Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Состояние вопроса, цели и задачи исследования 8
1.1 Виды железобетонных подрельсовых оснований для стрелочных переводов 8
1.1.1 Плитные железобетонные основания для стрелочных переводов 8
1.1.2 Стрелочные переводы с железобетонными брусьями 13
1.2 Зарубежные конструкции железобетонных брусьев для стрелочных переводов 24
1.3 Цели и задачи исследования 27
Глава 2 Разработка методики расчета и проектирования железобе тонных брусьев для стрелочных переводов 33
2.1 Схемы работы брусьев на стрелочном переводе 33
2.2 Расчетные нагрузки на брусья 40
2.3 Расчет железобетонных брусьев для стрелочных переводов 43
2.4 Распределение нагрузки на брус подкладками рельсовых скреплений 54
2.5 Сравнение результатов расчета брусьев с переменной и постоянной высотой поперечного сечения 58
2.6 Выводы по главе 2 66
Глава 3 Совершенствование конструкции болтового прикрепления рельсов к железобетонным брусьям 67
3.1 Выбор направлений повышения сопротивления болтового скрепления поперечному сдвигу 73
3.2 Разработка технических требований к конструкции полимерных вкладышей 79
3.3 Разработка технических требований к конструкции упорной закладной детали 83
3.4 Испытания болтового скрепления с упорными втулками.. 85
3.5 Выводы по главе 3 95
Глава 4 Исследование шурупно-дюбельного способа прикрепления рельсов к железобетонным брусьям 97
4.1 Взаимодействие шурупа и дюбеля. Разработка технических требований к конструкции шурупа 98
4.2 Разработка технических требований к конструкции и материалу дюбелей 103
4.3 Лабораторные испытания опытных дюбелей на прочность 107
4.3.1 Испытание дюбелей на выдергивание 107
4.3.2 Испытание наотжатие шурупа 117
119
4.3.3 Испытание циклической нагрузкой
4.4 Исследование и лабораторные испытания материала для дюоелеи 122
4.4.1 Испытания на формоустойчивость 123
4.4.2 Испытания на ползучесть 1 п
4.4.3 Испытания на морозостойкость 127
4.4.4 Испытания на старение
4.5 Реализация разработок по шурупно-дюбельному скреплению 130
4.6 Выводы по главе 4
Глава 5 STRONG Эффективность применения железобетонного основания на
стрелочном переводе STRONG 132
5.1 Совершенствование методов расчета брусьев 132
5.2 Применение упорных пластмассовых втулок в скреплениях типа КБ 134
Заключение 137
Список использованных источников
- Плитные железобетонные основания для стрелочных переводов
- Расчет железобетонных брусьев для стрелочных переводов
- Разработка технических требований к конструкции упорной закладной детали
- Лабораторные испытания опытных дюбелей на прочность
Введение к работе
Последние десятилетия характеризовались интенсивным развитием применения в путевом хозяйстве отечественных и зарубежных дорог железобетонных подрельсовых оснований, более долговечных и стабильных в эксплуатации. Наиболее быстрое развитие получили предварительно напряженные железобетонные шпалы, широко применяемые на перегонных и станционных путях.
В отличие от этого, на участках соединения и пересечения путей железобетонные подрельсовые основания до последнего времени в России почти не применялись, за исключением отдельных опытных стрелочных переводов. Между тем именно на этих участках применение железобетонных оснований особенно необходимо. Достаточно отметить, что срок службы в пути деревянных брусьев стрелочных переводов на наших дорогах составляет около 15 лет, в пути постоянно находится 12-13% негодных деревянных брусьев, а поставка брусьев дорогам не превышает 25-30 % от их потребности.
Проблеме создания железобетонных подрельсовых оснований для верхнего строения железнодорожного пути посвящены многие работы как отечественных, так и зарубежных авторов. В то же время более узкий вопрос применения железобетонных оснований в стрелочных переводах изучен менее основательно.
