Геометрические размеры поперечного сечения рельса.

Классификация рельсов.

УПП - Лекция №2

Рельсы: назначение, требование, классификация, геометрические размеры, химический состав рельсовой стали, сроки службы.

Назначение:

- направлять колёса подвижного состава в движении;

- воспринимать , упруго перерабатывать и передавать нагрузки от колёс на подрельсовое основание;

- на участках с автоблокировкой служить проводником сигнального тока, а при электротяге – обратного силового.

Требования:

- прочность. Возникающие в рельсах напряжения изгиба и кручения не должны превышать допустимых величин;

- долговечность. Рельсовая сталь должна обладать высокой твёрдостью, износостойкостью и вязкостью;

- высокая контактно - усталостная выносливость.

Масса рельса, его очертание (профиль), качество рельсовой стали и особенности изготовления находятся между собой в тесной связи и зависимости от нагрузок колёсных пар на рельс, скоростей движения и грузонапряжённости.

Согласно действующего ГОСТ Р 51685-2000 рельсы подразделяются:

а) по типам : Р50, Р65, Р65К, Р75; ( Тип рельса определяется массой одного метра рельса, округленное значение которого подставляется после буквы Р.)

Р65К прокатывается для укладки в в наружные нити кривых с R ≤ 550 м.

б) по категории качества: В – высшего; Т1 и Т2 – термоупрочнёные; Н - нетермоупрочнёные; ( Категория качества рельсов зависит от чистоты рельсовой стали, ее твердости, структуры, прямолинейности релсов при изготовлении и т..д.).

С 2002г металлургические комбинаты прокатывают рельсы низкотемпературной надежности НЭ и НК, рельсы повышенной износостойкости и контактной надежности ИЭ и рельсы для скоростного совмещенного движения СС.

в) по наличию болтовых отверстий : с отверстиями на обоих концах (2 или 3) или без отверстий.

г) по способу выплавки стали :М – мартеновский, К – конвертерный, Э - электропечной;

д) по виду исходных заготовок: из слитков , из непрерывно – литых заготовок.

Профиль рельса обусловлен его взаимодействием с колесом подвижного состава и конструктивным оформлением элементов верхнего строения пути.

Общий характер профиля рельса определяется тем, что лучшей формой балки работающей на изгиб является двутавр.

Форма и основные размеры поперечного сечения рельса приведены на рисунке и в таблице.

Рис. Основные размеры поперечного сечения рельса.

Наименование параметра	Значение параметров
Р50	Р65	Р65К	Р75
1. Высота рельса (Н), мм
2. Ширина головки (b), мм
3. Ширина подошвы (В), мм
4. Толщина шейки (е), мм

Таблица –Основные геометрические размеры поперечного профиля рельсов.

 

Рис. Поперечный профиль рельса Р65.

Поскольку рельс является не только несущей, но и изнашиваемой конструкции, верхней полке предана форма головки. Нижняя развитая полка приспособлена для прикрепления рельса к опоре, обеспечения боковой устойчивости на опорах и достаточной площади опирания.

Рассмотрим более подробно профиль Р65.

- Поверхность катания головки рельса для центрирования колес имеет выпуклое криволинейное очертание. Средняя часть головки прокатывается по радиусу 500мм , переходящему в радиус 80 мм и затем в радиус15мм, близкому к радиусу выкружки гребня новых колеса, что обеспечивает плотное прилегание гребня к головке рельса и предотвращает вкатывание колес на рельс.

- Боковые грани головки выполнены с уклоном 1:20. а нижние грани головки и верхние грани подошвы - с уклоном 1:4, как и опорные поверхности накладок. При затяжки болтов накладки входят как клин в пазуху рельсов, распирая головку и подошву.

- Во избежание концентрации местных напряжений и образовании закалочных трещин при остывании рельса после проката сопряжение боковых и нижних граней головки и всех граней подошвы выполняется радиусом 2 - 5 мм.

- Шейка рельса имеет криволинейное очертание (R = 370 мм выше линии центров и 400мм ниже.)

- Радиус сопряжения шейки с подошвой значительно больше (25 мм), чем радиус сопряжения головки с подошвой (12мм) для избежания возможного выкола подошвы.

Длина рельсов. Стандартная длина рельсов -25м.

Для укладки на внутренней нити кривых изготовляют укороченные рельсы длиной 24,92 и 24,84 м

Для укладки в уравнительные пролеты бесстыкового пути и в стрелочные переводы длиной - 12,52; 12,50; 12,46; 12,42; 12,38м.

Допуски по длине рельсов зависят от категории качества и не превышают

мм при рельсах 25м и 10мм при рельсах длиной 12,5 м.

Рельсовая сталь.Химический состав стали современных марок приведен в таблице 1. В марках стали буквы М, К и Э обозначают способ выплавки стали, цифры – среднюю массовую долю углерода в сотых долях %. Буквы Ф ,С, Х, Т –легирование стали ванадием, кремнием, хромом и титаном соответственно.

- Углерод увеличивает прочность рельсов при изгибе, твердость и износостойкость.

-Марганец – твердость, износостойкость и вязкость.

- Кремний - твердость и износостойкость.

- Фосфор – хладноломкость. Сера – красноломкость.

Легирующие добавки улучшают структуру и качество стали.

Таблица 1, -Химический состав стали.

Марка стали	Массовая доля элементов, %
углерод	марганец	кремний	ванадий	титан	хром	фосфор	сера	алюминий
К78ХСФ; Э78ХСФ	0.74-0.82	0,75 – 1,05	0,40 – 0,80	0,05 – 0,15	-	0,40- 0,60	0,025	0,025	0,005
М76Ф К76Ф Э76Ф	0.71-0.82	0,25 – 0,45	0,03 – 0,15	-	0,035 0,030 0,025	0,040 0,035 0,030	0,020
К76Т Э76Т М76Т	-	0,007 - 0,025	0,035 0,030 0,025	0,040 0,035 0,030
М76 К76 Э76	0,71 -0,82	0,75 – 1,05	0,25 – 0,45	-		-	0,035 0,030 0,025	0,040 0,035 0,030	0,025

.