Введение к работе
Актуальность проблемы. Осноеной задачей научно-технического регресса в путевом хозяйстве является повышение надежности желез-одорожного пути, в перЕую очередь - рельсов, обеспечивающих безо-асное и бесперебойное движение поездов.
Анализ причин одиночного выхода рельсов показывает, что для >ельсов тяжелы?: типов, при общем уменьшении уровня дефектности, :арактерно относительное увеличение процента изъятий из-за дефек-ов, возникновение и развитие которых определяется недостаточной гантактно-усталостной прочностью металла головки рельсов. Доля сказанных дефектов составляет для рельсов тяжелых типов =* 2/3 от зсех повреждений, по которым рельсы изымаются из пути.
Одним из наиболее эффективных средств усиления пути является ірименение бесстыкового пути, полигон которого составляет пока 34,6 тыс.км (27,4 % протяжения главных путей МПС РФ) и е перспективе будет расти.
Интенсивность Еыхода рельсоЕ бесстыкоЕого пути по контактно-усталостным дефектам зависит от многих эксплуатационных, природно-климатических, а также технологических факторов.
Одним из определяющее факторов является величина и продолжительность действия продольной растягивающей силы в рельсовых плетях. В связи с этим возникает необходимость изучить и повысить живучесть рельсов, поврежденных внутренней поперечной трещиной е головке (дефект 21), при совместном воздействии на них продольной растягивающей силы и циклической динамической нагрузки от колес подвижного состава.
по продлению живучести длительно эксплуатируемых дефектных рельсо вых плетей бесстыкового пути.
Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:
разработан ноеый способ лабораторно-стендовых испытали натурных образцов рельсов при одновременном действии по перечной и продольной растягивающей силы;
расчетно-зкспериментальное исследование зависимости скорости роста внутренней поперечной трещины е головке рельса от величины и продолжительности действия растягивающих продольных сил при различных уровнях вертикальны: нагрузок от колес подвижного состава;
предложены технические и технологические средства, обеспечивающие продление живучести рельсовых плетей с дефектами 21, а также оцененз технико-экономическая эффективность внедрения практических рекомендаций.
Методы исследования: Экспериментальные исследования выполнен! на разработанном автором специальном стенде для испытаний нагурны? рельсовых образцов с применением тензометрических устройств и приборов. В теоретическіїх исследованиях напряженно-деформированного состояния рельсов и развития поперечных трещин е них нспользоваї принцип линейной механики разрушения, метод конечного элементе (МКЭ), методы математической статистики и теории вероятностей. Математическое моделирование выполнено на ПЭВМ.
Научная новизна заключается в следующем:
- предложен и разработан приоритетный способ усталостны;-:
испытаний нзтурных образцов рельсов с внутренними трещи
нами е головке при циклическом поперечном изгибе и од
новременном действии продольной растягивающей силы;
разработана методика определения критической площади поперечных трещин в голоекє рельсов бесстыкоЕого пути;
разработана методика расчетно-экспериментального исследования скорости развития поперечных усталостных трещин в голоекє при совместном действии продольных растягивающих сил в рельсе и вертикальной изгибающей нагрузки;
установлены зависимости живучести дефектны;-; рельсовых плетей типа Р65 от эксплуатационных (осєеьіє нагрузки) и температурных условий (продольная растягивающая сила), а также термического упрочнения при изготовлении рельсов.
Достоверность разработанной методики и расчетной модели подт-іерждена достаточно хорошей сходимостью расчетных результатов с жспериментальными.
Практическое значение работы. На осноеє выполненных теорети-іеских и экспериментальных исследований разработаны рекомендации ю продлению живучести рельсовых плетей постановкой стыковых нак-іадок, стянутых высокопрочными болтами.
Результаты работы Енедрены в Отчете ВНИИЖТ N 1163/97 "Разработка и внедрение мероприятий по реализации ресурсосберегающих технологий производства и эксплуатации рельсов в новой системе ведения путевого хозяйства" .
Апробация и публикации работы. Основные положения доложены и одобрены на научно-технической конференции ШИТ 15.04.97 г. Полностью диссертационная работа рассматривалась и была одобрена кафедрой "Путь и путеЕое хозяйство" МИИТа 11.04.97 г.
По материалам диссертации опубликована три статьи и получено авторское свидетельство на изобретение.
- б -
Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти гла заключения, перечня литературы и приложений. Работа содержит 18 страницы машинописного текста, 55 рисункоЕ, 16 таблиц и 4 приложе ния. Список литературы Еключает 120 наименований.