Влияние новых рельсорезных абразивных машин на качество железнодорожного пути при его ремонте и текущем содержании Хрущев Антон Сергеевич

Введение к работе

Транспортные и транспортно-технологические системы страны, ее регионов и городов с рельсовыми путями даже при весьма интенсивном развитии автомобильного, трубопроводного и авиационного транспорта все равно принимает на себя большую часть нагрузки при перевозке разнообразных грузов. Это существующее сегодня положение обещает сохраниться еще в течение долгого времени.

Наиболее ответственным и требующим больших затрат элементом, от надежности и состояния которого в первую очередь зависит безопасная и бесперебойная работа промышленных, городских и магистральных рельсовых путей, является рельсо шпальная решетка. Расход металла на железнодорожные рельсы весьма велик. В одни только главные пути железнодорожных линий России уложено около 25 млн. тонн стали. Если сюда добавить пути станционные и промышленные, то суммарное количество рельсовой стали, вложенной в железные дороги в целом, приблизится к 50 млн. тонн, не считая путей трамвая и метрополитена.

Для нужд путевого хозяйства, для того, чтобы обеспечить поддержание рельсовой колеи в нормальном состоянии, ежегодно требуется свыше 3 млн. тонн новых рельсов. Очевидно, что ежегодная выплавка такого количества рельсов требует колоссальных капиталовложений. Поскольку проблема обеспечения путевого хозяйства новыми рельсами в таких количествах вряд-ли разрешится в ближайшем будущем, вопросы реализации рельсосберегающих технологий, повышения эффективности использования рельсов промышленных, городских и магистральных путей встают весьма остро. В частности, по разным причинам часто возникает необходимость использования старогодных рельсов повторно, что неразрывно связано с вопросами ремонта рельсов.

Приведем некоторые общие сведения о промышленных, городских и магистральных путях и рассмотрим факторы, обуславливающие актуальность темы диссертации.

Современный пассажирский и грузовой транспорт в значительной своей части состоит из маршрутных транспортных средств общего пользования, среди которых важная роль отводится рельсовым транспортным средствам -электрифицированным и неэлектрифицированным железным дорогам метрополитену, трамваю и монорельсовым видам транспорта.

Массовый пассажирский и грузовой транспорт по сравнению с индивидуальным отличается значительной вместимостью и большой провозной способностью, что в сочетании со все возрастающими объемами перевозок предъявляет все большие требования к несущей способности и качеству рельсового пути.

Условия прокладки рельсовой колеи в старых городах, а также на промышленных предприятиях (общая сеть промышленных железнодорожных путей составляет около 160 тыс. км, а промышленного железнодорожного транспорта- 41 тыс. подъездных путей, 70% которых имеют протяженность до 3 км [37]) предусматривают введение в путь кривых малых радиусов (20...60м [24]), что неизбежно приводит к необходимости разрезания рельсовых плетей на куски требуемой длины для последующего их качественного соединения в кривой. Кроме того, в условиях промышленных предприятий (особенно в металлургической отрасли) наличие кривых малых радиусов в сочетании с нагрузкой от колесной пары специализированного подвижного состава, достигающей 524 кН [24], приводит к необходимости существенного дополнительного усиления пути- в связи с возникающими при прохождении кривых высокими поперечными силами, что также требует качественного подхода, в частности к организации рельсовых стыков.

Следует отметить, что операция по резанию закаленных рельсов является более трудоемкой и ответственной в части получения необходимого качества среза при отсутствии металлургических изменений в материале рельса, поскольку резание таких рельсов идет с большим выделением тепла. Таким образом становится очевидным существенное влияние состояния стыков рельсов и рельсовых плетей на качество всего рельсового пути. По статистике до 50% рельсов выходят из строя по дефектам в стыковой зоне, а в бесстыковом пути до 80% повреждений рельсов происходит в уравнительных пролетах. Стыки же в огромном количестве (несколько сотен тысяч в год) при укладке пути, его текущем содержании и различных ремонтах образуются при использовании различного специального оборудования (в том числе и рельсорезных станков), характеристики которого обуславливаются требуемыми и фактическими показателями качества участков рельсового пути и его элементов, в первую очередь, рельсов.

Для обеспечения длительной работы в пути старогодных рельсов целесообразно применять меры по улучшению условий их работы, соблюдать установленные нормативы по межремонтным срокам, т.к. рельсы, пропустившие сверхнормативный тоннаж, имеют высокую степень поврежденное различными дефектами. В результате этого при ремонте таких рельсов приходится вырезать много участков с внутренними и наружными дефектами контактно-усталостного характера.

