Чему равен коэффициент температурного расширения рельсовой стали каскор

Чему равен коэффициент температурного расширения рельсовой стали каскор

Чему равен коэффициент температурного расширения рельсовой стали каскор

Что происходит с тепловым расширением у длинных рельсовых плетей? Речь идет, скорее, про железную дорогу (но кстати — насколько распространены в ex-USSR плети при укладывании трамвайных путей?). Простой расчет показывает, что при типичном коэффициенте теплового расширения порядка 10**(-5) 1/градус на километр пути при изменении температуры на 50 градусов появляется лишних полметра пути. Куда они могут при этом деться? 🙂

Еще один вопрос — верно ли, что рельсы (плети, по крайней мере) всегда укладываются летом?

Володя Кондратьев писал(а):
>
> Что происходит с тепловым расширением у длинных рельсовых
> плетей? Речь идет, скорее, про железную дорогу (но кстати —
> насколько распространены в ex-USSR плети при укладывании
> трамвайных путей?). Простой расчет показывает, что при
> типичном коэффициенте теплового расширения порядка 10**(-5)
> 1/градус на километр пути при изменении температуры на 50
> градусов появляется лишних полметра пути. Куда они могут при
> этом деться? 🙂

Для этого делают температурные стыки даже на бесстыковых сварных участках. В стыковые зазоры излишки рельс и деваются. При неправильной укладке пути происходят так называемые выбросы, т.е. рельсы выдавливают себя вбок. Очень опасное явление. Выбросы происходят в очень жаркое время года даже на качественно уложеных участках. Ничего не поделаешь, такова специфика. Движение на перегоне останавливают и выброс ликвидируют.

P.S. Рельсы делают из марок стали имеющих низкий К расширения, меньше чем Вы указали.

> Еще один вопрос — верно ли, что рельсы (плети, по крайней
> мере) всегда укладываются летом?
Не знаю, на перегоне Рязань-2 Листвянка года 4 назад производился капитальный ремонт пути. Делали его и зимой и летом, укладывали новые плети, кстати сварные. А смысл укладывать плети жарким летом не совсем ясен. С таким же успехом морозной зимой произойдет разрыв или недопустимо большое расширение зазора в температурном стыке.
Активизация ремонтных работ в летний период скорее связана не с особенностями рельсовых плетей, а с промерзанием верхнего слоя насыпи, что значительно осложняет укладку.

Описание рельсовых сталей

opisanie relsovyh stalej

Описание рельсовых сталей и их марок весьма поучительно не только для людей, интересующихся рельсовым транспортом, но и для торгующих металлургической продукцией либо производящих ее. Важно разобраться, из каких сталей делают железнодорожные рельсы Р65 и Р43.

Также весьма актуальны характеристики и состав, коэффициент температурного расширения и другие практические параметры.

opisanie relsovyh stalej

opisanie relsovyh stalej 1

opisanie relsovyh stalej 2

Состав

Железнодорожные пути существенно изменились по сравнению с теми, что были даже 50 лет назад, не говоря уже о вековой давности. Заметно выросли и скорость движения поездов, и нагрузка от них. Потому и к рельсовой стали на ЖД предъявляют куда более высокие требования. Необходимые параметры выдерживаются во многом благодаря тщательно подобранному химическому составу. Надо понимать, что рельсовый сплав — это не одна сталь, а целая группа, и их изготовление проводится различными путями. В любом случае фазовая структура вещества основана на перлите с мелкоигольчатым строением.

Производство этого материала для путевого хозяйства делится на 2 варианта сообразно применяемому металлургами раскислителю. Один вариант — использование ферромарганца либо ферросилиция. Но иногда необходимый продукт изготавливают при помощи алюминиевых окислителей. Именно сталь такого типа берут гораздо охотнее. Она ценится за меньшее количество неметаллических веществ в составе.

opisanie relsovyh stalej 12

opisanie relsovyh stalej 13

Как бы то ни было, рельсы должны полностью отвечать положениям ГОСТ 2013 года. Важно понимать, что конкретно делают добавки того или иного вещества. Базовым компонентом без всяких колебаний стоит назвать углерод. В составе рельсовых сталей его доля варьируется от 0,71 до 0,82%. Этот элемент связывает железные молекулы и повышает общую прочность. Мало того, в присутствии углерода металл при повышенной температуре становится крепче.

