Jernbaneproduksjonsteknologi.

Den første oppgaven i produksjonen av skinner er å få en støpeblokk som er jevn i hele lengden. Etter størkning føres blokkene til en varmeovn, hvor de varmes opp til rulletemperatur. Deretter føres blokkene, levert til blomstringsmaskinene på spesielle vogner, gjennom rullene med deres øvre ender først; her blir blokkene kraftig komprimert 4 ganger av sakte roterende valser. For å fjerne forurenset metall, kuttes hodet og haleenden av blomsten av; Blomsten er delt i to deler, som hver igjen er delt i to, tre eller fire skinner, avhengig av lengden og tverrsnittet til profilen de er beregnet for.
Data vedrørende vekt og type skinne, type stål, produsent, måned og år for valsing påføres den ene siden av skinnejournalen i form av hevede bokstaver; bokstavene rulles ut av de nedre rullene under siste passering av skinnen. Det er også lagt til bokstaver på merket som indikerer at skinnene er laget av stål med middels manganinnhold ved bruk av kontrollert kjøling, at de er varmebehandlet og at endene deres er herdet. Siden serienumrene til varmene og blokkene er bevart etter at stålet er sølt, er nummeret til varmen og barren også angitt på skinnene. Disse dataene stemples på en stemplingsmaskin på motsatt side av journalen mens skinnen fortsatt er varm. Ingotene rulles med hodeenden fremover; skinnene er sekvensielt merket med bokstavene A, B, C, D osv.

Etter valsing, mens stålet ennå ikke er avkjølt, kuttes det valsede båndet i stykker med ønsket lengde.

Den neste operasjonen er å føre skinnene gjennom en serie ruller, som bøyer skinnene slik at de etter avkjøling til omgivelsestemperatur er helt rette.

Etter avkjøling er skinnenes akse, som andre varmvalsede profiler, lett bøyd, som et resultat av at skinnene må rettes opp i de riktige pressene. Endene på skinnene renses for grader som dannes ved saging av skinnene i varm tilstand, og slipes med roterende slipeskiver.
Vanligvis bores to eller tre boltehull i hver ende av skinnen, avhengig av lengden på støtplatene som brukes; men hvis skinnene er konstruert for å sveises til lange tråder, forblir endene uborede.

Før skinnene lastes for forsendelse til forbrukere, deles de inn i grupper avhengig av karboninnholdet i metallet, kvaliteten på valsingen, stålets struktur og lengdens avvik fra standarden; Etter dette er endene på alle skinnene, bortsett fra lavkarbonskinnene, malt i en av fem lett gjenkjennelige farger for å gjøre det enkelt å finne de ønskede skinnene ved fordeling. Fordelingen av skinner i grupper, merking og lasting utføres i henhold til "Merking med fordeling av skinner i grupper" og "Lasting" i AREA-spesifikasjonene for stålskinner med åpen ild, gitt nedenfor.

En skinne er en metallbjelke med originalt tverrsnitt. Den brukes til å lage en støtte som jernbanetransport beveger seg langs. For første gang begynte skinner å bli produsert i Antikkens Roma, men da ble det brukt tre til å lage dem, og avstanden mellom dem var strengt tatt 143 cm Installasjonen av skinnene utføres i et parallelt plan i forhold til hverandre. Som et resultat dannes det en "dobbeltstrengsbane".

Hovedoppgaven til skinnene er å lede hjulene på kjøretøyet og ta på seg lasten med dens påfølgende fordeling til de nedre elementene i det øvre sporet. Ved bruk av tog i områder hvor bevegelse er umulig uten elektrisk trekkraft, spiller skinnene rollen som en strømleder, og for områder som bruker automatisk blokkering fungerer skinnene som en leder.

Produksjonsmateriale

I de fleste tilfeller brukes karbonstål til å lage skinner. Kvaliteten på dette materialet påvirkes av flere faktorer, for eksempel mikrostrukturen og makrostrukturen til stålet, dets kjemisk struktur etc. Tilstedeværelsen av karbon gir skinnen større holdbarhet og pålitelighet.

Imidlertid kan overflødig karbon i stål ha en negativ innvirkning. Med sin overdrevne mengde øker skjørheten betydelig. Det er derfor, når du legger til karbon, er det verdt å passe på at stålstrukturen er så sterk som mulig.

