CC BY
10
УДК 624.21.014:625.1
В. I. БОРЩОВ, М. К. ЖУРБЕНКО, А. П. ТРЯК1Н (ДПТ)
ПОПЕРЕЧН1 СИЛИ В РЕЙКАХ КОЛИ, ЩО ВИНИКАЮТЬ
П1Д ЧАС РУХУ ПО1ЗД1В ПО ПРОГ1ННИХ БУДОВАХ ТИПУ 690/7К
Робота присвячена експериментальному визначенню величин поперечних сил у рейках коли на пропн-них будовах типу 690/7К тд час руху по ним поiздiв.
Работа посвящена экспериментальному определению величин поперечных сил в рельсах пути на пролетных строениях типа 690/7К при движении по ним поездов.
The work is devoted to experimental determination of the values of cross forces in the rails of track of sectional structures type 690/7K at movement of trains on these structures.
В умовах збшьшення швидкостей руху по''з-дiв по мостах велике значення мають сили вза-емоди, що виникають в системi «мют-по'зд».
З метою експериментального вивчення горизонтальных поперечних сил взаемоди «колесо-рейка», як виникають при проходi по'зда по мосту, галузевою науково-дослщною лабораторiею штучних споруд та галузевою науково-дослщною колiевипробувальною лабораторiею Дншропет-ровського нацiонального унiверситету залiзнично-го транспорту були виконаш спецiальнi досль дження. Подiбнi дослщження на мостах рашше не проводилися.
Для експериментальних дослщжень був ви-браний мiст, який мав двi русловi прогiннi бу-дови з розрахунковими прогонами по 110 м i двi береговi з прогiнними будовами по 23 м. Русловi прогiннi будови були виготовлеш пiд навантаження С14 за проектом 690/7к i мали десять панелей довжиною по 11 м з теоретичною висотою головних ферм 15 м.
Горизонтальш сили взаемоди вимiрювалися не тшьки безпосередньо на мосту, але i на пря-мiй дшянщ пiдходiв до нього.
Цi сили визначалися з використанням методики [1] за значенням напруг у кромках шдош-ви i зовшшньо'1 гранi головки рейок в одному i тому ж перерiзi рейки.
Напруги в кромках шдошви i зовнiшнiх гранях головки рейок вимiрювалися за допомогою тензорезисторiв.
Схема розташування тензорезисторiв у поперечному перерiзi рейки наведена на рис. 1.
Оскшьки горизонтальна i вертикальна жорс-ткостi мостового полотна по довжиш прогону неоднаковi, iнтерес становило вивчення змши горизонтальних сил по довжиш мосту. Це пов'язано з тим, що на жорсткють коли на мосту суттево впливають жорсткост балок про'ж-
джо'1 частини та безпосередньо головних ферм проriнноi' будови мосту.
Рис. 1. Схема розташування тензорезисторiв для вимiрювання напружень: Г - у зовтшнш грат гол1вки рейки; КН - у зовтшнш кромц1 п1дошви рейки; КВ - у внутршнш кромц1 тдошви рейки
З цiею метою горизонтальш поперечш сили було вирiшено вимiрювати на прогiннiй будовi 2-3 в дев'яти перерiзах над поперечними балками вщ П0 до П5 прогшно'' будови i в панелях 0-1, 2-3 i 4-5 (рис. 2).
Для визначення швидкост руху по'адв над опорами № 2 i 3 встановлювалися прилади для фксаци моментiв проходу осей екiпажiв через цi перерiзи. Знаючи вщстань мiж цими прила-дами та час проходу осi мiж ними, встановлю-вали швидюсть руху по'зда.
Для усунення впливу перехщних процесiв, що виникають пiд час руху по'зда по мосту, дослщна дшянка коли на пiдходi була розташо-вана на прямiй на вщсташ понад 940 м вiд сто-яна мосту.
Вимiрювання горизонтальних поперечних сил на дослщнш дiлянцi коли тдходу до мосту проводилися в 10 перерiзах через два шпальних ящики.
Рис. 2. Схема розмщення тензометричних моспв на прогiннiй будовi
Вим1рювання горизонтальних поперечних сил проводилися тд час руху спещально сфор-мованого випробувального по!зда 1 звичайних графшових по!зд1в.
Випробувальний по!зд складався 1з 100 по-рожшх шввагошв, яю рухалися 1з р1зною шви-дюстю вщ 30 до 100 км/год.
