parameters of the device according to the method show high relative performance of the design, the possibility of long-term operation without power consumption, high compactness, simplicity and reliability of the implementation of the method, against the background of large required efforts.
Сопоставительный анализ свойств, предлагаемого способа и прототипа показывает, что способ отличается возможностью простого и надежного управления в автоматическом режиме параметрами пути, такими как сопротивление РШР, НДС рельсов, консервировать требуемый уровень температурных напряжений и перемещении разного знака. Обеспечивает управление температурой и уровнем фрикционного защемления, позволяет смещать температуру закрепления рельс в положительную или отрицательную область в зависимости от сезонных смещений максимума относительно нулевого значения, что соответствует критерию изобретения «Новизна».Comparative analysis of the properties of the proposed method and the prototype shows that the method is distinguished by the possibility of simple and reliable automatic control of track parameters, such as the resistance of the RSHR, the stress-strain state of the rails, to preserve the required level of temperature stresses and displacements of different signs. Provides control of the temperature and the level of frictional pinching, allows you to shift the temperature of fastening the rail in the positive or negative region, depending on the seasonal displacement of the maximum relative to zero, which meets the criterion of the invention "Novelty".
В качестве движущей силы исполнительных механизмов автоматики используется естественное изменение температуры окружающей среды, что обеспечивает простоту конструкции, отсутствие исполнительных дорогостоящих механизмов, незначительное энергопотребление, высокую надежность и безопасность обеспечения выполняемых функции, что отвечает критерию изобретения «Промышленная применимость».The natural change in ambient temperature is used as the driving force of the automation actuators, which ensures simplicity of design, the absence of expensive executive mechanisms, low power consumption, high reliability and safety of ensuring the functions performed, which meets the criterion of the invention "Industrial applicability".
Варьирование геометрическими размерами, давлением, температурой нагрева, защемления позволяют расширить возможности применения предлагаемого изобретения.Varying geometric dimensions, pressure, heating temperature, pinching can expand the scope of the proposed invention.
Эксплуатация рельсовых нитей представляет одну из сложнейших дорогостоящих технических проблем, связанных с постоянным контролем и поддержанием в установленных пределах уровня напряжений в рельсах, сезонной постановкой и заменой уравнительных пролетов, мониторингом линейных и поперечных смещений пути, профилактикой выбросов, угонов, упреждением постоянной угрозы аварийных ситуации. Перечисленный объем работ связан с содержанием огромного штата обслуживающего персонала высокой квалификации. Стоимость обслуживания верхнего строения пути составляет 40% от общих затрат на его содержание.The operation of rail lines is one of the most complex and expensive technical problems associated with constant monitoring and maintenance of the voltage level in the rails, seasonal setting and replacement of equalizing spans, monitoring of linear and lateral track displacements, prevention of emissions, theft, anticipation of a constant threat of an emergency. The listed scope of work is associated with the maintenance of a huge staff of highly qualified service personnel. The maintenance cost of the track superstructure is 40% of the total cost of its maintenance.
Использование предлагаемого способа позволяет управлять основными параметрами верхнего строения пути, обеспечивает снижение вероятности аномальных проявлений и ликвидацию аварийных ситуации.Using the proposed method allows you to control the main parameters of the track superstructure, reduces the likelihood of anomalous manifestations and eliminates an emergency.
ЛитератураLiterature
1. Патент №2679849 С1, МПК Е01В 11/32, 27.11.2017.1. Patent No. 2679849 C1,
2. Патент №2686597 С1, МПК Е01В 11/32. 22.06.2018.2. Patent No. 2686597 C1,
3. Патент №2685491 С1, МПК Е01В 11/32 22.06.2018.3. Patent No. 2685491 C1,
4. Бесстыковой путь. М.: "Транспорт", 2000.4. Continuous path. M .: "Transport", 2000.
5. Инструкция по текущему содержанию железнодорожного пути М.: "Транспорт", 2000.5. Instruction on the current maintenance of the railway track M .: "Transport", 2000.
6. Крагельский И.В., Виноградова И.Э. Коэффициенты трения. Москва, 1962.6. Kragelsky I.V., Vinogradova I.E. Coefficients of friction. Moscow, 1962.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020112562A RU2746165C1 (en) | 2020-03-25 | 2020-03-25 | Method for frictional compensation of movements of continous welded rail track and device for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020112562A RU2746165C1 (en) | 2020-03-25 | 2020-03-25 | Method for frictional compensation of movements of continous welded rail track and device for its implementation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2746165C1 true RU2746165C1 (en) | 2021-04-08 |
Family
ID=75353395
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020112562A RU2746165C1 (en) | 2020-03-25 | 2020-03-25 | Method for frictional compensation of movements of continous welded rail track and device for its implementation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2746165C1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4448350A (en) * | 1982-08-06 | 1984-05-15 | Phillips Albert A | Railroad track stress transfer apparatus |
RU2679849C1 (en) * | 2017-11-27 | 2019-02-13 | Валерий Куприянович Загорский | Compensation method of expansion clearance of the continuous welded railway track |
RU2686597C1 (en) * | 2018-06-22 | 2019-04-29 | Валерий Куприянович Загорский | Method of friction compensation of temperature movements of continuous rail track |
-
2020
- 2020-03-25 RU RU2020112562A patent/RU2746165C1/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4448350A (en) * | 1982-08-06 | 1984-05-15 | Phillips Albert A | Railroad track stress transfer apparatus |
RU2679849C1 (en) * | 2017-11-27 | 2019-02-13 | Валерий Куприянович Загорский | Compensation method of expansion clearance of the continuous welded railway track |
RU2686597C1 (en) * | 2018-06-22 | 2019-04-29 | Валерий Куприянович Загорский | Method of friction compensation of temperature movements of continuous rail track |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2679849C1 (en) | Compensation method of expansion clearance of the continuous welded railway track | |
CN203516998U (en) | Pipe clamp type suspender suspension frame | |
US20120017583A1 (en) | Shape memory alloy powered hydraulic accumulator having actuation plates | |
RU2686597C1 (en) | Method of friction compensation of temperature movements of continuous rail track | |
RU2746165C1 (en) | Method for frictional compensation of movements of continous welded rail track and device for its implementation | |
KR102263416B1 (en) | Shear reinforcement device | |
BG65300B1 (en) | Railway point and method for installing it in railway tracks | |
US8695334B2 (en) | Shape memory alloy powered hydraulic accumulator having wire clamps | |
US4386736A (en) | Electrically insulated rail joint connection | |
CN213017446U (en) | Friction damping shock insulation steel support with prevent roof beam function that falls | |
CN211738226U (en) | Hot rod type pipe support with self-compensation stress-reduction efficient heat insulation pipe support | |
RU2735145C1 (en) | Method of temperature and power compensation of rail track displacements | |
CN111501420A (en) | Method for improving fatigue resistance of shear hinge, shear hinge and floating track bed | |
CN111006072A (en) | Hot rod type pipe support with self-compensation stress-reduction efficient heat insulation pipe support | |
CN217052996U (en) | High damping rubber-hourglass shaped steel supports combination formula power consumption structure | |
CN212297392U (en) | Shearing type energy-consumption beam-falling-preventing device | |
CN112900237B (en) | Slippage limiting energy-consumption type anti-falling beam structure and construction method thereof | |
EP2761242A1 (en) | Auto-adjusting binding system for metallurgical furnace | |
US8701406B2 (en) | Shape memory alloy powered hydraulic accumulator having wire guides | |
KR102035953B1 (en) | Self Aligning Bearing Supports | |
CN212404814U (en) | Road expansion joint structure for municipal bridge | |
CN211738249U (en) | Hot rod type pipe frame with low-friction high-efficiency heat insulation pipe carrier | |
RU2685491C1 (en) | Method for automatic compensation of temperature displacements of a continuous rail track | |
US5188170A (en) | Rocker connection | |
CN107338722B (en) | Assembled beam falling prevention structure, beam falling prevention device and bridge |