Andre stoffer brukes også for å forbedre kvaliteten på utgangsmaterialet. Den siste tiden har de i økende grad tydd til å behandle skinner med mangan. Dette øker metallets motstand mot mekanisk skade, noe som gjør det mer holdbart og tøft. Tilsetning av silisium til stål øker slitestyrken og hardheten. Titan, vanadium og zirkonium kan også brukes. Disse mikroelementene kan forbedres betydelig kvalitetsegenskaper bli til.

Det skal ikke under noen omstendigheter tilsettes svovel- og fosfortilsetningsstoffer, da de gjør stålet mer sårbart for brudd og øker sprøheten. Svært ofte kan sprekker og brudd observeres i deler laget med tilsetning av disse stoffene.

Det ble allerede diskutert ovenfor at stål har sin egen mikrostruktur og makrostruktur. Perlite brukes som hovedmateriale for den første strukturen. Formen ligner plater som inneholder ferritt. Du kan oppnå en homogen sammensetning av stål ved å herde det, det vil si behandle det ved svært høye temperaturer. høy temperatur. Herding øker slitestyrken, holdbarheten, påliteligheten, stivheten og seigheten til metallet. For makrostrukturen er tilstedeværelsen av overflødige stoffer eller hulrom uakseptabelt.

Fysiske egenskaper til skinner

Selve profilen til skinnene var ikke alltid slik. Den har tålt endringer over tid. Historien husker hjørne, dobbelthodet, soppformet, bredfot og andre skinner.

Utformingen av en moderne bredsåleskinne inkluderer en såle, et hode og en hals, som fungerer som et forbindelseselement mellom disse to delene. Den sentrale delen er laget litt konveks slik at belastningen fra hjulene overføres til det sentrale området av skinnen. Krysset av halsen med sålen og hodet har glatte former. For å lette spenningen fra nakken er den laget i form av en kurve. Jo bredere bunnen av skinnebasen er, desto høyere er dens sidestabilitet.

Det er flere standard størrelser skinner Til Den russiske føderasjonen Det er vanlig å produsere skinner 12,5, 25, 50, 100 m lange.

Det er også mulig å produsere skinner med kortere lengde. De brukes på ujevne deler av jernbanesporet. Lengden på det sammenhengende sporet er minst 400 m og kan nå halelengden. Jo høyere lengden på skinnen er, desto mindre motstand mot kjøretøyets bevegelse og følgelig slitasjen. Besparelsen av stål ved bytte til et kontinuerlig sveisespor når 4 tonn per 1 km spor. Dette er mulig på grunn av fraværet av festeelementer i området med skinneskjøter.

Når du beregner kraften til et materiale, er det nødvendig å ta hensyn til en slik parameter som egenvekt per 1 m skinne. Det måles vanligvis i kilo.

Et annet element i jernbanesporet er sviller. De spiller rollen som et festeelement. Takket være utvikling moderne teknologier Det ble mulig å produsere sviller ikke bare av armert betong og tre, men også av stål eller plast.

Når du beregner kostnaden for en skinne, tas dens spesifikke vekt, generelle parametere (lengde og bredde), hardhet og grad av slitestyrke i betraktning.

Skinnetyper

For å velge riktig type skinner, er det nødvendig å beregne belastningen på linjen og gjennomsnittshastigheten som kjøretøyer vil bevege seg langs den. La oss for eksempel ta en massiv skinne med mye vekt. Det har en positiv effekt på slitestyrken til sviller og reduserer de økonomiske kostnadene ved å vedlikeholde linjen ved å øke holdbarheten.

I dag finnes det følgende typer skinner:

• Jernbane. Denne typen regnes som den mest populære og etterspurte. Vekten på 1 meter av en slik skinne er 50-65 kg, lengde - 12,5 eller 50 m.
• Smalspor. Brukes når det er nødvendig å skape et smalt mellomrom. Denne typen jernbane er mye brukt i gruvedrift og andre områder med begrenset trafikk.
• Gruvedrift. Med deres hjelp legges leddløse spor. De er også veldig populære i industrisektoren.
• Trikker. Navnet taler for seg selv. Ikke designet for tung linjetrafikk. Disse skinnene veier relativt lite, noe som fører til rask slitasje.
• Kran. De brukes på steder der det er nødvendig å lage stier for å flytte en kran.
• Kran Slike skinner regnes som de tyngste. I noen tilfeller er det tillatt å legge i flere rader samtidig.
• Ramme. De brukes på steder der overføringsmekanismer er bygget.
• Motskinne. Brukes ved arbeid i øvre konstruksjoner av jernbanespor.
• Vittige. Bruksomfanget ligner på motskinnetypen. Typen skarpe skinner OR43 kan skilles separat. Den brukes til bygging av jernbanespor.

