ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗНОСА СТЫКОВОГО СОЕДИНЕНИЯ РЕЛЬСОВ

К. Н. Войнов

Санкт-Петербургский институт машиностроения (ЛМЗ-ВТУЗ), Россия

Во всём мире проложены многомиллионные километры рельсов: трамвайных, железнодорожных, часть из которых относится к специальным видам транспорта, например, к метрополитену, подкрановым путям, транспортёрам, вагонеткам и др. Железнодорожный путь в основном покоится на щебёночном основании и содержит железобетонные или деревянные шпалы, к которым и крепятся рельсы. Условия работы рельсовых клетей весьма тяжёлые, так как они воспринимают тяжёлые нагрузки не только от грузовых поездов, следующих с высокими скоростями, но и от пассажирских составов, имеющих ещё большие скорости движения. Кроме того, из-за наличия ползунов на круге катания колёсной пары рельсы дополнительно получают сильные ударные нагрузки.

Самым слабым местом в рельсах оказывается стыковое соединение, имеющее различные зазоры и не имеющее под местом стыка шпал. По этой причине происходят постоянные большие или меньшие удары колёс, что весьма негативно отражается на надёжности всех конструкций железнодорожного пути и катящихся по нему вагонов.

Автор решил подробно исследовать характер развития износа стыкового соединения в основном трамвайных путей и мест их пересечения с железнодорожными рельсами. При этом отмечались и другие виды повреждений: трещины, отколы, расплющивание, изменение профиля рельсов.

С этой целью была изготовлена специальная калиброванная линейка, имеющая три ряда сквозных отверстий для возможности прохода через них выдвижной части колумбуса. На боковой поверхности линейки была сделана риска, по которой перед измерением износа концов рельсов линейка устанавливалась. Риска согласовывалась в точности с концом одного рельса. Последовательно вставляя мерительный инструмент в каждое отверстие линейки до упора в рельс, фиксировался размер, из которого вычиталась толщина линейки, что и давало искомый размер износа. При этом кроме величины самого зазора между концами рельсов устанавливалось возможное возвышение одного конца рельса над другим.

Статистические данные накапливались в специальном журнале для последующего анализа и обработки. В качестве математического аппарата, использованного для оценки связи «зазор в стыковом соединении - износ или иные повреждения», был выбран корреляционно-регрессионный анализ. Полученные зависимости полностью подтвердили существенное влияние зазора и неодинакового расположения концов рельсов по высоте на их износ, трещины, отколы и расплющивание. В настоящее время заканчиваются опытные испытания принципиально нового стыкового соединения концов рельсов, не приводящего к ударам колёс на стыке.