Доля марганца варьируется в гораздо более широких пределах – от 0,25 до 1,05%. Его задача — улучшить ударную вязкость (она может быть повышена на 20 или даже на 30%). За счет марганца растут также твердость и сопротивляемость износу. Но преимущество его перед углеродом состоит в том, что этот эффект достигается без потери пластических качеств. А подобное обстоятельство крайне важно именно для путевого хозяйства. Концентрация кремния варьируется от 0,18 до 0,4%. При реакциях с ним устраняется кислород, что позволяет оптимизировать кристаллическую решетку.

opisanie relsovyh stalej 5

opisanie relsovyh stalej 4

Введение кремния позволяет сократить химическую неоднородность разных участков рельса. В итоге срок эксплуатации магистрали повышается как минимум на 30%. Доля ванадия невелика — от 0,08 до 0,012%. Но все же этот компонент весьма важен — он позволяет добиться контактной прочности изделия. Ванадий немедленно вступает в реакцию с углеродом и образует с ним прочную химическую связь (профессионалы выделяют различные карбиды ванадия). Классификация этих карбидов — целая отдельная тема. Куда важнее то, что они обеспечивают оптимальные показатели износостойкости и плотности. Как следствие, минимальная выносливость сплава возрастает. В составе рельсовых сталей иногда присутствует 0,03 — 0,07% азота. Это уже не сознательно вводимый компонент, а вредная примесь.

В присутствии азота ванадий не может качественно легировать сталь. Вместо этого образуются вещества с низкими механическими свойствами. Термическое упрочнение оказывается невозможно. Фосфора в составе рельсовой стали может быть не более 0,035%. Этот неметалл понижает хрупкость готового изделия, что грозит растрескиванием и даже последующим разрушением рельсовых путей. Концентрация серы не может превышать 0,045%. Ее присутствие грозит падением технологических характеристик материала. При горячей обработке сернистой стали она оказывается неподатлива, растет и опасность появления трещин.

Почти все рельсы такого происхождения бракуются при сколько-либо тщательном техническом контроле. На самые загруженные пути отпускают рельсы с наименьшей концентрацией фосфора и серы.

opisanie relsovyh stalej

opisanie relsovyh stalej 6

Основные свойства

Среди ключевых характеристик марок стали для железной дороги обязательно стоит назвать особенную стойкость к циклически прилагаемым нагрузкам. Абсолютный предел прочности у разных типов металла варьируется от 800 МПа до 1 ГПа. Но первые признаки разрушения материала обнаруживаются уже в диапазоне от 600 до 810 МПа. Конкретные показатели зависят от вводимых улучшающих добавок и усталости конкретного образца. Структура рельсового сплава идеально отвечает требованиям защиты от ударных нагрузок. Вязкость при соударении с другими телами будет равна 2,5 кг на 1 кв. см. Показатель твердости по Роквеллу в значительной мере зависит от уровня термообработки. Если выполнить объемную закалку как следует, можно поднять этот показатель до 60 базовых единиц.

Длина железнодорожных путей достигает десятков и даже сотен километров. Потому особое значение для их использования приобретает коэффициент температурного расширения. У качественного продукта, соответствующего нормам ГОСТ, такой показатель принимается равным 0,00001118. В отношении материала могут действовать разные стандарты, выбираемые с учетом химического состава сплава.