Hvor kan jeg kjøpe denne typen skinner? Vi anbefaler å kjøpe fra pålitelige leverandører. I Jekaterinburg kan skinner kjøpes på handelsselskap"Rail-Kit". Selskapet selger jernbaneprodukter Høy kvalitet fra ledende innenlandske fabrikker som oppfyller GOST-standarder.

Skinner er klassifisert i henhold til flere parametere:

• Tilstedeværelsen av hull beregnet på koblingselementer(bolter).
• Metode for stålsmelting.
• Kvalitet. I henhold til denne parameteren er skinner delt inn i varmeforsterkede og ikke-varmeforsterkede.

Disse egenskapene påvirker direkte kostnadene for skinnen.

Legende

Hver skinne har markeringer som består av flere grupper med tall og bokstaver. Hver bokstav betyr en bestemt parameter:

• A – skinnetype.
• B – kvalitetskategori.
• C – stålkvalitet brukt.
• D er lengden på skinnen.
• E – tilstedeværelse av hull for bolter.
• F – GOST.

For eksempel indikerer merkingen av skinnen P65-T1-M76T-25-3/2 GOST R 51685-2000 at dette er en jernbanetype skinne av kategori T1. For fremstillingen ble M76T stål brukt. Lengden på skinnen er 25 m. Den har 3 hull for bolter i hver ende. Samsvarer med den angitte GOST-standarden.

Side 2 av 10

Formål med skinner og krav til dem

Grunnleggende bærende element sporoverbygg - skinner. De er stålstenger av spesielle seksjoner som rullende materiell beveger seg langs. Standard og generelt aksepterte skinner på alle veier i verden er bred-solide skinner.

(Fig. 1) består av tre hoveddeler:

• hoder;
• såler;
• hals som forbinder hodet med sålen.

Skinnene er det viktigste elementet overbygning av banen. De er ment:

• direkte oppfatte trykket fra hjulene til det rullende materiellet og overføre disse trykket til de underliggende elementene i den øvre sporstrukturen;
• før hjulene til det rullende materiellet mens de beveger seg;
• i områder med automatisk blokkering, tjene som en leder av signalstrøm, og i elektrisk trekkraft - som en leder av omvendt strømstrøm. Derfor må skinnegjenger ha nødvendig elektrisk ledningsevne.

Grunnleggende jernbanekrav er at de må være stabile og holdbare; har den lengste levetiden; sikre togsikkerhet; være praktisk og rimelig å betjene og produsere.

Ris. 1 - Bred bunnskinne

Mer detaljert bestemmer formålet og økonomiske hensyn følgende krav til skinnen:

1. For å ivareta sikkerheten til tog med store aksellaster ved maksimal hastighet, må skinnene være tyngre. Samtidig, for å spare metall og lette lasting, lossing og skifting, må de samme skinnene ha en rasjonell og om mulig minst vekt.
2. For bedre motstand mot bøyning under en bevegelig last, må skinnene være tilstrekkelig stive (ha det høyeste motstandsmomentet). Samtidig, for å unngå harde støt av hjulene på skinnene, som kan forårsake brudd på individuelle deler chassis rullende materiell, samt utflating og jevn bøying av skinner, er det nødvendig at skinnene er tilstrekkelig fleksible.
3. For at skinnene ikke skal gå i stykker på grunn av de støtdynamiske effektene av hjulene på det rullende materiellet, må materialet til skinnene være tilstrekkelig tyktflytende. I lys av den konsentrerte overføringen av trykk fra hjulene over svært små områder ved kontaktpunktene mellom hjulene på skinnene, kreves det at metallet i skinnene ikke rynker, ikke slites ut, varer lenger og er tilstrekkelig hard.
4. For å sikre tilstrekkelig vedheft mellom skinnene og drivhjulene til lokomotiver, er det nødvendig at rulleflaten til skinnene er grov. For å redusere motstanden mot bevegelse av de gjenværende hjulene - biler, anbud og støttehjul på lokomotiver - er det nødvendig at skinnenes rulleoverflate er jevn;
5. For å standardisere elementene i overbygningen til sporet, noe som fører til enkelhet og reduksjon i kostnadene for deres vedlikehold, er det nødvendig at antall typer skinner er det minste. Av hensyn til metallsparing er det utenkelig at det skal legges skinner av samme type på alle jernbanestrekninger, uavhengig av trafikkbelastning, aksiallast og toghastighet. Antall skinnetyper bør være minimalt, men rimelig.