Формування випробувального по!зда 1з по-рожшх шввагошв пов'язано з тим, що тд час руху по мосту графшових по!зд1в такого типу були пом1чеш просторов! коливання прогшних будов з надто великими ампл1тудами. Для ви-вчення цих коливань { був сформований випробувальний по!зд, який був використаний { для визначення поперечних сил в систем! «колесо-рейка» на мосту та шдход1 до нього.
Рух випробувального по!зда здшснювався в режим1 тяги, на виб1гу { шдгальмовуванш.
Розрахунки горизонтальних поперечних сил за даними експериментальних вим1рювань ви-конувалися з використанням ПЕОМ.
При цьому були отримаш значення серед-шх, максимальних { мшмальних горизонтальних сил для кожно! ос по!зда.
Отримаш в результат! розрахунюв середш значення горизонтальних сил в перер1зах ре-йок над поперечними балками П1, П3 { П5 тд час руху по мосту випробувального по!зда 1з порожшх шввагошв у режим1 тяги 1з швидю-стю 57,2... 60 км/год для осей 270...400 наведет на рис. 3.
270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 Рис. 3. Графши середшх значень горизонтальних поперечних сил у рейках
Кoлeca piзниx oceй вaгoнiв чинять нeoднa-кoвий вплив нa peйки ^и пpoxoдi чepeз oднi i ri ж пepepiзи кoлiï. У той чac, як oднi кoлeca eкiпaжiв дiють нa peйки з cилoю iG...2G kH, iншi кoлeca eкiпaжiв мoжyть нe чинити бiчнoï ди a6o дiяти з нeвeликoю cилoю пpoтилeжнoгo нaпpямкy. TaK, нaпpиклaд, ^и пpoxoдi 325-ï oci пoïздa чepeз пepepiз нaд пoпepeчнoю бaлкoю П5 бiчнa гopизoнтaльнa cилa дocягae знaчeння 2G kH, a пpи пpoxoдi чepeз цeй пepepiз 327-ï oci бiчнa cилa cтaнoвить 3 kH в пpoтилeжнoмy rn-пpямкy ^a paxyнoк cил тepтя);
У piзниx пepepiзax кoлiï тi ж caмi кoлeca пoïздa no piзнoмy ддать нa peйки, a caмe, якщo кoлeco 369-ï oci пoïздa ^и пpoxoдi пepepiзy нaд пoпepeчнoю бaлкoю П5 (cepeдинa пpoгiннoï бyдoви) дie з cилoю 39,7 kH, то ^и пpoxoдi нaд пoпepeчними бaлкaми ПЗ i ni бiчнa craa вiд цьoгo кoлeca нe пepeвищye 5 KH;
У piзниx пepepiзax кoлiï в зaлeжнocтi вiд ïx poзтaшyвaння no дoвжинi пpoгiннoï бyдoви pi-вeнь бiчниx гopизoнтaльниx етл piзний. ^йб^ льший piвeнь бiчниx cил вiд кoлic пoïздa cno-cтepiгaeтьcя в пepepiзi нaд пoпepeчнoю бaлкoю П5 (cepeдинa пpoгiннoï бyдoви). Цiлий pяд ko-лic y цьoмy пepepiзi cтвopюють бiчнy cray вiд iG kH i бiльшe. У тoй жe чac, в пepepiзi нaд 6a-лкoю ПЗ (чвepть пpoгiннoï бyдoви) бiчнi етли, як пpaвилo, нe пepeвищyють iG kH.
Haйбiльший вплив, як пpaвилo, cтвopюють кoлeca eкiпaжiв пiд чac pyxy пoïздiв з нaбopoм швидкocтi, тoбтo в peжимi тяги. Пщ чac pyxy no мocтy пoïздiв iз пopoжнix пiввaгoнiв iз шви-дкicтю 57,2...6З,З км/гoд нaйбiльшa бoкoвa crn лa дocягaлa вeличини 39,7 kh пpи пpoxoдi кoлic noi^a нaд пoпepeчнoю бaлкoю П5 o^^mo' coтнi oceй. Близькe дo ^oro знaчeння вeличинa бoкoвoï cили (36, i kH) дocягaлa i пpи пpoxoдi чepeз цeй жe пepepiз peröK i дpyгoï coтнi oceй.
Maкcимaльнe знaчeння бoкoвoï roproorna-льнoï отли, якa виниклa в peйкax тд чac pyxy випpoбyвaльнoгo пoïздa no мocтy зi швидкicтю 89 км/год, дopiвнювaлo 53,4 kH.
Пiд чac pyxy no мocтy звичaйниx гpaфiкoвиx пoïздiв iз iGG пopoжнix пiввaгoнiв y peжимi тяги нaйбiльшe знaчeння пoпepeчнoï cили бyлo oтpимaнo для швидкocтi 64,G... 69,5 км/гoд i дopiвнювaлo 55,2 kH.
У paзi yпoвiльнeнoгo pyxy no мocтy випpo-бyвaльнoгo пoïздa iз пopoжнix пiввaгoнiв iз швидкicтю 8i,4...76,2 км/гoд вeличинa бoкoвoï cили в пepepiзi peröK нaд пoпepeчнoю бaлкoю П4 дocягaлa 34,9 kh.
Як виднo iз нaвeдeниx вищe дaниx, щo y вж випaдкax як пiд чac pyxy гpaфiкoвиx no-
ïздiв iз пopoжнix пiввaгoнiв, тaк i ^и pyci ви-пpoбyвaльнoгo пoïздa, пoпepeчнi cили в peйкax дocягaють дocить знaчнoï вeличини, aлe мaкcи-мaльнi знaчeння cил нe пepeвищyють peкoмeн-дoвaнoгo дoпycтимoгo знaчeння iGG kH (зa мщ-нicтю кoлiï).
^и aнaлiзi oтpимaниx y peзyльтaтi eKcneprn мeнтaльниx дocлiджeнь дaниx бyдь-якoï зaкoнo-мipнocтi y змiнi гopизoнтaльниx отл no дoвжинi випpoбyвaльнoгo пoïздa ж вcтaнoвлeнo.
У peжимi pyxy noi^a з yпoвiльнeнням вeличи-ни бiчниx cил в кoлiï мaють мeншi знaчeння, тж тд чac pyxy rni^a в peжимi тяги. Кpiм тoгo, piз-киx змiн вeличин бiчниx cил тaкoж нe виявлeнo.
Пiд чac pyxy no мocтy випpoбyвaльнoгo no-ïздa бiчнi етли, якi зapeecтpoвaнi в кoлiï, мeншi зa cили, щo виникaють y paзi пpoxoдy no мocтy з тaкoю ж швидкicтю гpaфiкoвиx пoïздiв iз no-poжнix пiввaгoнiв. ^й фaкт мoжe 6ути пoв'язaний з тим, щo пpи фopмyвaннi випpoбy-вaльнoгo пoïздa вci вaгoни для moro peтeльнo пiдбиpaлиcя зa cвoïм тexнiчним cтaнoм i oco6-ливo зa cтaнoм кoлicниx nap i вiзкiв.
Bипpoбyвaння пoкaзaли, щo тд чac pyxy пoïздa в peжимi тяги нaйбiльшi вeличини бiч-ниx cил в кoлiï виникaють, як пpaвилo, пpи пpoxoдi eкiпaжaми cepeдини пpoгiннoï бyдoви, a нaймeншi - ^и пpoxoдi кoлicними пapaми пepepiзiв, щo poзтaшoвaнi в чвepтi nporo^.
У paзi yпoвiльнeнoгo pyxy пoïздiв iз пopoж-нix пiввaгoнiв нaйбiльшi вeличини бiчниx cил в pemax виникaють в пpиoпopниx пepepiзax, a мiнiмaльнi, як i в peжимi тяги, пpи пpoxoдi кoлicними пapaми пepepiзiв, щo poзтaшoвaнi в чвepтi пpoгoнy.
Cлiд вiдмiтити i той фaкт, щo гopизoнтaльнi бiчнi етли, якi виникaють в peйкax тд чac pyxy пoïздa no мocтy, дeщo бiльшi зa бiчнi roproorn тaльнi cили в peйкax толи пiд чac pyxy пoïздa m пpямiй дiлянцi пiдxoдy дo мocтy.
Cepeднi вeличини бiчниx cил, щo пepeдa-ютьcя з кoлic та peйки, нa пpямiй дiлянцi толи нe пepeвищyвaлиiG kh.
Haйбiльшa вeличинa бiчниx cил i 5 kH m пpямiй дiлянцi кoлiï cпocтepiгaлacя ^и швидкocтi pyxy пoïздiв 7G...9G км/год.
БШЛЮГРАФМЖЙ СПИСОК
i. Epшкoв О. П. Ocoбeннocти pa6ora peльcoв c кoнтaктными пoвpeждeниями // Tpyды ВИИ-ИЖTa - M.: TpaKcnop^ i967. ВЫП. 264.
Haдiйшлa дo peдкoлeгiï Gi.G4.G3.