При укладке и эксплуатации железнодорожного пути и стрелочных переводов используются разные типы оборудования для резания рельсов. Однако, как показывает эксплуатация, они не лишены определенных недостатков. При этом следует иметь в виду, что систематический рост объемов перевозок на российских железных дорогах привел к необходимости дальнейшего совершенствования и упрочнения верхнего строения пути. С этой целью постоянно растут поставки на железные дороги тяжелых рельсов типов Р65 и Р75 в термоупрочненном состоянии. Все большее внимание

У-

уделяется на металлургических предприятиях улучшению качества рельсовой стали, внедрению новых технологий.

Перечисленное привело к тому, что некоторые применяемые типы оборудования для резания железнодорожных, рельсов не справляются с высококачественными закаленными рельсами, либо этот процесс занимает слишком много времени, что никак не допустимо, т.к. работы по текущему содержанию и ремонту верхнего строения пути выполняются преимущественно в одно-двухчасовое "окно" в движении поездов. Все вышеперечисленное создало предпосылки для разработки новых путевых механизированных инструментов, предназначенных для резания рельсов. На смену станкам с ножовочными полотнами и т.п. пришли устройства для резания рельсов абразивными кругами с окружными скоростями резания от 40 до 60 м/с. Внедрение подобных образцов позволило существенно понизить время, затрачиваемое на один разрез. Если раньше на распил затрачивалось несколько десятков минут, то теперь продолжительность этой операции стала составлять 4„.6 минут и менее.

В связи с этим, применение абразивных кругов для резания рельсов стало представляться наиболее перспективным направлением для дальнейших разработок.

Первое, с чем столкнулись разработчики рельсорезного оборудования, было явление нагрева рельса при резании и появление в нем в связи с этим нежелательных металлургических изменений - "прижогов", служащих в дальнейшем почвой для проявления усталостных дефектов.

Вторым пунктом явилась возросшая себестоимость производства работ: дорогостоящего абразивного круга хватало лишь на 2...3 разреза, была велика степень его износа при резании.

Обозначенные явления были проанализированы и выявлены определенные режимы резания, при которых эти явления минимизируются. Ряд исследователей стали указывать на то, что было бы целесообразно создать абразивный станок, производящий резание рельсов с окружнньши скоростями уже около (85+15) м/с, в силу того, что при такой окружной скорости наблюдается оптимизация условий абразивного микрорезания, что положительно сказывается на характеристиках процесса. Встал вопрос об окончательном исследовании преимуществ высокоскоростного резания и обосновании целесообразности внедрения такого оборудования на отечественных рельсовых промышленных, городских и магистральных путях. В целом, на основе вышесказанного могут быть выделены несколько пунктов, обусловивших актуальность темы диссертации:

1. Необходимость повышения надежности и работоспособности рельсовых промышленных, городских и магистральных путей за счет повышения качества ремонта и текущего содержания пути и в первую очередь, образования рельсовых стыков путем обрезки и вырезки дефектных мест в рельсах, их укорочения для укладки в кривых и пр.

2. Необходимость повышения уровня механизации соответствующих
ремонтных работ.

3. Необходимость исключения недостатков, обуславливающих появление
дефектов стыков, увеличения производительности существующих образцов
рельсорезного оборудования (обеспечивающего необходимое высокое
качество рельсовых стыков) снижения его массы, повышения долговечности,
удобства в работе, словом - повышение уровня качества и
конкурентоспособности существующих отечественных станков, не
отвечающих сегодняшним требованиям.

4. Высокое влияние скорости резания на сам процесс резания,
возникновение дефектов стыков и, вместе с тем, низкая скорость резания у
существующих образцов, отсутствие возможности корректировки скорости
резания по мере износа круга, вопрос о зажимных устройствах.

5. Недостаточная теоретическая проработка проблем расчета,
проектирования и конструирования высокоскоростных станков для резания
рельсов абразивными отрезными кругами (дисками), ислючающих или
снижающих до приемлемого уровня дефекты стыков.

Таким образом, цель работы: повышение качества, надежности и долговечности рельсового пути транспортных и транспортно — технологических систем при его ремонте и текущем содержании за счет использования новых созданных рельсорезных станков, исключающих или уменьшающих до допустимого значения дефекты рельсовых стыков.

Объект исследования. Рельсовые стыки промышленных, подъездных, городских и др. путей; их дефекты; рельсорезные станки; их конструкции и режимы работы, минимизирующие дефекты стыков.

