SU1730321A1 - Прибор дл измерени статических напр жений в рельсах - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к области железнодорожного транспорта, в частности дл  применени  в путевом хоз йстве.

Целью изобретени   вл етс  повышение производительности.

На фиг. 1 показано коническое отверстие , выполненное в шейке рельса, и характер его изменени  при действии в рельсовой плети сжимающей и раст гивающей статической силы; на фиг. 2 - прибор, вид сбоку; на фиг. 3 - то же, вид сверху; на фиг. 4 - поперечное сечение полки и стенки разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 5 - разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 6 -вид по стрелке В на фиг. 2; на фиг. 7 - расположение настроечного кольца при настройке прибора.

Прибор дл  измерени  статических напр жений в рельсах бесстыкового пути состоит из вертикальной стенки 1, в горизонтальной прорези которой размещена перпендикул рно стенке t полка 2. В пределах рабочих частей стенка 1 и полка 2 имеют конические грани с конусностью 1:30 (фиг. 2 и 3). Полка и стенка соединены между собой упругой крестовиной 3. выполненной из стали. Крепление полки и стенки к крестовине осуществл етс  винтами 4. В середине крестовины укреплена ручка 5. На полке с помощью двух кронштейнов б установлен закрепленный винтами 7 корпус индикатора 8 часового типа, который обеспечивает точность измерени  линейных перемещений ± 0,01 мм. На стенке установлен регулировочный винт 9., упирающийс  в выдвижной стержень 10 индикатора часового типа. Настроечное кольцо-11 .

Принцип работы прибора дл  измерени  статических напр жений в рельсах основан на измерении перемещени  полки 2

(Л

С

ва&кзаЬ

СО

СО

го

относительно стенки 1 при установке прибора в коническое круглое отверстие, деформированное в результате действи  в рельсе статической продольной сжимающей или раст гивающей силы. Так, при действии сжимающей силы круглое коническое отверстие сжимаетс  по горизонтальной оси, вследствие этого полка 2 прибора будет вдвинута в отверстие на меньшую величину, чем стенка 1. При этом, чем больше сжимающа  сила, тем соответственно больше смещение полки относительно стенки. В случае действи  в рельсовых плет х раст гивающей статической силы, наоборот, круглое коническое отверстие будет деформировано по горизонтальной оси, в результате этого полка прибора будет вдвинута в отверстие на большую величину, чем стен- ка. При возрастании раст гивающей силы соответственно больше будет утоплена полка в коническое отверстие, чем стенка, т.е. больше будет их относительное смещение .

Дл  обеспечени  возможности измерени  изменени  диаметра отверсти  измерением величины внедрени  полки в отверстие, отверстие, а также полка и стенка в пределах рабочих граней выполнены коническими с конусностью 1:30. Отверстие в шейке рельса выполн ют сверлением с последующей разверткой конической тестированной разверткой.

Точность работы прибора существенно зависит от равенства усилий, с которыми стенка и полка будут установлены в коническом отверстии рельса. Дл  обеспечени  равенства этого усили , прикладываемого оператором к ручке прибора, стенка и полка соединены между собой упругой крестовиной . Усилие должно быть небольшим, в пределах 20-30 кН (2-3 кг).

Экспериментально установлено, что при изменении продольной силы, действующей на рельс типа Р 65,величину 1 кН (0,1 тс) горизонтальный диаметр конического отверсти  номинальной величины 22 мм измен етс  на 0,014 мкм, а вертикальный диаметр измен етс  на значительно меньшую величину, но обратного знака. Это соответствует факту соотношени  поперечных и продольных деформаций раст гиваемого стержн  (коэффициент Пуассона, меньший единицы).

Дл  рельсов, имеющих другие площади поперечного сечени , удельные изменени  величины горизонтального диаметра круглого отверсти  также будут разные. Поэтому дл  рельсов типа Р 50 и Р 75 градации на часовом индикаторе будут иные, чем дл  рельсов Р 65.

Дл  проверки статических напр жений в рельсовых плет х бесстыкового пути предлагаемым прибором необходимо на рассто нии примерно 100-150 м по нейтральной

оси рельсов просверливать сверлом диаметром 19 мм отверсти  и развернуть их разверткой (развертка 2373-0084). Отверстие необходимо выполнить при ненагруженном положении рельсов, т.е. при отсутствии статических напр жений в них. Сверление отверстий в рельсах и развертывание их коническими развертками следует делать в рельсосварочных поездах до укладки плетей в путь.

Перед установкой прибора конические отверсти  в рельсах на пут х должны быть очищены от загр знителей и протерты концами , смоченными в керосине или другой жидкости.

После этого прибор с усилием 20-30 кН (2-3 кг) вставл ют в отверстие и записывают показани  индикатора. Операцию повтор ют 2-3 раза. Среднее значение измеренных показаний принимают за фактическое напр жение , действующее в данной точке рельсовой плети.

