Введение к работе
Актуальность проблемы. Основной задачей железнодорожного трансаорта является бесперебойное обеспечение потребностей в перевозках всех отраслей народного хозяйства страны. Во многом устойчивость перевозочного процесса и безопасность движения зависят от состояния рельсового хозяйства. За последние годы вырос средний вес рельсов до 62,8 нг/пог.м. увеличилась доля термически упрочненных рельсов до 80%, а рельсов I группы до 30. Но вместе с этим надежность рельсового хозяйства снижается из-за недопоставки новых рельсов, в результате чего на грузонапряженных направлениях лежит до 22 тысяч км рельсов, пропустивших сверхнормативный тоннаж и до 10,8 тысяч км дефектных.
Среди дефектов поверхности катания рельсов особое место занимает выкрашивания из-за недостаточной контактно - усталостной прочности металла /дефект II.1-2 в соответствии с классификацией МПС/. Они образуются в рабочей части головки рельса, когда металл под действием знакопеременных: поездных нагрузок работает в зоне ограниченной выносливости. На сети дорог есть участки пути, на которых до 20% рельсов имеют дефект II, из них только 5-Є& заменяется в плановом порядке, остальные дефектные рельсы работают до їапитального ремонта пути или сплошной смены рельсов. Наличие зельсов с контактно-усталостными повреждениями приводит к ослаб-тению прочности свойств рельса из-за уменьшения площади его по-іеречного сечения и появляется опасность излома рельса под поез-юм. Кроме того значительные геометрические размеры дефектов по рійне и глубине не только ухудшают местное динамическое воздейст-дае, но и существенно повышают вероятность вкатывания гребня ко-геса на рельс. В связи с этим возникает вопрос об определении кри-'ериев, по которым долина назначаться замена рельсов с дефектами I и установление их минимальных размеров, при которых эксплуата-
4 ция рельсов безопасна.
Цель работы: Целью работы является установление влияния основных факторов, определяющих интенсивность образования дефектов II и величину их геометрических размеров, а также определение критериев, по которым необходимо назначать немедленную замену. В зависимости от выбранных критериев необходимо определить допустимые размеры выщербин и разработать технологию ремонта рельсов с ними. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
оценка влияния эксплуатационных факторов на повреядаемость рельсов дефектом II;
определение влияния силового нагружения на геометрические размеры выщербин;
экспериментальное исследование прочностных характеристик рельсов с выщербинами и установление влияния геометрических размеров и форм дефектов на их уровень;
разработка методики и определение допустимых размеров дефектов II по условиям недопущения вкатывания гребня колеса на рельс;
экспериментальные исследования по выбору оптимального способа восстановления рельсов с выщербинами и разработка технологии их ремонта в пути.
Научная новизна.. Получены закономерности удельного изъятия рельсов по дефекту II в зависимости от грузонапряженности, кривизны пути и времени года- Показано влияние нагрузок до 270 кН на осі на геометрические размеры выщербин и скорость развития BDT.
Экспериментальная и теоретическая проверка прочности рельсов типа Р65 с выщербинами глубиной до 10 мм показала невозможность излома под поездами рельсов с такими дефектами при существующем уровне нагрузок. Разработана методика и получены зависимости, позволяющие установить предельно-допустимые размеры дефектов II из
условия недопущения внатывания гребня колеса на рельс. Впервые іаучно обоснован и доведен до практического применения способ ре-юнта рельсов с выщербинами газопорошковой наплавкой.
Практическая ценность.. Полученные закономерности влияния іксплуатационних факторов на повреждаемость рельсов дефектами II :озволяют прогнозировать появление контактно-усталостных выкраши-аний на участках пути.
Разработанная методика допустимых размеров дефектов II и про-зведенные расчеты, учитывающие конкретные эксплуатационные усло-ия, дают возможность установить размеры вщербин при которых создается безопасность движения поездов.
Технология газопорошковой наплавки рельсов с выщербинами озволяет восстановить поверхность катания и улучшить прочностные войства рельсов, продлевая срок их службы до нормативного.
Внедрение результатов.. Рекомендации, полученные в результате кспериментальныг и теоретических исследований рельсов с выщерби-ами использовались при разработке нормативно-технической докумен-ации МПС РФ "Каталог дефектов рельсов" БТД/ЦД - 2 - 93.
Технология восстановления поверхности катания рельсов с де-ектами II методом газопорошковой наплавки принята для практичес-эго использования на Красноярской и Восточно-Сибирской железных эрогах.
Апробация работы.. Основные положения диссертации доложены получили одобрение:
на ХП, ХУ иХУШ конференциях сотрудников ИрйИТа и специалиста эксплуатации и строительства железных дорог Сибири и'БАМа / экутск 1987, 1990, 1993 г./;
на научно-технических совещаниях отделения путевого хозяй-гва ВНИИЯГа /Москва 1987, 1988, 1989 г./;
на ХХХУ научно-технической конференции по вопросам путевого хозяйства /Ленинград 1989 г./;
на ХХХУІ научно-технической конференции /Хабаровск 1989 г./
на научно-технических совещаниях рзльсовой лаборатории ВНИИЖТа /Москва 1987, 1988, 1989 г./.
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 9 работ.
Объем работы.. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы. Общий объем диссертации 190 страниц, в том числе 60 рисунков, 19 таблиц, библиография ПО наименований.