Задачи исследования:

исследование причин и условий появления дефектов рельсовых стыков при ремонте и текущем содержании рельсов с использованием рельсорезного оборудования;

установление связи между появлением дефектов стыков рельсов и режимными, параметрическими и схемно - конструктивными характеристиками этого оборудования;

изыскание путей сведения к допустимому минимуму и исключения дефектов стыков при использовании наиболее прогрессивного рельсорезного оборудования ротационного типа с отрезными абразивными кругами;

реализация найденных путей в высокоэффективной конструкции указанного оборудования;

доведение этой конструкции до внедрения в производство.

Научная новизна:

аналитическое и экспериментальное определение связи возникновения микро- и макродефектов рельсовых стыков с режимными, параметрическими и схемно - конструктивными характеристиками оборудования для обрезки рельсов и вырезки их дефектных мест;

определение рациональных значений вышеуказанных характеристик рельсорезных станков с абразивными отрезными кругами, применение которых при ремонте и текущем содержании пути исключает или уменьшает до допустимых пределов микро- и макродефекты рельсовых стыков;

разработка методик расчета и проектирования высокоэффективных станков для «бездефектного» резания рельсов при их ремонте и текущем содержании.

Достоверность основных научных положений диссертации подтверждена сходимостью результатов аналитических исследований и результатов лабораторных и производственных испытаний с допустимой погрешностью сопоставления в (7...10)%. одобрением рекомендаций специалистами и принятием этих рекомендаций для реализации в серийно выпускаемой модели станка РР80.

Практическая значимость (личное участие):

разработка установки для проведения экспериментальных исследований дефектов стыков при использовании для ремонта рельсорезных станков с абразивными дисками;

аналитическое и экспериментальное определение зависимости контактной температуры в зоне среза, при которой не возникает микродефектов, от режимов работы рельсорезных станков с отрезными абразивными кругами;

определение параметрических и схемно — конструктивных характеристик станков с повышенной поперечной жесткостью, минимизирующей макродефекты стыка;

разработка методик конструирования высокоэффективных станков с абразивными отрезными кругами для высококачественного резаниярельсов при их ремонте;

разработка конструкции станка для «бездефектного» резания рельсов. Апробация. Основные положения диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на научно — технических конференциях молодых ученых, аспирантов и студентов ПГУПС и технических совещаниях КЗТМ (в І998...2002Г.Г.).

Существенный вклад в решение проблем повышения работоспособности и безопасности работы рельсового транспорта, качества рельсового пути, ремонта рельсов, устранения их дефектов (в том числе и в стыках), создания эффективной в работе рельсорезной техники внесли такие известные ученые, как Андреев Г.Е., Альбрехт В.Г., Великанов А.В., Говоров В.В., Дьяков К.Н., Дудкин Е.П., Клюкова О.О., Коссой Ю.М., Крысаков Л.Г., Мелентьев Л.П., Никеров Н.С., Порошин В.Л., Смирнов М.П., Шур Е.А., Яковлев В.Ф., Горохов Л.Н., Исакова Т.А., Козлов Н.А., Коровкевич В.Б., Сухих Р.Д., Чукаев Л.В., Шевченко А.И., и многие другие.

*

Похожие диссертации на Влияние новых рельсорезных абразивных машин на качество железнодорожного пути при его ремонте и текущем содержании

Обеспечение безопасности движения поездов в Восточных регионах России на основе новых технологических процессов текущего содержания и ремонта пути Пименов Иван Яковлевич

Влияние привода режущего аппарата на производительность и качество работы жатвенной машины Бойко Таиса Викторовна

Влияние конструктивно-технологических факторов на основные показатели качества бытовых барабанных стиральных машинМалахов, Валерий Николаевич

Особенности укладки, содержания и ремонта бесстыкового пути со сверхдлинными рельсовыми плетями и с их учетом разработка технологических решений Карпачевский Геннадий Владимирович

Проектирование применения прогрессивных технологий при строительстве, ремонте и содержании автомобильных дорогСедова Анастасия Сергеевна

Повышение эксплуатационных свойств дорожных покрытий на стадии планирования содержания и ремонта лесовозных автомобильных дорогГниломедов Роман Александрович

Особенности устройства, укладки, содержания и ремонта бесстыкового пути на концевых участках рельсовых плетей и с их учетом разработка технических решенийДутаев Хаважи Хамзатович

Оптимизация эксплуатационных показателей при ремонте и содержании автомобильных дорогГоворов Василий Васильевич

Прогнозирование транспортно-эксплуатационного состояния автомобильных дорог при определении объемов работ по их ремонту и содержаниюКузнецова Татьяна Александровна

Прогнозирование изменения транспортно-эксплуатационного состояния автомобильных дорог при планировании ремонта и содержания Скоробогатченко Дмитрий Анатольевич