Спосіб зниження маси трамвайної колії та пристрій для його реалізації

1 Спосіб зниження маси трамвайної коли, що включає операції по обробці, віброгасінню, енер гопоглинанню, зміну геометрії рейки, який відрізняється тим, що в процесі зниження маси змінюють деформативність баласту, створюють попереднє напруження та додаткову жорсткість коли 2 Пристрій для зниження маси трамвайної коли, який містить рейки, стики, накладки, болти, шпали, баласт, який відрізняється тим, що він виконаний у вигляді рейки, армованої стержнем високої МІЦ Винайдення відноситься до будівництва залізничних та трамвайних колій, до захисту будов від вібраційних транспортних і промислових навантажень та струсів Відомий спосіб прокладки "м'яких" трамвайних колій украінсько-чешського підприємства З метою зменшення вібрацій, шуму, та зниження маси (зв'язаних з деформативністю), спосіб передбачає зміну геометрії рейки Недоліком способу є відсутність можливості зменшення реального навантаження деталями трамвайної коли Впровадження способа потребує на заводах зміни розмірів виливниць, технології прокату, прокладки рейок Відомий спосіб амортизації стиків рейок при експлуатації трамвайних колій, зв'язаний із зміною жорсткості рейок - прототип-способа [1] В процесі амортизації /при збереженні маси/ стиків проводять регулювання власних та вимушених коливань, при цьому досягають зменшення ударних вібрацій шляхом зміни д ефо р мати в н ості і жорсткості амортизатора, під пружинистих рейок у стиків оточуючим їх поглинаючим матеріалом Недоліком способу є неможливість заміни одних деталей іншими, зменшенню їх КІЛЬКОСТІ І обробці та зменшенню маси у деталях коли, баласту, відсутність можливості розбалансуванню частот природних та вимушених коливань, спільних трудовитрат В основу пропонуючого способу зниження маси трамвайної коли поставлена задача - шляхом зміни віддалення між шпалами з одночасним збільшенням жорсткості рейки, що забезпечує зменшення КІЛЬКОСТІ шпал, накладок, прокладок, болтів, гайок, зниження маси елементів коли, збереження величини прогину рейки та стабілізацію напруженості у баласті Поставлена задача вирішується тим, що у способі зниження маси трамвайної коли, включаючий операції по обробці, віброгасіння, енергопоглинання, зміну геометрії рейки, згідно винаходу, у процесі зниження маси збільшують віддалення між шпалами, створюють попередньо напруження і додаткову жорстокість коли, зменшують витрати матеріалів, витрати за працю, рівень звукової потужності у dB Одночасно зміна віддалення між шпалами, створення попередньо напруження у рейках (обтиснення площі) приводить до зменшення будматеріалів, витрати на працю, ударних вібрацій, у досягненні стабілізації, плавності проходження вагонів, до поступового зниження напруженості у баласті під шпалою НОСТІ, споряджений анкером, розміщеним у ПІДОШВІ рейки, у зазорі стику, при цьому він утримує шпали, відстань між якими збільшено Відомо пристрій рейкового скріплення для пересувних рейкових доріг із залізобетонною підребровою основою, включаючий прокладки, рейки, накладки, болти, залізобетонної основи (Шустов А А Ас №527375, Е01В9/02, 1976) З'єднання придатне для стрілочних переводів, характерне установкою ізольованих стиків та збільшенню маси за рахунок розмірів підрейкового путі Недоліком пристрою це є неможливість змен ю (О ю 59645 шити КІЛЬКІСТЬ елементів скріплення, недостатня жорсткість з'єднань, неможливість використання автоматичної складальної лінії /ЗЛХ-800/, механізації процесу зборки і обробки, підгонка ланок Найбільш близьким технічним рішенням, вибраним як показник прототипу, є пристрій для кріплення рейок до залізобетонної шпали - прототип пристрою [2] Пристрій має рейку з отворами, стик, залізобетонну шпалу, болти для закріплення, автоматичні скоби, стикувателі системи Бодрова Рейка кріпиться до шпали при допомозі скоби із загнутими краями, схоплючуючими підошву (маємо деяку економію сталі) У свою чергу скоби закріплюються при допомозі болтів до шпали Зміщенням осі шипів автоскоб досягається необхідний розмір зазорів між рейками Недоліком пристрою є недостатня жорсткість зазору між стиками, відсутність завчасно створеної напруженності рейки, густе розміщення шпал, великий розхід маси рейкової коли, велика трудомісткість осі шипів автоскоб В основу пропонуючого пристрою для реалізації способа поставлена задача - вибір раціонального розміщення шпал, зменшення їх КІЛЬКОСТІ, створення завчасної напруженності у рейках, що забезпечує підвищену жорсткість (деформативність - прогиби) на ділянкахрейки між шпалами, зниження витрат матеріалів та трудозатрат, зменшення шуму (гуркіт) при проїзді вагонів Поставлена задача вирішується тим, що у пристрої для зниження маси коли є рейки, стики, накладки, залізобетонні шпали, баласт, ВІДПОВІДНО винаходу, воно виконано у вигляді рейки, армованої високотривким стержнем, спорядженим анкером, розміщеним у ПІДОШВІ рейки, у зазорі стику, при цьому воно має шпали, відстані між якими збільшено Наявність завчасного напруження рейки дає можливість збільшити жорсткість (знизити деформативність) коли, зберегти допустиму напруженість у баласті під шпалою, дає можливість надто суттєво скоротити витрати