В статье мы расскажем Вам о 8 главных технических моментах, связанных с применением рельсов на железной дороге:
1. Понятие о рельсах и их свойства
2. Рельсы в разных странах
3. Эволюция длин и переход к рельсовым плетям
4. Рельсовые плети
5. Износ рельсов и методы его предотвращения.
6. Химический состав
7. Заключение
Итак, начинаем!
1. Понятие о рельсах и их свойства
Рельсы – основной элемент верхнего строения пути, представляющий собой стальные балки, которые укладываются на шпальную или другие опоры. Назначение рельсов: принятие и передача нагрузки от колес подвижного состава на подрельсовые опоры и направляют колеса подвижного состава; также выступают электрическими проводниками на участках с автоблокировкой и электротягой.
Образуют рельсы обычно двух-ниточный путь, но иногда допускается использование одного рельса.
Соединение происходит двумя способами: специальными скреплениями, либо сваркой (бесстыковой путь).
Свойства, которыми должны обладать рельсы:
1. Достаточная прочность (за счет стали)
2. Большая инертность и сопротивляемость
3. Долговечность
v Высокая твердость
v Износостойкость
v Вязкость
4. Высокая контактно-усталостная выносливость.
Известны рельсы, такие как уголковые, грибовидные, двухголовые, широкоподошвенные. Последние из них используются в настоящее время повсеместно во всем мире.
Чугунные и железные рельсы устарели, их сменили до нашего времени стальные.
2. Рельсы в разных странах
Различия укладки в путь рельсов России и некоторых других стран (указаны в таблице 1) достаточно существенны и подразумевают использование в определении мощности таких характеристик, как:
- масса 1 погонного метра, выраженного в кг,
Качество рельсовой стали.
Таблица 1.
|
Страна |
Вагонные осевые нагрузки, тс/ось |
Тип рельса |
Масса рельса, кг/м |
|
Россия |
23,5 – 24 |
Р65 |
64.72 |
|
США, Канада |
30-35 |
|
65,53 – 69,4 |
|
Европа |
22,5 - 25 |
UJC60 |
60,34 |
3. Эволюция длин и переход к рельсовым плетям
С течением времени в мировом масштабе проводилось увеличение длины рельсов. Небольшой экскурс в историю по так называемой «эволюции» рельсовых длин:
Россия: в XIX веке укладывали рельсы длиной 5,49 м, затем 10,67 м. Более поздние периоды были отмечены удлинением до 12,5 м, позже – 25 м.
США: вначале применялась длина 11,89 м, позже она удвоилась и стала равняться 23,78 м.
Западная Европа. Австрия, Германия: длина в 15 м также удвоилась до 30 м;
Англия, Франция, Италия, Швейцария: увеличение с 18 до 36 м.
Такая тенденция связана со стремлением уменьшить количество стыков, т.к. они сокращают эффективность движения. Поясним: в стыковой зоне образуется добавочное динамическое воздействие на путь, по которому движется состав, несмотря на наличие элементов соединения стыков, таких как накладки, болты, костыли и другие крепежные изделия. Поэтому постепенно стали переходить на рельсовые плети. О них мы и поговорим в пункте 4.
4. Рельсовые плети.
В настоящее время повсеместно внедряется бесстыковой путь, представляющий собой сварные плети длиной от 250 до 800 м, между ними уложены 3- 4 уравнительных рельса длиной каждый по 12,5 м.
Со временем уравнительные рельсы стали не нужны, сварные плети прошли этап удлинения до 3 км (ранее этот отрезок пути – так называемый блок-участок – включал 4 уравнительных рельса).
В настоящее время распространен бесстыковой путь без использования уравнительных рельсов. здесь имеет место два варианта конструкции:
- блок-участки рельсовых плетей в стыковой зоне соединяются электроизолирующими накладками,
- сварка плетей от станции до станции. В этом случае образуются непрерывные сварные плати, путем электроконтактной или газопрессовой сварки на РСП (рельсосварочных предприятиях).
5. Износ рельсов и методы его предотвращения.
Как любой элемент рельсового пути, рельсы подвержены износу, то есть снижению его рабочих свойств, как то:
- коррозия подошвы,
- износ головки,
- поверхностные и внутренние дефекты в самом металле.
Всё это ведет к уменьшению максимально допустимой нормативной наработке тоннажа, пропускаемого по рельсовой нити. В России данные параметры тоннажа вариьируются в диапазоне 600-700 млн тонн брутто на пямых участках железной дороги, а также кривых с R>1000 м; на кривых - 300м < R < 1000м - тоннаж составляет 150-350 млн тонн брутто.
Выделяют технические мероприятия, проводимые для поддержания служебных свойств рельсов и продления их срока службы:
v Периодическое выравнивание головки посредством шлифовки, фрезерования либо срожки поверхности головки с ликвидацией волнообразного износа. Он характерен, когда рельсы испытывают воздействие колёс подвижного состава периодично с чередованием максимальной и минимальной нагрузок.
v Профильная шлифовка рельсов, с помощью поездов со специальным оборудованием. Они формируют ремонтные профили головки.
v Лубрикация, т.е. дозированная смазка боковой рабочей грани наружных рельсов в кривых R<500-600 м с применением лубрикаторов. Они могут быть стационарными, либо установленными на вагонах, дрезинах, локомотивах.
v Замечен факт, что рельсы можно практически полностью восстановить, уменьшим боковой износ (чуть ли не до нуля), благодаря крайне обильной смазке.
6.Химический состав рельсов.
Определяет качество рельсовой стали. В таблице 2 приведены химические элементы и свойства, влияющие на этот показатель.
Таблица 2.
|
Химический элемент |
Влияние на качество рельсовой стали |
|
Углерод, С |
Увеличение прочности при изгибе Увеличение твердости Увеличение износостойкости |
|
Марганец, Mn |
Увеличение твердости Увеличение износостойкости Увеличение вязкости |
|
Кремний, Si |
Увеличение твердости Увеличение износостойкости |
|
Фосфор, P |
Большое содержание фосфора вредит рельсам при низких температурах. Они становятся хрупкими |
|
Сера, S |
Большое содержание серы вредит рельсам при низких температурах. Они становятся красноломкики (при прокате рельсов образуются трещины) |
|
Мышьяк, As |
Повышение усталосной прочности Повышение ударной вязкости Незначительное уменьшение твердости Незначительное уменьшение износостойкости |
|
Ванадий, титан, цирконий V, Ti, Zr |
Микрорегулирующие и модифицирующие добавки, улучшающие структуру и качество стали |
7. Заключение
Тенденции в жд отрасли таковы, что как в России, так и за рубежом идет разработка рельсов без металлических включений, с низким уровнем остаточных напряжений (после проката и правки на заводе), также обладающих прочностными характеристиками, которые исключают появление дефектов контактно-усталостного происхождения.
Если у Вас возникла необходимость в покупке рельсов, как новых, так и с износом, обращайтесь к нам! Мы всегда рады помочь с выбором и поставкой товара.
ООО «Малахит» - надежный поставщик в сфере поставок жд материалов. Мы ценим Ваше время и готовы поставлять лишь качественную продукцию.
Звоните, пишите нам! Проконсультируем и ответим на возникшие вопросы. Наши контакты указаны здесь.