В начале каждого цикла измерений статических напр жений в рельсах на пут х должна быть произведена настройка прибора на нуль. В результате настройки стрелка индикатора при нахождении стенки и полки в коническом круглом отверстии (в исходном положении) должна быть на нуле шкалы индикатора. Дл  этого используют круглую втулку 11 с коническим отверстием диаметром 22 мм и конусностью 1:30(фиг.7).

Проверку положени  нул  производ т следующим образом. На рабочие конусные

грани стенки и полки надевают круглую втулку с усилием 20-30 кН (2-3 кг) и записывают положение стрелки индикатора. Операцию повтор ют 2-3 раза. Среднее показание замеров положений стрелки индикатора соответствует нулю. После этого снимают с прибора втулку и регулировочным винтом 9 стрелку отвод т в сторону нул  по шкале на количество делений, равное найденному положению нул ,

Рассмотрим следующий пример работы с прибором. При температуре рельсовой плети типа Р 65, превышающей температуру укладки на At 40°C, в рельсах возникает продольна  сжимающа  статическа  сила, равна  N а ЕРД t 0,0000118x210000x0,00829x40 0,822 МН (82,2 тс),

где а 0,0000118 1/град- коэффициент линейного расширени  рельсовой стали;

Е 210000 МПа - модуль упругости рельсовой стали при раст жении или сжатии;

F 0,00829 м2 - площадь поперечного сечени  рельса типа Р65;

Д t 40°С - повышение температуры рельса по сравнению с температурой укладки .

Продольные статические напр жени  в рельсах состав т

о

0°оо829 99 МПа (990 кг/см2).

В рассматриваемом случае смещение полки относительно стенки прибора будет равно

Л Мб0 0.822x0.014 „ „„

О -л- гт™ 0,35

1/30

мм

где д0 0,014 мкм/кН 0,014 мм/МН - экспериментально установленное удельное изменение горизонтального диаметра отверсти  ( 0 22 мм) в рельсе типа Р 65 при изменении статической силы;

у - 1 /3 - конусность отверсти  в шейке рельса и граней рабочих частей стенки и попки прибора.

Цена делени  индикатора часового ти- па составл ет ± 0,01 мм. Есть основание полагать, что точность всего прибора будет в три раза ниже, т.е. До ± 0,03 мм. Откуда следует, что прибор будет измер ть статические усили  и статические напр жени , действующие в рельсах, с точностью

Л-й.-±0. 0,07МН (±7тс);

Д -Ao-g- ±0,03-

0

5

0

5

0

5

0

5

± 8,5 МПа ( ± 85 кгс/см2 ) .

Экспериментальное исследование характера изменени  горизонтального диаметра круглого конического отверсти  в шейке рельса при изменении продольной статической силы, действующей вдоль рельса , выполнено на 200-тонном гидравлическом прессе с рельсом Р 65. По нейтральной оси рельса просверлено отверстие диаметром 19 мм и развернуто конической разверткой диаметром Qo.22 мм и конусностью 1:30 (см. фиг. 1).

В процессе исследовани  подтвердилс  экспериментальный факт изменени  горизонтального диаметра круглого отверсти , т.е. диаметра, параллельного продольной оси рельса, при изменении продольной статической силы, действующей на рельс. Так, при действии сжимающей силы круглое отверстие деформируетс  (сжимаетс ) в эллипс , мала  ось которого располагаетс  вдоль продольнойюси рельса (фиг. 1 а). В случае приложени  к рельсу раст гивающей силы круглое отверстие деформируетс  (раст гиваетс ) в эллипс, у которого вдоль рельса будет расположена больша  ось (фиг. 16).

Таким образом, при действии в рельсах продольной сжимающей силы имеет место неравенство

Dc Do,

где DC и Do - соответственно измененный при сжатии рельса горизонтальный диаметр круглого отверсти  и диаметр круглого исходного отверсти .

В случае действи  в рельсах продольной раст гивающей силы справедливо неравенство

Dp D0,

где Dp - измененный при раст жении рельса горизонтальный диаметр круглого отверсти  диаметром D0.

«$

4

cv5

I

А-А

1 2

Фиг.Ь

Ъ 4

6-6

Фиг 5

67

ВидЬ

Фиг. 6

Claims (1)

1. (54X57) ПРИБОР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СТАТИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ В РЕЛЬСАХ, содержащий датчик, индикатор и опорное приспособление для поддерживания датчика, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности, датчик выполнен в виде двух скрещенных под прямым углом пластин, одни концы которых выполнены конусными для введения в отверстие шейки рельса, а другие - раздвоёнными и соединены между собой диафрагмой в виде крестовины, при этом индикатор закреплен с помощью кронштейна на горизонтальной пластине, а на вертикальной пластине установлен регулировочный винт для взаимодействия с выдвижным стержнем индикатора, прибор снабжен ручкой, которая закреплена в середине крестовины.

   i

   L