Dermed er kravene og betingelsene som skinner skal tilfredsstille ekstremt viktige, nødvendige og samtidig motstridende. Alt dette gjør det ekstremt vanskelig å løse jernbaneproblemet generelt. Løsningen er en av de viktigste oppgavene innen transportvitenskap og -teknologi.

Skinnemateriale

Moderne skinner rulles kun fra stålblokker. Stål produseres i omformere etter Bessemer-metoden eller i ovner med åpen ild. Bessemer stål oppnås ved å blåse smeltet støpejern med oksygen (15-18 minutter). I dette tilfellet brenner karbon og noen urenheter ut. Åpent ildsted stål er laget av støpejern og stålskrap i store ovner med en kapasitet på 200 til 1500 tonn i flere timer. Dette stålet er renere og mindre kaldsprøtt enn Bessemer-stål. Skinner tunge typer(P65 og P75) er kun valset fra stål med åpen ild.

Kvaliteten på skinnestål bestemmes av dets kjemiske sammensetning, mikro- og makrostruktur. Den kjemiske sammensetningen av skinnestål er preget av prosentvise tilsetninger til jern (se tabell nedenfor).

Karbonøker hardheten og slitestyrken til skinnestål. Men jo høyere karboninnhold, jo større, alt annet likt, er stålets sprøhet og desto vanskeligere er det å kaldrette skinnene. Derfor er det nødvendig med en jevnere fordeling av metall over tverrsnittet av skinnen; den må opprettholdes mer stivt kjemisk oppbygning, dette gjelder spesielt for fosfor og svovel.

Manganøker hardheten og slitestyrken til stål, og gir det tilstrekkelig seighet.

Silisium forbedrer stålkvaliteten, øker hardheten til metallet og dets motstand mot slitasje.

Fosfor Og svovel- skadelige urenheter, de gjør stål sprøtt: med høyt fosforinnhold blir skinnene kaldskjøre, med høyt svovelinnhold - rødskjøre.

Arsenikkøker hardheten og slitestyrken til skinnestål, men overskuddet reduserer slagstyrken.

Mikrostruktur installert under et mikroskop med en forstørrelse på 100-200 ganger. Komponentene i vanlig skinnestål er ferritt, som består av karbonfri Fe, og perlitt, som er en blanding av ferritt og sementitt.

Studiet av mikrostrukturen til skinnestål viser at det oppnår evnen til betydelig å motstå slitasje og seighet med en sorbitolstruktur, som oppnås som et resultat av spesiell varmebehandling.

For tiden er volumetrisk herding av skinner mest utbredt. Det øker duktiliteten og seigheten, øker utmattingsstyrken og motstanden til skinner mot dannelse av tverrgående utmattelsesbrudd. Driftsbestandigheten til slike skinner er 1,3-1,5 ganger høyere enn driftsbestandigheten til ikke-herdede skinner. Ifølge tekniske og økonomiske beregninger gir bruk av volumetrisk herdede skinner per 1 km spor i gjennomsnitt per år betydelige økonomiske besparelser.

Den viktigste faktoren for kvaliteten på skinnestål er dens makrostruktur(strukturen er brukket når den ses med det blotte øye eller med forstørrelsesglass). Stålet skal ha en homogen finkornet struktur uten slagg, hår, film eller spor av ujevn fordeling av kjemiske tilsetningsstoffer over tverrsnittet. Kvalitetsforbedring oppnås ved streng overholdelse tekniske spesifikasjoner og kontinuerlig forbedring av stålproduksjon og jernbanerulleteknologi. Tettheten til skinnestål antas å være 7,83 t/m3.