Исследования в этом направлении были выполнены И.В. Амеличевым, В.Ф. Афанасьевым, М.Ф. Вериго, Б.Э. Глюзбергом, Т.Г. Желниным, Л.Г. Кры-сановым, Н.Н. Путрей, В.О. Певзнером, В.В. Серебренниковым и A.M. Тейте-лем во ВНИИЖТе, СВ. Амелиным, В.И. Абросимовым, В.М. Ермаковым, М.П. Смирновым и Л.Н. Фроловым в ЛИИЖТе, В. И. Тихомировым во ВЗИИТе, М.А.. Фришманом, Ю.Д. Волошко, В.П. Гнатенко, В.В. Говорухой, К.В. Мои-сеенко и А.Н. Орловским в ДИИТе, Е.К. Смыковым в БелИИЖТе, Б.А. Евдокимовым, В.Е. Жигаревым и др. в Промтрансниипроекте, В.М. Кольнером, А.А. Чотчаевым в во ВНИИжелезобетоне и специалистами других организаций.
В результате комплекса исследований установлено, что наиболее целесообразным видом оснований для стрелочных переводов являются железобетонные брусья. Возникла необходимость определить конструкцию этих брусьев для производства на отечественных заводах железобетонных шпал. Сложность решения задачи заключалась в том, что каждый брус стрелочного перевода отличается от всех других брусьев условиями крепления к нему металлических элементов перевода, геометрическими размерами и спецификой работы под поездной нагрузкой. Множество типоразмеров брусьев представляет большие трудности для разработки их конструкции и организации промышленного производства.
Исследования, результаты которых изложены в настоящей работе, дают обоснование требований к железобетонным брусьям, методике разработки их конструкции, совершенствования действующих брусьев и созданию новых конструкций.
Важным этапом этих исследований является - разработка практической методики расчета и проектирования новых брусьев для различных видов стрелочных переводов, обоснование и выбор на ее основе наиболее целесообразной конструкции железобетонных брусьев для отечественных железных дорог.
В этой части исследований их новизной и принципиальной особенностью является доказательство целесообразности изготовления переводных железобетонных брусьев с переменным по длине бруса поперечным сечением, что обеспечивает необходимую их трешиностойкость при меньшем расходе основных материалов по сравнению с брусьями постоянного сечения.
При выполнении этих исследований разработана новая методика расчета длинномерных переводных брусьев переменного сечения на упругом основании с использованием метода сечений, при котором расчет длинного бруса сводится к расчету системы коротких простых балок.
Результаты исследований были использованы при выборе типовой конструкции переводных брусьев, а также реализованы при разработке первого в
Российской Федерации стандарта на предварительно напряженные железобетонные брусья для стрелочных переводов.
Разработанная методика расчета брусьев используется при разработке конструкторской документации на все новые конструкции железобетонных брусьев.
Другим этапом исследований была разработка способов совершенствования конструкции прикрепления рельсов к железобетонным переводным брусьям, повышающих сопротивление конструкции действию поперечных сил и стабильность ширины колеи, а также улучшающих качество изготовления железобетонных брусьев и шпал.
В работе исследованы два направления решения поставленной задачи: совершенствование существующего болтового скрепления и использование шурупно-дюбельного прикрепления.
Совершенствование болтового скрепления осуществлялось в двух направлениях:
применение пластмассовых вклады шей-пустотообразовател ей, обеспечивающих точность размеров болтовых каналов, повышающих стабильность ширины и качества формования подрельсовых частей брусьев;
применение упорной закладной детали (втулки) из полимерного материала, вставляемого между стержнем закладного болта и бетонной стенкой болтового канала в брусе. Втулка надевается на болт и служит упором для стержня болта в верхней части болтового канала при передаче поперечных сил на бетон, не подвергая стержень изгибу.
Применение шурупно-дюбельного прикрепления рельсов и стрелочных подкладок к железобетонным брусьям также может повысить сопротивление рельсовой колеи действию поперечных сил в пределах перевода. Шуруп, заключенный в дюбель из прочного полимерного материала, может воспринять' значительные поперечные силы. Малые поперечные размеры пластмассового дюбеля позволяют разместить два дюбеля в одном поперечном сечении бруса и
тем самым вдвое увеличить сопротивление скрепления действию поперечных сил по сравнению с закладным болтом, для установки которого в брусе требуется значительное свободное пространство между напряженной арматурой.