будматеріалів та трудозатрат у цілому При цьому зазори між рейками будуть знаходитись в межах допустимих границь Для рейок довжиною 12,5м при температурі від плюс 20°С до мінус 20°С допуски знаходяться від 7,5мм до 12,0мм, для рейок довжиною 25м при температурі рейок від плюс 20°С до мінус 20°С від 7,5мм до 18,0мм На фіг 1 показано пристрій коли а) - план, б) вид по 1 - 1 (фіг 1 а), з показом розтягуюче зусилля Nt у рейці від дії температури, реактивного зусилля N sp - обтиснення, вертикального зусилля Р, яке розвивається колесом, в) - розріз рейки з арматурним стержнем, г) - аксонометрія участка рейки з анкером (з можливістю різної модифікації) На фіг 2 показані а) - епюра напружень у баласті при віддаленні між шпалами І_=50,5см, б) - епюра напружень у баласті при віддаленні між шпалами І_=151,5см Пристрій розміщено на баласті (основа - щебінь, товщиною до 35см) 1 має типову залізобетонну шпалу 2 з отворами для кріплення накладок, рейка 3 з завчасно напруженою арматурою 4 з анкером, прокладку 5 з болтами, епюру напружен ня 6 під шпалами, відстань між якими рівної L, епюру напруження 7 під шпалами, відстань між якими рівно 3L Для не затемнення на фігурах не показані накладки, болти, заповнення анкерного пройому при монтажу, контррейки, горизонтальні і вертикальні динамічні зусилля та ІНШІ деталі Відомо, ЩО КОЛИВНІ пронеси характеризуються частотами, амплітудами, величиною вертикального осідання, прогинаннями, деформаціями та напруженістю у матеріалах ВІДОМІ два основних метода розрахунку залізничних колій Перший (енергетичний) базується на законі рівності ЗОВНІШНІХ і внутрішніх сил на деформованій ДІЛЯНЦІ вигинаючого стержня (рейка, шпали, балки як днище резервуара), другий як рейко-шпальна решітка при визначенні поздовжньо-поперечного згибу у горизонтальній плоскості розглядається як балка, розміщеної на суцільній пружній основі Для балки кінцевої довжини, загруженої на початку координат х, у силою Р (фіг 1 б) прогибу, кути повороту, моменти згибу та поперечні сили визначаються рівняннями р.е-ш( р У = ^-(smax + cosax) = /1/ 8Ela J P. є" 0 * Р u1 У = •Лз — SinaX = — /4a) i Q = Eiy " = -0,5Pe" aX COSaX =-0,5Рл 2 , /З/ /4/ ДЄ Ti = e " a X ( s i n a X + C O S a X ) , тн = e " a X ( C 0 S a X - S i n a X ) , aX т і 2 = e~ COSaX, •n3=e~ /5/ rV Числові значення функцій Ціммермана т|,тіі Лг.Лз. в залежності від величини а х приводяться у посібниках по розрахунку балок на пружній основі Максимальні величини параметрів отримуються ПІД Р, ТОбТО При Х=0, Т|=1, Т|1=Т|2=1, К=(80150)МПа для бетонної основи = Р/4а, /6/ Обчисленню підлягає розтягуюче зусилля у рейці від температури Реактивне зусилля від попереднього напруження /обтиснення/ у рейці рівно N s p = a s p • A s /8/ Вертикальне напруження (тиск у Мпа) від дій Q=-0,5P у баласті визначається по формулі /9/ 1=1 У формулах /6/ - /9/ визначено a s =12 10 /°С, уОі - надійність по ґрунту, І_р - довжина рейки, 59645 строю по порівнюванню з базовими та іншими технічними рішеннями приблизно на 2/3 дозволяє зменшити масу рейкової коли фіг 2), a s - коефіцієнт ЛІНІЙНОГО розширення, а Крім того пропонуючий спосіб дозволяє прийнятий по СН і П 2 02 01 83 - знизити об'єми земляних робіт на 50% (у Розподілення під шпалою максимальних напрототипі маса прийнята за 100%), пружень у баласті проходе по параболічному за- знизити масу металовиробів на 20%, щебеню кону під кутом 60° (Шахунянц Г М ) - на 30%, Напруження 1/3 величини від максимальних - скоротити строки будівництва у 1,5 разів за досягають у баласті трамвайної коли на глибині рахунок зниження перевозок земляних мас, 20-25см Збільшення розміру відстані між шпала- знизити загальну трудоємкість на 20% за рами до ЗІ_=1,5м незначно впливає на величину а і р , хунок амортизаційних розходів, економії пального, індустріалізації процесів монтажу на глибині 40см (1,5Н) відбувається остаточне Пропонуючий спосіб відноситься до більш випогашення напруженості (фіг 2 б) соким промисловим технологіям і може бути викоСумісні взаємодії направлених один до одного ристаним при любих динамічних діях (у тому числі зусиль Nt і N sp (фіг 1 б)розвантажують рейку сейсмічних) у широкому спектрі частот, особливо /індоли створюються викид і вигин полотна вверх/, при наявності небезпечних для споруд низьких при цьому при проїзді вагонів значно зменшуються частот напруженість у баласті під шпалами Джерела інформації Попередню напруженість, а також заповнення 1 Соловьев Г П О распределении давления анкерних прорізів рейок проводять на заводах под шпалой на пролетных строениях с ездой на Нормальні зазори у стиках установлюють при добалласте / Труды МИИТ, 1968 Вып 279 помозі приладу ПМС-62 одночасно з укладанням 2 Кравченко Н Л - Устройство для крепления відрізків Рей-ко-шпальна решітка укладається при рельса к железобетонной шпале А с СССР допомозі шляховкладаючих кранів УК-25, слой №484202, кл С04Б25/02, 1975 щебеню ущільнюється в основному під шпалами Використання пропонуючого способу та приAs A, Am, - площа ВІДПОВІДНО арматури, рейки, шпали ( а і р - напруженість від власної ваги ґрунту, Комп'ютерна верстка Л Ціхановська Підписано до друку 06 10 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна