способ испытания железнодорожного пути

Формула изобретения

СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПУТИ, заключающийся в имитировании нагрузок на масштабной модели, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности путем учета условий ударно-циклического режима эксплуатации, одновременно со статической нагрузкой на модель воздействуют высокочастотной вибрационной нагрузкой.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к исследованию железнодорожного пути и может быть использовано при выборе оптимального балластного слоя для грузонапряженных железных дорог.

Цель изобретения - повышение эффективности путем учета условий ударно-циклического режима эксплуатации.

На чертеже представлена схема испытания балластного слоя рельсового пути.

Сущность способа заключается в следующем.

Испытания проводятся на модели железнодорожного пути, состоящей из земляного полотна, балластной призмы, рельсошпальной решетки, размещенных на стальной платформе размерами 710х380 мм. На рельсошпальную решетку устанавливают магнитострикционный преобразователь, который осуществляет одновремен- ное статическое (до 1,5 т) и вибрационное нагружение (10-20 кГц) на железнодорожный путь. Оптимальность пределов нагружения определяется реальными условиями нагружения. Создание общей статической нагрузки до 1,5 т позволяет смоделировать максимальную осевую нагрузку до 25 т. Приложение циклических колебаний частотой 1000-20000 Гц обеспечивает моделирование эксплуатационных вибраций.

В процессе статического и циклического нагружения происходит разрушение модели железнодорожного пути, аналогичное разрушению пути для реальных условий эксплуатации, т. е. с появлением рыхлений, проседаний, обрушений, которые оказывают основное влияние на повреждение рельсов и прежде всего на появление волнообразного износа головки рельсов.

На основании лабораторных испытаний железнодорожного пути возможно изучение кинетики разрушения балластного слоя земляного полотна, уточнение механизма разрушения в условиях вибрационного нагружения. От действия вибраций происходят заметные изменения в верхнем балластном слое, соприкасающемся с рельсошпальной решеткой. При этом видно постепенное перемешивание частиц балласта, смешение их в стороны от шпал, которые постепенно врезаются в нижний балластный слой. Наибольшее перемешивание и смещение частиц балласта происходит в зонах, прилегающих к колесам с образованием проседаний под колесами, с появлением изгиба рельсошпальной решетки.

Дальнейшее вибрационное нагружение приводит к переориентации частиц по глубине, ослаблению связи между частицами грунта с последующим появлением разрывов и трещин в балластном слое и земляном полотне. Длительное приложение нагрузки вызывает переход разрушения от земляного полотна и верхнего балластного слоя к обрушению откосов насыпи.

Увеличение амплитуды высокочастотных вибраций и (или) величины статической нагрузки, имитирующих повышение грузонапряженности, приводит к повышению скорости перемешивания частиц, их смешению и переориентации, что ускоряет процесс разрушения балластного слоя. Испытания показали, что скорость разрушения балластного слоя увеличивается от действия влаги. При этом вибрационное воздействие интенсифицирует перемешивание и смачивание частиц балластного слоя, что ускоряет процесс разрушения влажной насыпи, приводит к уменьшению сил трения и защемления между влажными частицами.

Способ осуществляется следующим образом.

Испытания производят на модели железнодорожного пути тяжелого типа на деревянных шпалах для однопутной прямой линии (выполненной в масштабе 1: 12). На стальном основании 1, имеющем отверстия 2 для водоотвода, выполненные по периметру в стальном ограждении 3, размещают земляное полотно 4 из глины, на которую наносят слой 5 песка и устанавливают рельсошпальную решетку 6. Магнитострикционный преобразователь 7 со статическим грузом 8 помещают на тележку с колесами 9, затем включают ультразвуковой генератор марки УЗГ 10-22, вырабатывающий электрические колебания частотой 10. . . 20 кГц, которые передаются на магнитострикционный преобразователь 7 марки ПМС-6М, где происходит преобразование электрических колебаний в механические той же частоты и передача механических колебаний через колеса 9 на рельсошпальную решетку 6 и балластный слой 5 песка. От совместного действия вибрации высокой частоты и статического груза 8 происходит разрыхление балластного слоя, проседание рельсошпальной решетки. С помощью душирующего устройства 10 производят увлажнение железнодорожного пути.

Процесс разрушения пути фиксируют фотоаппаратом 11 марки "Зенит-ТТЛ" на фоне шкалы 12, выполненной на прозрачном оргстекле, прикрепленном к ограждению 3.

Частоту вибрационного нагружения и продолжительность испытаний измеряют частотомерами 43-33 и 43-55. Замеряя, например, время и частоту нагружения балласта, определяют количество циклов, необходимых для разрушения балластного слоя испытуемой модели пути. Сопоставляя продолжительность нагружения с величиной зафиксированных смещений балластного слоя, рассчитывают скорость разрушения пути.

Испытания балластного слоя песка без увлажнения и после обработки водным душем показали, что увлажненный балласт выдерживает до появления разрушений при прочих равных условиях примерно в 2,5. . . 3 раза меньше количество циклов вибрационных нагрузок. (56) Авторское свидетельство СССР N 583380, кл. Е 01 В 2/00, 1976.