Skinneform og dimensjoner

Skinneprofil

Serviceegenskapene til skinner er hovedsakelig preget av deres masse per 1 m lengde, tverrsnittsprofil (fig. 2) og mekaniske egenskaper metallet de er laget av. For å øke motstanden mot vertikale krefter er skinnen formet som en I-bjelke, øverste hylle hvilken ( skinnehode) er tilpasset for kontakt med hjulene på rullende materiell, og den nedre ( skinnebase) - for festing til støtter. Den vertikale veggen som forbinder hodet og sålen kalles nakke.

Ris. 2 - Hoveddeler av skinnene

Skinneprofil skyldes dets samspill med hjulene til det rullende materiellet og utformingen av elementene i sporets overbygning. En typisk profil av moderne bredfotsskinner er vist i (fig. 3).

Den rullende overflaten på hodet er alltid konveks for å sikre den gunstigste overføringen av trykk fra hjulene. For skinnetyper P75, P65 og P50, større radius R 1 av denne overflaten er tatt lik 300 mm. Mot ansiktene endres krumningen til en radius R 2 lik 80 mm. I skinner av typen P43 er rulleflaten til skinnehodet skissert med en radius R 1 .

Ris. 3 - Moderne skinne med bred fot

Den rullende overflaten passer sammen med sideflatene på hodet langs en kurve med en radius r 1 (fig. 3), nær i størrelse til radiusen til bandasjens filet. I skinner av typene P75, P65 og P50 r 1 tilsvarer 15 mm.

Sidekantene på hodet er enten vertikale eller skråstilte. For skinner av typene P75, P65 og P50 er denne helningen (1: k) er tatt lik 1:20. Sidekantene av hodet har en tendens til å parre seg med de minste nedre radiene r 2 lik 1,5-4 mm. Dette gjøres for å sikre at bæreflaten for overleggene blir så stor som mulig. Av samme grunner antas radiene å være de samme r 6 og r 7 .

Støtteflatene for foringene er de nedre kantene på hodet og de øvre kantene på skinnebasen. For øyeblikket er de vanligste vinklene α de der tan α = 1: n for skinner av type P75, P65 og P50 er 1:4.

Sammenkoblingen av hodets nedre kanter med halsen skal gi en tilstrekkelig støtteflate for foringen og den jevneste overgangen fra et tykt hode til en relativt tynn hals for å redusere lokale påkjenninger og jevn avkjøling av skinnene under rulling. I skinner av typene P75, P65 og P50, r 3 = 5÷7 mm og r 4 = 10÷17 mm.

Halsen på en moderne skinne har en buet kontur med en radius R w (fra 350 til 450 mm for husskinner), som best sikrer en jevn overgang fra nakken til basen og hodet.

Forbindelsen mellom halsen og sålen er laget med en radius r 6, hvis verdi er diktert av de samme hensynene som verdiene til radiene r 3 og r 4. Overgangen til den skrånende oversiden av sålen for skinner av typene P75, P65 og P50 gjøres langs en radius r 5 lik 15-25 mm.

På jernbaner Den russiske føderasjonen bruker skinner av typene P75, P65 og P50 (fig. 4), med en masse på 74,4; 64,6 og 51,6 kg/lineær. m. De overveiende skinnene som brukes til installasjon nå er skinner av typen P65; på spesielt tunge linjer - termisk forsterkede skinner av typen P75. De er laget 25 meter lange.

Ris. 4 - Standard skinneprofiler: EN- type P75; b- P65; V- P50

Skinnelengde

På verdens veier streber de etter å gjøre bredere bruk av lange skinner og sveisede skinnetråder. På grunn av dette reduseres antall skjøter, noe som bedrer forholdene for samspill mellom banen og materiellet, og gir stor økonomisk effekt. For eksempel, hvis det i stedet for skinner av typen P65 med en lengde på 12,5 m legges skinner av samme type, men med en lengde på 25 m, vil det ved å redusere behovet for rumpefester bli 3 902 tonn metall. spart for hver 1000 km. I tillegg vil reduksjon av antall ledd med ca. 10 % redusere motstanden mot togbevegelser, redusere slitasje på rullende materiellhjul og redusere kostnadene ved løpende sporvedlikehold.