Исследованы причины неудачного применения шурупно-дюбельного прикрепления рельсов к железобетонным шпалам в 1960-70 годах и в новую конструкцию шурупа и дюбеля внесены изменения, предусматривающие обеспечение их работоспособности даже при выполнении работ по выправке пути по уровню на прокладках.
Расчетом и прямыми лабораторными испытаниями по разработанной методике определены требования к материалу дюбеля, исходя из обеспечения необходимого сопротивления срезу и смятию резьбы дюбеля при вытягивании из него шурупа. Разработаны конструкции шурупа и дюбеля, оформленные авторскими свидетельствами на полезную модель.
Опытные конструкции дюбелей из различных полимерных материалов были испытаны на сопротивление вытягиванию шурупа, на формоустойчивость при действии повышенных температур при изготовлении брусьев, на ползучесть, морозостойкость, тепловое старение.
По совокупности результатов этих испытаний в качестве материала дюбелей рекомендован армлен - полимерный материал на основе полипропилена, армированного стекловолокном.
Разработанные конструкции дюбелей из армлена приняты Департаментом пути и сооружений МПС для проведения полигонных и эксплуатационных испытаний железобетонных шпал типа ШЗ-Д с бесподкладочным скреплением ЖБР-65Ш.
Работа выполнена в Федеральном государственном унитарном предприятии Всероссийском научно-исследовательском институте железнодорожного транспорта в период 1999- 2003 г.г.
Плитные железобетонные основания для стрелочных переводов
На первом этапе исследований в нашей стране основное внимание было уделено разработке и испытанию подрельсового основания для стрелочного перевода из сборных железобетонных плит. Впервые разработка такой конструкции была выполнена в 1960 г. в отделении пути ЦНИИ МПС (ВНИИЖТ) И.В.Амеличевым, Г.И.Иващенко и В.Ф.Афанасьевым [4].
Проекты стрелочного перевода по техническому заданию ЦНИИ МПС разрабатывались проектными организациями: металлические части - ПТКБ ЦП МПС, а железобетонные элементы и оснастка для их изготовления - институтом Гипропромтранс строй.
Первые комплекты железобетонных плит были изготовлены в 1961 году на Киевском заводе ЖБШ под стрелочный перевод типа Р50 марки 1/11 с шу-рупно-дюбельным креплением подкладок типа К-2. Комплект состоял из 25 прямоугольных плит с постоянной толщиной и длиной вдоль оси пути. По размеру поперек пути плиты делились на три группы: 2800, 3600 и 5100 мм. Позднее аналогичные плиты были изготовлены и для переводов типа Р65 марки 1/11.
В продольном направлении плиты армировали высокопрочной предварительно напряженной проволочной арматурой диаметром 5 мм периодического профиля, а в поперечном направлении - стержневой арматурой диаметром 10 мм из стали Ст.5. В плитах были забетонированы деревянные дюбели, расположение которых в каждой плите было индивидуальным в зависимости от типа и схемы перевода.
Шиты укладывали на двухслойное щебеночное основание. Нижний слой толщиной 35 см из щебня фракций 25-70 мм, уплотненный шагающим виброуплотнителем. Верхний слой толщиной 4-5 см из мелкого щебня фракций 7-25 мм, спланированный без уплотнения. Укладку плит производили путеукладочным краном.
Общий вид перевода показан на рис. 1.1, а схема раскладки плит — на рис. 1.2.
Всего за период с 1961 по 1963 годы было уложено 45 стрелочных переводов на плитах, в том числе на дорогах: Юго-Западной, Приднепровской, Белорусской, Московской, Донецкой и на Экспериментальном кольце ЦНИИ МПС.
Опытная эксплуатация стрелочных переводов на железобетонных плитах показала, что они обладают большей стабильностью в плане и меньшими осадками по сравнению с переводами на деревянных брусьях. Преимущество плит состояло также в меньшем проникновении засорителей в балластный слой и возможности их уборки с пути при наличии повышенных площадок плит в местах скреплений. В то же время опыт эксплуатации первых переводов на плитах сразу показал, что прикрепление подкладок двумя шурупами, завинчиваемыми в деревянные дюбели, совершенно неприемлемо из-за быстрого расстройства ширины колеи, износа и разрушения дюбелей и излома шурупов.
В связи с этим в 1964 году в конструкцию стрелочных переводов на плитах был внесен ряд изменений. Было предусмотрено применение болтового рельсового скрепления типа КБ с двухвитковыми пружинными шайбами или упругими клеммами. Опорные площадки рельсовых и стрелочных подкладок подняты по высоте, а в самих площадках сделаны углубления в бетоне для размещения резиновых прокладок и возможности передачи поперечных сил от подвижного состава на бетон плитного основания.
Главным недостатком переводов с плитным основанием в эксплуатации была сложность выправки пути по уровню и ширины колеи по направлению в плане.
Было отмечено также значительное число плит с дефектами в виде трещин, в основном, поперек пути, возникших в начальный период их эксплуатации. Причиной возникновения трещин было нарушение плоской формы плит при их изготовлении и не равномерность планировки и уплотнения балластного основания перед их укладкой.
Недостатком плитного основания являются также технологические трудности при укладке плит и их замене в случае выхода из строя, а также необходимость создания специальных технических средств для выполнения выправки перевода в плане и профиле.
Все эти обстоятельства привели к тому, что несмотря на улучшение конструкции скрепления стрелочные переводы на сборных железобетонных плитах не получили дальнейшего развития и применения на отечественных железных дорогах.
На зарубежных дорогах, по отдельным сообщениям, укладывались стрелочные переводы на основании из монолитных железобетонных плит. Для этого металлические детали стрелочного перевода вначале монтировали на коротких железобетонных блоках или брусьях, которые раскладывали в пути на месте укладки перевода. Затем все блоки бетонировали в общую монолитную плиту.
Стрелочные переводы на железобетонных брусьях Другим вариантом основания под стрелочные переводы являются железобетонные брусья. Основные преимущества железобетонных брусьев по сравнению с плитным основанием: возможность укладки их типовыми путевыми машинами; существенно меньший расход материалов; возможность выправки просадок и перекосов пути в плане и профиле подбивкой на балласте; их массовое изготовление на действующих заводах железобетонных шпал; возможность замены и обслуживания поврежденных брусьев в процессе их эксплуатации.
По всем этим соображениям железобетонные переводные брусья находят все более широкое применение, как на отечественных, так и на зарубежных железных дорогах.
Расчет железобетонных брусьев для стрелочных переводов
Железобетонные шпалы обычно рассчитывают как балки конечной длины на упругом основании (по Винклеру), реакция которого (q) пропорциональна величине прогиба (у) балки: Ч = С-У, (2.9) где С - так называемый «коэффициент постели», характеризующий упругие свойства основания.
Этот метод расчета, как и всякий другой имеет условности и допущения, в той или иной мере схематизирующие действительное взаимодействие балки с основанием. Одной из таких условностей является принятие упругой связи с основанием не только при прогибе балки вниз, но и при выгибе ее вверх, что в действительности обычно отсутствует. Как показали многочисленные испытания железобетонных шпал в лабораторных условиях на специальных установках, воспроизводивших работу шпал в пути [71,72], достаточно близкая сходимость расчетных результатов с экспериментальными наблюдается, если изгиб балки происходит в зоне ее положительных прогибов и отрыв балки от основания отсутствует. При этом случае были получены близкие результаты сравнения значений напряжений и прогибов, полученных расчетом и непосредственно измеряемых. Такое соответствие наблюдается при испытании сравнительно коротких балок (или их отдельных участков), когда соотношение А=— между длиной (Л) О балки (или ее участка) и характеристикой относительной жесткости основания и балки (S), измеряемой в единицах длины, находится в пределах от 0,5 до 2,5, где Щ., (2.10) Е - модуль упругости материала балки, кг/см2, J - момент инерции сечения балки, см4, Ь - ширина балки понизу, (см), С - коэффициент постели основания кг/см3, К таким коротким балкам относятся железобетонные шпалы или отдельные участки длины этих шпал (подрельсовых частей и средней части при постоянном поперечном сечении этих участков).
Для переводных брусьев, имеющих значительно большую длину, чем шпалы, указанное выше условие обычно не выполняется.
Расчет шпал как балок конечной длины на упругом основании выполняют обычно с использованием метода начальных условий [74], по которому все силовые и геометрические факторы в сечениях по длине балки выражают через такие же факторы в ее начале. Расчет по этому методу балок, имеющих постоянное поперечное сечение по длине, прост, удобен и дает, как указано выше, приемлемую сходимость с результатами испытаний. Следует, однако, отметить, что все расчеты требуют надежного обеспечения вычислительной техникой, особенно с увеличением длины балок.
Одним из вопросов настоящей работы является исследование целесообразности применения брусьев не с постоянным, а со ступенчатым изменением поперечного сечения по длине бруса. Расчет балок с переменным поперечным сечением по методу начальных условий резко увеличивает трудоемкость, т.к. при каждом изменении сечения возникает необходимость расчета новой балки с новыми начальными условиями, определяемыми только на последнем этапе вычислений. Снижается точность и достоверность расчетов. Поэтому методика расчета балок на упругом основании по методу начальных параметров не целесообразна для расчета переводных брусьев с переменным поперечным сечением
Для решения поставленной задачи в настоящей работе был применен другой способ расчета балок на том же упругом основании с гипотезой коэффициента постели, но без применения метода начальных условий, а с использованием метода сечений, применяемого в строительной механике.
Способ расчета балок на упругом основании с использованием метода сечений был детально разработан A.M. Овечкиным [57]. Для расчета путевых конструкций этот метод не применялся, хотя для сложных конструкций с переменным поперечным сечением он очень эффективен.
По этому методу балка любой длины с постоянным или переменным сечением по длине, с различными условиями опирання, симметричным или несимметричным загружением внешними силами в любых точках балки, может быть представлена в виде системы многих элементарных балочек, связанных между собой внутренними изгибающими моментами и поперечными силами, отражающими фактическую неразрывность всей балки (рис. 2.5).
Каждая элементарная балочка имеет постоянное по ее длине поперечное сечение, упругое основание с неизменным коэффициентом постели и рассчитана на действие одного изгибающего момента (М) и одной поперечной силы (Q или / ), приложенных на конце балки.
Применяя этот метод для расчета переводного бруса мысленно разрезают брус в местах приложения внешних вертикальных сил Р\ тл Рг ив местах изменения поперечного сечения на ряд элементарных балочек (см. рис. 2.5). В местах разрезов прикладывают внутренние изгибающие моменты М; и поперечные силы Qjt взаимно уравновешивающие друг друга.
Таким образом, расчет длинного бруса с переменным поперечным сечением сводится к расчету системы коротких простых балочек, достоверность расчетов которых уже проверена ранее.
Разработка технических требований к конструкции упорной закладной детали
После решения вопросов по конструкции вкладышей были проведены исследования по разработке технических требований к конструкции упорной закладной детали - втулки из полимерного материала, вставляемой между стержнем закладного болта и стенкой бетонного канала в теле бруса или шпалы. Упорная втулка должна воспринимать основную часть горизонтальной поперечной силы от подвижного состава, передавать ее непосредственно на бетон шпалы в верхней части болтового канала и служить упором для стержня закладного болта. Закладной болт, участвуя в восприятии поперечной силы, не должен подвергаться значительному изгибу.
В типовом скреплении КБ закладной болт свободно проходит в отверстиях подкладки и упорной прокладки. Растягивающие напряжения в стержне болта возникают только от затяжки гайкой, а также от внецентренного контакта с закладной и пружинной шайбами. Изгибные напряжения в стержне болта возникают лишь при большом смещении подкладки и давлении ее на болт при ослабленной его затяжке. Поэтому излом закладных болтов в скреплении КБ на железных дорогах практически отсутствует.
