Конструкции крестовинной части обыкновенного стрелочного перевода

Комплект крестовинной части состоит из крестовины, двух контррельсов и скреплений. Конструкция крестовины обеспечивает свободный проход колес с гребнями через место пересечения внутренних нитей соединительных путей.

Точку пересечения продолжения рабочих граней пересекающихся нитей называют математическим центром крестовины. Треугольная часть крестовины с вершиной в математическом центре называют сердечником. Изогнутые рельсы примыкающие к рельсам соединительных путей называют усовиками. В натуре сердечник начинается не в математическом центре, а в том месте где его ширина равна 10-12 мм, так как тонкая часть острия сердечника была бы недостаточно прочной. Самое узкое место между усовиками – горло крестовины. Расстояние от горла крестовины до практического острия сердечника называют вредным или мертвым пространством. На этом протяжении идущие через крестовину колеса не имеют направляющего канта, который препятствовал бы сдвигу колесной пары поперек в сторону другого пути данного перевода. Такой сдвиг может привести к удару гребнем колеса в острие сердечника или даже попадания. Для безопасного прохода колесной пары вредного пространства против крестовины у обоих рельсовых нитей устанавливают контррельсы в желобы которых проходит гребень колеса. Контррельс удерживает колесную пару в правильном положении и направляет гребень другого колеса в соответствующий желоб крестовины. Концы контррельсов полого отогнуты, чтобы обеспечивать плавное, без толчков направление колес.

В современных конструкциях переводов применяют контррельс специального профиля – более высокий, чем нормальные рельсы. Такой контррельс при той же длине лучше обеспечивает требуемое положение колес при проходе через крестовину.

Крестовины и их марки. Конструкции крестовин

Одной из основных характеристик крестовины является угол под которым пересекаются рабочие грани её сердечника. Тангенс угла крестовины называют маркой крестовины или маркой стрелочного перевода. Для практического установления марки крестовины в натуре необходимо разделить длину сердечника крестовины , измеренную от математического центра до хвоста, на ширину крестовины в хвосте. Частное от делания будет знаменателем марки крестовины.

Схема к определению марки крестовины:

Крестовины различают по маркам, по типам рельсов и конструктивному оформлению. На сети российских дорог (главных и приемо-отправочных путях) применяют переводы марки не круче 1:11. Там где требуется перевод подвижного состава на боковой путь при высоких скоростях применяются пологие марки 1:18, 1:22. На приемо-отправочных путях грузового движения переводы с маркой крестовины 1/9 (симметричные – не круче 1/6; на прочих – не круче 1/8, а симметричные не круче 1/4,5). По конструкции крестовины делятся на: а) сборные с литым сердечником, б) цельнолитые (моноблочные), в) сварные с литым сердечником в виде цельной отливки с наиболее изнашиваемой частью усовиков, г) крестовины с подвижным сердечником. Наибольшее распространение получили крестовины, у которых литой сердечник изготовлен в виде общей отливки с наиболее изнашиваемой частью усовиков. Эти сердечники изготавливаются из закаленной высокомарганцевой стали. Так как поверхность катания колес имеет коничность, то верх усовиков в месте перехода колес с них на сердечник располагают на 5 мм выше сердечника. Крестовина с литым сердечником в общей отливке с изнашиваемой частью.

1 – литая часть усовика; 2 – рельсовая часть усовика; 3 – сердечник; 4 – врезка литой части усовика в рельсовую.

Моноблочные крестовины из высокомарганцевой стали применяют для высокоскоростного движения. Преимуществом таких крестовин состоит в малодетальности, устойчивости в работе. Недостатком является высокая стоимость.

Крестовины с непрерывной поверхностью катания (с подвижным сердечником) в настоящее время широко применяются в различных конструкциях обыкновенных стрелочных переводах типа Р65 марки 1/11 для движения поездов со скоростью 140-160 км/ч и марки 1/18 со скоростью 250 км/ч.

Крестовина с поворотным сердечником Р65 марки 1/18. Сердечник гибкоповоротный, у которого одна ветвь, работающая на прямом пути, гибкая с обычным стыком и вторая ветвь, работающая на боковом пути – поворотная и имеющая корневой стык вкладышно-накладочного типа. Подвижные ветви сердечника изготавливают из острякового проката ОР65. Крестовина с поворотным сердечником Р65 марки 1/18. Сечение по первому корневому болту

Подвижный сердечник переводится из одного положения в другое специальными переводным механизмом. Срок службы их в три раза больше, чем у обычных жестких крестовин.

Контррельсы в стрелочных переводах, их назначение и местоположение. Контррельсы служат для направления колес при их движении в соответствующий желоб крестовины. Контррельс своей средней частью должен перекрывать вредное пространство длиной от горла до сечения сердечника шириной 40 мм. От среднего участка контррельса в обе стороны делаются прямолинейные отводы, которые изгибаются под углом примерно равным углу удара в остряк. На выходах и входах контррельса делаются желоба 80-90 мм. Контррельсы могут изготавляться как из обычных путевых рельсов, так и из рельсов специального профиля. Контррельсы соединяются с путевыми рельсами с помощью вкладышей и горизонтальных болтов. В последние годы зарубежные жд начали переходить к конструкции контррельсового узла, в которой контррельс непосредственно не связан с путевым рельсом. Он имеет ряд преимуществ: меньший расход металла на изготовление контррельса, отсутствие вкладышей, возможность сравнительно легко регулировать ширину желоба между путевым рельсом и контррельсом за счет постановки прокладок между контррельсом и его опорами, облегчение замены путевого рельса, на котором зачастую интенсивно образуются седловины против зоны перекатывания колес с усовика на сердечник и обратно. В настоящее время такая конструкция испытана и начала внедряться на отечественных жд.

Соединительные пути стрелочного перевода. Переводные брусья. В стрелочных переводах без подуклонки рельсы соединительной части укладывают на плоские подкладки. Несколько подкладок за корнем остряка являются общими для двух рельсовых нитей, которые крепятся к этим подкладкам при помощи жестких клемм. Эти подкладки длительное время изготавливались без реборд, что не позволяло обеспечивать необходимый уровень эксплуатационной надежности. Переводная кривая, соединяющая стрелку с крестовинной частью и ведущая на ответвление, устраивается обычно по круговой кривой, которая начинается от корня остряка. Конце переводной кривой обычно не доходит до стыка с усовиком крестовины на определенную величину, на протяжении которой рельсовую нить укладывают по прямой. Прямая вставка должна быть такой длины, чтобы прямой отрезок был достаточным для размещения жесткой базы экипажа до её входа в горло крестовины; стыковые накладки при этом не должны доходить до горла крестовины. Кроме того, необходимо чтобы гребни колес, набегающие под углом на сердечник крестовины, при близком расположении к нему переводной кривой могли свободно помещаться в желобах крестовины. Рельсы соединительной части надежно закрепляются от угона.

Переводные брусья.

Металлические части стрел перевода укладывают на переводные брусья, связывающие конструкцию стрелочного перевода в единое целое. Перводные брусья изготавливают из тех же пород древесины и тем же способом, что и шпалы. По ГОСТу брусья изготавливают трех типов длиной от 3 до 5,5 м. В зависимости от длины брусья делятся на группы, каждая из которых отличается друг от друга на 25 см. Жб переводные брусья выполнены из предварительно напряженного жб, с арматурой в виде высокопрочной проволоки переодического профиля диаметром 3 мм. У обыкновенного перевода Р65 марки 1/11 комплект состоит из 82 брусьев длиной от 2,75 до 5,25 (всего 11 типоразмеров с переходом с типа на тип через каждые 0,1м). Для облегчения необходимой упругости и электроизоляции на этих брусьях необходимо применять резиновые прокладки, полимерные втулки для закладных болтов или полимерные дюбели для шурупов.

Определение основных параметров стрелки обыкновенного перевода. При входе в кривую ( в корне остряка) колесная пара получает удар (внезапно появляется в точке D поперечная сила).

Рассмотрим изменение движения экипажа в бесконечно малый промежуток времени. До момента соприкосновения гребня переднего колеса с рельсом в точке D экипаж имея живую силу . Затем в момент удара и изменения направления движения он будет иметь живую силу

Из векторного разложения скорости имеем: Подставив эти значения в формулу, получим . Где потеря живой силы на удар (при пренебрежении упругостью соударяющихся тел). За величину потери критической энергии при ударе принимают параметр: . Откуда . Для проектирования стрелочного перевода необходимо знать начальный стрелочный угол , радиусы остряков в зоне ударов гребней колеса к радиусу R должна быть за пределами зоны ударных взаимодействий. Угол поворота в этом месте составит . Радиус остряка R вне зоны ударного воздействия принимается равным радиусу переводной кривой. Его величина должна быть такой, чтобы при движении по переводной кривой непогашенное ускорение не превышало допустимой величины . максимальная допустимая скорость движения на боковой путь стрелочного перевода. Откуда допустимое значение постоянно действующего ускорения. Радиус остряка в зоне возможных ударов определяется из условия, чтобы внезапно возникшее центробежное ускорение не превышало величины . Определение начального стрелочного угла. Начальный стрелочный угол определяется из приведенной схемы. Из схемы можно установить связь между зазором , с которым колесо подходит к остряку, начальным стрелочным углом , углом удара и радиусом . По малости углов можно считать что . Поэтому . Отсюда . Подставляя в выражение . , получим .

наибольшая скорость на боковой путь; величина, пропорциональная потере кинетической энергии при ударе колеса в остряк; максимальный зазор при котором ограничивается ; допускаемая величина внезапно возникшего ускорения. Если окажется 18 минут, принимается 18 минут, по условию обеспечения достаточной прочности остряка. Ударно динамические параметры 0,4 ; ;