При разборе механических свойств надо обязательно упомянуть умеренную пластичность.

opisanie relsovyh stalej 7

Так как относительное сужение металла не превышает 1/4, вполне можно прокатывать разогретые рельсы. Температура обработки (отправки на прокатный стан) составляет от 900 до 1000 градусов. Модуль упругости качественного изделия принимается равным 210 ГПА. Нормируются также:

Все эти свойства определяются целевой категорией рельсов. В основном ключевые параметры задаются ГОСТ 2013 года. В 2020-м началось обсуждение проекта более продвинутого стандарта. Он позволит применять металлы ряда новых марок и улучшить качество продукции. Однако перспективы введения актуальной редакции документа пока туманны. Единого ответа на вопрос о температуре плавления железнодорожных рельсов нет. Имеет значение химический состав конкретного сплава. Это обстоятельство придется учитывать не только металлургам, но и тем, кто собирается выполнять сварку. Уровень свариваемости зависит уже не только от металла. Его определяют с учетом применяемых электродов.

Стыки высокоуглеродистых конструкций (а именно таковы рельсы) при превышении допустимой температуры накапливают избыточные напряжения внутри. Это со временем может привести к образованию трещин и иных деформаций, способных даже привести к аварии. Нормальная сварка выполнима лишь на качественном оборудовании с использованием флюсов. После завершения сварочных работ шов должен быть дополнительно обработан.

opisanie relsovyh stalej 8

opisanie relsovyh stalej 9

Группы

Речь идет о градации рельсового металла по способам получения и применяемому исходному сырью. Первая категория вырабатывается из спокойной стали, обрабатываемой внутри ковша комплексными раскислителями. Такие составы не содержат алюминия либо иных веществ, провоцирующих появление опасных включений. Вторая категория продуктов также представляет собой заготовки из спокойной стали. Она раскисляется алюминием либо сплавом алюминия с марганцем.

Дополнительно стоит упомянуть деление на сорта. В первый сорт записывают лишь то, что полностью отвечает технологическим нормативам. При незначительных отклонениях с химической и физической точек зрения продукт относят ко второму сорту. Необходимо учитывать также повышенные требования к рельсовому материалу, используемому к востоку от Урала. Там допускается применять только первоклассный объемно-закаливаемый металл, в состав которого входят ниобий, ванадий и бор; улучшение свойств (легирование) производится при помощи азотированных ферросплавов.

Если сталь плавили в электрических печах, то даже при температуре ниже — 60 градусов она будет иметь вдвое большую ударную стойкость, чем полученная мартеновским способом. Маркировка продукции очень важна для правильной отгрузки. В ходе обработки на прокатном стане металл получает основную маркировку. Ее наносят посредством клеймения. Дополнительные обозначения создаются при помощи краски.

Эти виды обозначений показывают, соответственно, исполняемые стандарты и специфику каждого отдельного рельса.

opisanie relsovyh stalej 10

Марки и их применение

Наиболее часто на отечественных железных дорогах используется рельс из сплава 76. На его основе делают профильную продукцию из линейки Р50 и для рельсов Р65. На эти две категории приходится не менее 75% всех опор ширококолейных магистралей. Довольно частым вариантом сейчас выступает и сплав 76Ф. Это улучшенный вариант, который за счет ванадия приобрел увеличенный ресурс.

Именно прокат 76Ф оптимален для высокоскоростных и тяжелогруженых поездов. Рельсы с маркировкой Р43 в основном делают из СТ76. Иногда в ход идут улучшенные сплавы 76Ф и 76Ц. Продукция категории К63 легируется никелем в количестве до 0,3%. Такой материал тверд и стоек к коррозии, позволяет создавать крановые рельсы.

Также могут использоваться:

opisanie relsovyh stalej 11

Обработка

Термическая закалка — не единственный возможный вариант. Для улучшения продукта применяют:

Именно применение некоторой части тепла прокатного подогрева считается наиболее перспективным решением. Прокатанный металл сразу прогревают в индукторе. После этого его форсированно остужают. Следующей стадией работы оказывается самоотпуск на охладительном элементе. Объемная закалка рельсовой продукции в масле, применяемая еще на ряде предприятий, имеет серьезные недочеты:

Источник

Чему равен коэффициент температурного расширения рельсовой стали каскор

minus fav

img521

Скачать умную клавиатуру Очень рекомендуем скачать умную клавиатуру с автоисправлением от Яндекса на свой телефон

С этой клавиатурой вы сможете в 3 раза быстрее вводить текст в поле поиска

Поделится с коллегами:

Чему равен коэффициент температурного расширения рельсовой стали? (КАСКОР).