При разработке модели упорной втулки необходимо было обеспечить нормальные условия работы на изгиб стержня закладного болта при действии на него горизонтальной поперечной силы, передаваемой подкладкой и упорной втулкой.
Для уменьшения изгибающих напряжений в стержне болта необходимо, чтобы изгибающий момент в нем от действия поперечных сил был минимальным. Как показано ниже на рис. 3,8, это достигается при наименьшем расстоянии от точки приложения поперечной силы Н (середины толщины подкладки) и серединой высоты той части упорной втулки, которая непосредственно входит в канал бруса и контактирует с бетоном. Этому условию соответствует расположение упорной втулки у самого верха болтового канала в брусе или шпале.
Для раздельного скрепления поперечные размеры упорной втулки определяются тем, что при установке она должна входить в отверстие в типовой металлической подкладке скрепления КБ при существующих размерах этого отверстия. Большая сторона отверстия в подкладке КБ направлена поперек оси шпалы или бруса, т.е. перпендикулярно действию поперечной силы, что и определяет размер упорной втулки по ширине в направлении действия поперечной силы.
Высота упорной втулки и площадь контакта ее с бетоном определяются прочностью полимерного материала втулки.
Если исходить из размеров существующих подкладок скрепления КБ (толщина и размеры отверстий) и принять размеры упорной втулки, указанные на рис. 3.4, то площадь контакта упорной втулки с бетоном составит 4,4x4,0 = 17,6 см2. При величине поперечной силы Н = 5000 кг, установленной в технических требованиях ЦПТ-1-86, и без учета сопротивления сдвигу по прокладке напряжения сжатия по поверхности контакта втулки с бетоном могут составлять 5000: 17,6 = 286 кгс/см2, что вполне приемлемо и для бетона и для многих современных полимерных материалов.
В направлении действия поперечной силы (вдоль оси шпалы или бруса) упорная втулка предложена несимметричной. Толщина упорных стенок различна. Это облегчает установку втулки в совмещенные отверстия подкладки и шпалы, а также в некоторых пределах дает возможность производить регулировку ширины рельсовой колеи поворотом упорной втулки на 180.
Кроме требований по прочности на сжатие полимерный материал должен обладать формоустойчивостью и прочностью при плюсовых и минусовых температурах, указанных выше (см. стр. 30 ), возникающих при изготовлении и эксплуатации шпал или брусьев.
В необходимых случаях, например, при использовании упорных втулок в шпалах на участках с автоблокировкой без изолирующих втулок) к ним могут предъявляться требования по электрическому сопротивлению.
Исходя, из всех этих условий была разработана модель узла скрепления типа КБ для брусьев и шпал с упорной пластмассовой изолирующей втулкой, представленная на рис. 3.8, и модель упорной втулки (рис.3.9). Модель узла скрепления включает в себя пластмассовый вкладыш (см. рис. 3.6), забетонированный в брусе при его формовании, и упорную изолирующую втулку, вставляемую в отверстие подкладки и канал бруса при сборке скрепления. В скреплении типа КБ размеры упорной втулки сильно ограничены размерами отверстия в подкладке. Эффективным может быть применение упорных втулок в бесподкладочных болтовых скреплениях (например, ЖБР, БПУ), где эти ограничения снимаются.
Лабораторные испытания опытных дюбелей на прочность
Взаимодействие шурупа и дюбеля в железобетонном брусе или шпале принято таким же, как взаимодействие болта и гайки в резьбовом соединении.
Болт, затянутый гайкой в резьбовом соединении, способен обеспечить восприятие значительных горизонтальных усилий на сдвиг как от плотного сжатия и повышения трения между сдвигаемыми плоскостями, так и от включения в работу на сдвиг стержня болта. При этом в стержне болта возникают только растягивающие напряжения от силы затяжки болта.