Ответ на вопрос находится ниже.

Ваша справедливая оценка ответа на этот вопрос
Чему равен коэффициент температурного расширения рельсовой стали? (КАСКОР)
1. 0,85
2. 2,1-10-
3. 0

1615434824 hhgormucf6u

1612446097 45r4r

Наш онлайн-проект «ПроКонспект» является Вашим индивидуальным интернет-помощником.

По оформлению сайта, рекламе и багам обращайтесь к администратору в группе ВКонтакте
Администрация сайта ПроКонспект.рф
Метрика.Яндекс
Все права защищены.

Источник

Изменение длины рельсов при колебаниях их температуры

Если положить рельс длиной L на ролики или специальные подкладки с очень низким коэффициентом трения, то можно считать, что свободному удлинению рельса ничто не препятствует.

?tр — изменение температуры рельса, °С,

Таким образом, при изменении температуры свободно лежащего рельса длиной 985,50 м на 7 °С его длина увеличилась на 80 мм. В этом случае ничто не препятствовало этому изменению и напряженное состояние рельса не возникло.

Однако в пути рельс лежит на металлических подкладках, прикреплен к каждой шпале мощным промежуточным скреплением, а с соседним рельсом соединен стыковым скреплением, поэтому изменение длины рельса в реальных условиях не может происходить так свободно. Изменение длины рельсовой плети в зависимости от температуры описывается более сложным законом, учитывающим преодоление погонных и стыковых сопротивлений.

Рассмотрим другой крайний случай. Допустим, что рельс жестко закреплен по концам и вообще его длина постоянна. Изменение температуры рельса, которое не может повлиять на его длину, вызывает в нем температурные напряжения, а они согласно закону Гука пропорциональны величине несостоявшегося температурного удлинения (укорочения) рельса и противоположны ему по знаку. Другими словами, если рельс при повышении его температуры не смог удлиниться, то в нем возникли температурные напряжения сжатия; если рельс при понижении его температуры не смог укоротиться, то в нем возникли температурные напряжения растяжения.

Температурные напряжения, возникающие в рельсе, если его длина сохраняется при изменении температуры относительно нейтральной, могут быть определены по формуле

где Е — модуль упругости рельсовой стали, Е = 2,1?10 6 кг/см = 21?10 4 МПа;
?L/L — несостоявшееся относительное удлинение рельса.

Продольная температурная сила, сжимающая или растягивающая (в зависимости от направления изменения его температуры) рельс, может быть определена по формуле

Сформулируем одно из основных положений температурной работы рельсов.

Если рельс не может изменять длину при колебаниях своей температуры, то в нем возникают температурные силы Рt, прямо пропорциональные изменению температуры рельса относительно нейтральной температуры и не зависящие от длины рельса L.
Другими словами — величины температурных продольных сил в рельсе, который не может изменять свою длину, от длины рельса не зависят.

А если бы были уложены с нулевыми стыковыми зазорами рельсы длиной 50 (рельсы р-50) или 100 м? Продольная сжимающая температурная сила в рельсе в условиях примера не изменилась бы и составила также 620250 Н, или около
63248 кг, где 1 кг = 9,80665 Н.

Нами рассмотрены предельные случаи — рельс имеет полную свободу перемещений или не имеет возможности изменять свою длину вообще. А как изменяет свою длину рельс в зависимости от температуры в реальных условиях?

В таких условиях это сопровождается преодолением сопротивлений, возникающих как за счет действия сил трения при перемещении рельсов по подкладкам шпал или рельсов со шпалами в балласте, а также концов рельсов в стыке.

В дальнейшем будем исходить из упрощенной схемы, когда силы сопротивления продольному смещению рельса, возникающие за счет действия сил трения при перемещении рельсов по подкладкам шпал, или всей
путевой решетки в балласте, равномерно распределены по всей длине рельса и не зависят от величины температурного изменения длины рельса. Эти силы сопротивления называют погонными и обозначают буквой q.

где R — величина стыкового сопротивления, кг.

Пример 1.4. Рельсы Р65 длиной 25 м уложены при нейтральной температуре 18 °С со стыковыми зазорами 12 мм. Для таких рельсов при стандартной затяжке стыковых болтов можно принять величину сопротивления стыка R = 100000 Н. Насколько должна измениться температура рельса, чтобы стыковое сопротивление было преодолено?

Если температура рельса повысится и превзойдет 23 оС, то начнется перемещение концов рельса в пределах стыкового зазора и преодоление погонного сопротивления этому перемещению. При этом одновременно будет изменяться длина рельса и его напряженное состояние. Поскольку в примере рассматривается рельс стандартной длины (25 м), то перемещения рельса такой относительно небольшой длины будут происходить в основном в пределах стыкового зазора.

На рис. 1.1 показано распределение продольных сил, возникающих в рельсах длиной L при изменении температуры рельса.

capture 03232013 015525
Рис. 1.1. Распределение продольных температурных напряжений по длине рельса:
L — общая длина рельса; x — длина подвижной части рельса; (L – 2x) — неподвижная часть рельса; R — стыковое сопротивление

При постоянном по длине рельса погонном сопротивлении p на длине рельса x возникает погонное сопротивление px, которое равномерно изменяется до нуля в конце рельса.

В сечениях А и Б возникнут напряжения ?t = px/F. В промежутке между этими сечениями рельс не испытывает деформаций и работает как рельс, жестко закрепленный по концам (см. формулу (1.3)). Длина активного концевого участка x может быть найдена из выражения

Наибольшее изменение температуры, при котором полностью преодолеваются погонные сопротивления и продольные деформации распространяются по всей длине рельса, равно

Рассмотрим общий случай изменения длины L рельса типа Р-65, закрепленного на постоянный режим работы при температуре to.

Пример 1.5. Рельсовая плеть длиной L = 1200 м закреплена для работы в постоянном режиме при to= 21 °С. Уравнительный пролет состоит из трех пар уравнительных рельсов длиной по 12,5 м. Величина стыкового зазора 1,2 см.

Определим длину участка продольной деформации рельса при повышении его температуры относительно нейтральной to на 28 °С.

Примем стыковое сопротивление R = 100000 Н, а погонное сопротивление р = 80 Н/см. Тогда

Смещение конца рельса при такой температуре после преодоления стыкового сопротивления равно

На неподвижной части рельса, сколь велика бы она ни была (хоть 100 км!), величина продольных температурных сил, определяемых по формуле (1.4), будет зависеть только от разности температур рельса и
закрепления to.

Допустим, что температура рельса зимой достигла величины –42 °С (такая температура является расчетной для Москвы). Тогда при температуре закрепления плети +21 °С продольная растягивающая рельс температурная сила

Знак минус показывает, что в рельсе действует растягивающая сила.
При экстремальной зимней температуре рельса –42 oС растягивающая рельс сила превысила 132 т!

Выдержит ли рельс такую растягивающую силу?

Изменяя температуру закрепления рельса на постоянный режим, можно регулировать величину продольной температурной сжимающей силы.

Если в условиях примера закрепить рельс не при +21 °С, а при +40 °С, то продольная сжимающая рельс сила летом при максимальной температуре составит всего

По обоим рельсам продольная сжимающая сила составит около 76 т.
Тогда зимой при самой низкой для Москвы температуре рельса –42 °С растягивающая его сила составит уже

Как найти компромисс между величинами максимальных сжимающих и растягивающих сил? Об этом поговорим в разделе 3. Пока же отметим, что проведенные расчеты еще раз показали важность правильного определения температуры закрепления рельсов на постоянный режим, а также важность правильного определения нейтральной температуры.