При частичном вывинчивании болта из гайки и передаче на него горизонтальных усилий не только снижается сопротивление сдвигу из-за уменьшения сжатия и трения сдвигаемых плоскостей, но и возникает изгиб стержня болта. Изгибные напряжения способны вызвать излом стержня болта в наиболее слабом сечении по его резьбе.
Как указано в 1-й главе, ранее выход типовых шурупов в пути с железобетонными шпалами тоже связан с изломом их в зоне резьбы, где рабочий диаметр стержня шурупа уменьшается с 24 до 15 мм. Излом шурупов вызван изгибом их под действием поперечных сил, приложенных через подкладку к верхней части шурупа, и отсутствием упора и поддержки этой части шурупа со стороны дюбеля и шпалы.
Другим недостатком применяемых в настоящее время шурупов является то, что их головка не унифицирована с болтовым вариантом прикрепления подкладки к железобетонному основанию. Так, например, головка немецкого шурупа оформлена в виде усеченной четырехугольной пирамиды имеющей в основании прямоугольник, а отечественный шуруп имеет в основании квадрат. Конусность пирамиды приводит к проскальзыванию ключа при завинчивании и вывинчивании, притуплению его углов. При обращении с таким шурупом требуются специальные ключи, а при применении механических гайковертов потребуются дополнительные специальные насадки. Всех этих недостатков можно избежать, если запроектировать головку шурупа в виде обычной шестигранной гайки унифицированной с головкой болтов в болтовом скреплении. Такая возможность была проанализирована и реализована в варианте конструкции шурупа, представленном на рис, 4.1.
Наиболее неблагоприятные условия для работы шурупа возникают при выправке пути с помощью прокладок с вывинчиванием шурупа на высоту выправки. В этом случае верхняя часть резьбы типового шурупа выходит из зацепления с резьбой дюбеля, между шурупом и дюбелем образуется зазор и происходит изгиб шурупа в зоне резьбы.
Для обеспечения правильного взаимодействия шурупа и дюбеля необходимо выполнение главного требования, чтобы при выправке пути по уровню и вывинчивании шурупа на всю высоту подъемки сохранялся контакт между стержнем шурупа и внутренней стенкой дюбеля, т.е. чтобы резьба шурупа не выходила из дюбеля.
Для выполнения этого требования необходимо:
1) По конструкции шурупа - не меняя длины и параметров резьбовой части шурупа, определяемых усилием затяжки, увеличить длину подголовочного цилиндрического участка стержня шурупа на расчетную величину подъемки в 20-25 мм, установленную техническими требованиями ЦП 1-86 на проектирование рельсовых скреплений.
2) По конструкции дюбеля:
а) увеличить длину верхнего цилиндрического без резьбы участка внут реннего канала дюбеля до такого значения, чтобы вывинчивание шурупа на всю высоту подъемки при выправке пути не приводило бы к выходу резьбовой части стержня шурупа из канала дюбеля;
б) параметры резьбы во внутреннем канале дюбеля должны соответство вать параметрам резьбы шурупа.
Этим требованиям удовлетворяет новый шуруп (рис.4.1), разработанный совместно с ПТКБ ЦП МПС. В этом шурупе длина подголовочного цилиндрического участка стержня шурупа увеличена с 40 мм (у стандартного путевого шурупа) до 65 мм. Для повышения сопротивления выдергиванию и с учетом более прочного материала дюбеля в новом шурупе при сохранении высоты зуба увеличен угол наклона профиля резьбы до 35 против 22 в стандартном шурупе. Это увеличило поверхность контакта резьбы шурупа с дюбелем на 13%. Кроме того применена головка, имеющая форму гайки закладного болта, чтс позволяет использовать для завинчивания шурупов типовые гайковерты. Конструкция шурупа утверждена ЦП МПС (ЦП 54).
Разработанная на основании этих принципов новая конструкция дюбеля из полимерного материала показана на рис. 4.2. Особенностью этого дюбеля является то, что размеры внутреннего канала по длине верхней цилиндрической без резьбы, средней конической с началом резьбы на ней и нижней цилиндрической с резьбой соответствуют аналогичным участкам шурупа.