Физические пределы изменения температур рельсов в каждом регионе сети железных дорог ограничены. В «Технических указаниях по устройству, укладке, содержанию и ремонту бесстыкового пути» приведены расчетные температуры рельсов для сети железных дорог России.

В качестве примера приведем расчетные значения температур рельсов для некоторых станций Московской железной дороги.

Таким образом, путевую решетку сжимает продольная температурная сила более 185 т.

Какими же должны быть конструкция и мощность железнодорожного пути, чтобы выдержать такую сжимающую силу? Об этом поговорим в разделе 2.

Сейчас сделаем попытку ответить на вопрос, почему в тексте этого раздела рельсы назывались то рельсы нормальной (стандартной) длины, то длинные рельсы, то рельсовые плети, то бесстыковые плети и какова разница между этими понятиями?

Источник

Лекция 1. Температурная работа рельсов

dark fb.4725bc4eebdb65ca23e89e212ea8a0ea dark vk.71a586ff1b2903f7f61b0a284beb079f dark twitter.51e15b08a51bdf794f88684782916cc0 dark odnoklas.810a90026299a2be30475bf15c20af5b

caret left.c509a6ae019403bf80f96bff00cd87cd

caret right.6696d877b5de329b9afe170140b9f935

Дополнительная

Основная

Литература

1.1 Факторы, влияющие на температуру рельсов.

Изменение температуры рельса происходит в условиях сложного теплообмена.

Летом, находясь под действием солнечных лучей, рельсы получают тепловую энергию, тратя её часть на обратное излучение и теплоотдачу в окружающую среду. Когда рельс нагревается(тепла подводится больше, чем отводится), значения температуры в разных его точках, изменяясь во времени, всё больше возрастают.

При достижения равновесия (теплового) между количеством подводимого и отдаваемого тепла температура рельсов перестаёт повышаться, хотя локальные значения температуры различных участков как по длине рельса, так и по его поперечному сечению могут довольно существенно различаться. Наблюдаемая разница в температуре по поперечному сечению рельса (головка, шейка, подошва)достигает 10ºС. Затем температура рельса понижается, а его температурное поле выравнивается.

Температура рельсов зависит от многих факторов: температуры воздуха, типа рельса и состояния его поверхностей, а также ориентирования рельса относительно сторон света, плана и профиля пути; поперечного профиля земляного полотна (насыпь, выемка, нулевое место), интенсивности солнечной радиации и прозрачности атмосферы, скорости и направления ветра, качества и отражательной способности балласта и ряда других причин.

При одной и той же температуре воздуха и различных сочетаниях других перечисленных факторов отличие температур в зависимости от условий может достигать 10º-15ºС и даже более.

Температура рельсов летом в дневные часы, как правило, выше температуры рельсов. Разница температур рельса и воздуха является величиной переменной и с повышением максимальной температуры воздуха несколько уменьшается. Разница температур рельса и воздуха летом достигает 16-18ºС в северных регионах и 24-26ºС- в средних и южных районах страны. За расчётную разницу температур между ними летом в настоящее время принимают 20ºС, т.е.

где tр- температура рельса;

tв- температура воздуха.

При изготовлении и укладки рельсовых плетей, производстве работ по техническому обслуживанию и ремонту бесстыкового пути измеряют фактическую температуру рельсов. В настоящее время таковой принято считать температуру головки рельса. При подобных измерениях применяют различные технические средства: приборы для непосредственного измерения в пути на месте производства работ; стационарные приборы для измерения на постах метрологических станций и дистанции пути; стационарные или переносные приборы для измерения на рельсосварочных предприятиях в процессе изготовления плетей. Впервые температура рельсовой плети измеряется на рельсосварочном предприятии, где определяется та, при которой изготовлена плеть.

В проекте укладки бесстыкового пути каждой паре рельсовых плетей присваивается порядковый номер, под котором в дальнейшем она будет значиться в заявке на сварку и других учётных документах.

В начале и конце каждой плети на внутренней стороне шейки рельса (со стороны оси пути) белой масляной краской указывается номер рельсосварочного предприятия, номер плети по сварочной ведомости, её длина в метрах с точностью до второго знака после запятой при температуре рельсов +20ºС. При иной температуре рельсовая плеть, очевидно, будет иметь другую длину. Изменение ∆L длины рельсовой плети в этом случае может быть определено по формуле

640 1

∆L = 0.0000118L (20 – t ф), (1.1)

Пример 1.1. Длина рельсовой плети, изготовленной, на предприятии 42 по сварочной ведомости 317, составляет 796,22 м, а температура рельса 18ºС. Какую длину плети следует указать на внутренней стороне шейки рельса?

Изменение длины рельсовой плети составит

На внутренней стороне шейки рельса должна быть указана длина

Допустим, что номер плети по проекту 12, плеть правая. Она уложена в путь 12 июня 2004 г. при температуре закрепления tо=+24ºС. Тогда маркировка такой плети имеет вид:

При закреплении плетей на шпалах температуру рельсов измеряют дважды- перед началом и после окончания закрепления. Для ускорения процесса измерения температуры рельсовых плетей сначала их закрепляют только на каждой пятой шпале.

С момента закрепления рельсовой плети на постоянный режим начинается «температурная жизнь» плети, а сама температура закрепления может считаться началом этой жизни. Температуру закрепления рельсовой плети иногда называют «нейтральной».

1.2 Изменение длины рельсов при колебаниях их температуры.

Если положить рельс длиной L на ролики или специальные подкладки с очень низким коэффициентом трения, то можно считать, что свободному удлинению рельса ничто ни препятствует.

Изменение длины рельса ∆L, как свободного стержня, при изменении его температуры может быть определено по формуле

α = 0,00001181/град; ∆t р- изменение температуры рельса,ºС,

Пример 1.2.На специальные подкладки с очень низким коэффициентом трения положили рельс длиной 985,50 м при температуре 28ºС. Температура рельса повысилась до 35ºС. Насколько изменилась длина рельса?

Изменение длины рельса ∆L, как свободного стержня, при изменении его температуры может быть определено по формуле

где α- коэффициент линейного расширения рельсовой стали;

∆t р- изменение температуры рельса,ºС,

Таким образом, при изменении температуры свободно лежащего рельса длиной 985,50 м на 7º С его длина увеличилась на 80 мм. В этом случае ничто не препятствовало этому изменению и напряженное состояние рельса не возникло.

Однако в пути рельс лежит на металлических подкладках, прикреплён к каждой шпале мощным промежуточным скреплением, а с соседним рельсом соединён стыковым скреплением, поэтому изменение длины рельса в реальных условиях не может происходить так свободно. Изменение длины рельсовой плети в зависимости от температуры описывается более сложным законом, учитывающим преодоление погонных и стыковых сопротивлений.

Рассмотрим другой крайний случай. Допустим, что рельс жестко закреплён по концам и вообще его длина постоянна.

Изменение температуры рельса, которое не может повлиять на его длину, вызывает в нём температурные напряжения, а они согласно закону Гука пропорциональны величине несостоявшегося температурного удлинения (укорочения) рельса и противоположны ему по знаку. Другими словами, если рельс при повышении его температуры не смог удлиниться, то в нём возникли температурные напряжения сжатия; если рельс при понижении его температуры не смог укоротиться, то в нём возникли температурные напряжения растяжения.

Температурные напряжения, возникающие в рельсе, если его длина сохраняется при изменении температуры относительно нейтральной, могут быть определены по формуле

σ t = E ∆L / L = α E ∆tр, (1.3)

σ t = E ∆L / L = α E ∆tр, (1.3)

∆L/L- несостоявшееся относительное удлинение рельса.

Продольная температурная сила, сжимающая или растягивающая (в зависимости от направления изменения его температуры) рельс, может быть определена по формуле

где F- площадь поперечного сечения рельса, см ²;

Сформулируем одно из основных положений температурной работы рельсов.

Источник

Комфорт
Adblock
detector