Standard lengde moderne skinner i forskjellige land varierer det fra 10 til 60 m: i Den russiske føderasjonen 25 m; i Tsjekkoslovakia 24 og 48 m, i DDR og Tyskland 30, 45 og 60 m; i Frankrike 18, 24 og 36 m; i England 18, 29 m; i Japan 25 m; i USA, 11,89 og 23,96 m. I den russiske føderasjonen rulles skinner 12,5 m lange i begrensede mengder for oppmøte.

I tillegg til skinner med standard lengde, brukes også forkortede til å legge buede spordeler på innvendige gjenger. I den russiske føderasjonen er slike skinner forkortet med 80 og 160 mm, og med en lengde på 12,5 m - med 40, 80 og 120 mm.

Masse (vekt) av skinner

Hovedkarakteristikken gir generell idé om typen og kraften til skinnen - er dens vekt, uttrykt i kilogram per lineær meter.

Bestemme det optimale skinnevekt- oppgaven er ekstremt vanskelig, siden den avhenger av et stort antall faktorer: aksellast, toghastighet, lastintensitet, kvalitet på skinnestål, skinneprofil og andre.

Skinnevekt bestemt ut fra følgende hensyn:

• jo større belastningen er på jernbanevognens aksel, togenes hastighet og linjens lasttetthet, desto større skal, alt annet likt, skinnens masse være Med;
• jo større masse er skinnen q, jo lavere, ellers likt, driftskostnadene på tungt belastede linjer (for sporvedlikehold, for motstand mot togbevegelse).

For tiden er det ulike forslag for å bestemme massen til en skinne empirisk, avhengig av et begrenset antall faktorer. Professor G. M. Shakhunyants foreslo å bestemme massen til skinnen avhengig av typen rullende materiell, belastningen på linjen, hastigheten til tog og statisk belastning til lokomotivaksen i følge uttrykket

Hvor EN- koeffisient lik 1,20 for biler og 1,13 for lokomotiver;

T maks - fraktintensitet, millioner t km/km per år;

υ - toghastighet som spordesignet er beregnet for, km/t;

De numeriske verdiene inkludert i formelen kan hentes fra tabell 1.2

Formelen gitt ovenfor reflekterer utvilsomt ikke kompleksiteten i forholdet mellom faktorer som påvirker valget av skinnevekt. Det gjør det imidlertid mulig å ta en beslutning som en første tilnærming ganske rimelig.

Den endelige massen til skinnen velges ut fra styrkeberegninger og økonomisk gjennomførbarhet. Vekten på standardskinner i Russland er 44-75 kg/m. Hovedkarakteristikkene deres er gitt i (tabell 1.3) og angitt i (fig. 5). P43-skinner rulles i begrensede mengder for oppmøte.

Ris. 5 - Grunndimensjoner for en moderne skinne (til tabell 1.3)

På jernbaner i andre land har skinnene en masse, kg/m:

• USA - 30-77;
• England:
  • tohodet - 29,66-49,53;
  • bredfot - 22,37-56,5;
• Frankrike og Belgia - 30-62;
• DDR og FRG - 30-64.

Økonomisk effektivitet ved bruk av tunge skinner

Effekt av å bruke tunge skinner ligger i deres holdbarhet, redusert materialforbruk, redusert motstand mot togbevegelser og reduserte kostnader for løpende sporvedlikehold.

I følge VNIIZhT, hvis vi tar en skinne av typen P50 som base, reduserer en økning i massen med 1 kg arbeidskostnadene for nåværende sporvedlikehold med 1,5-1,8% og reduserer materialforbruket til 1,4%.

En tyngre skinne fordeler trykket på hjulene på rullende materiell over et større antall sviller, som et resultat av at trykket på hver sviller reduseres, mekanisk slitasje reduseres og levetiden øker. Samtidig reduseres det dynamiske trykket på ballasten, slitasje, knusing av ballastpartikler og dens forurensning reduseres.

Ettersom vekten på skinnene øker, oppstår behovet for reparasjoner av mellom- og løftespor sjeldnere. Tunge skinner kan bære mer last. Så P50-skinner er 15 %, og P65 er 45 % tyngre enn P43-skinner, men P50-skinner i løpet av levetiden kan bære 1,5 ganger mer tonnasje, og P65 er 2 ganger mer enn P43. Med en økning i massen av skinner, reduseres forbruket av metall per gjennomgått tonnasjeenhet og kostnadene ved å erstatte skinner (større reparasjoner) reduseres, motstand mot togbevegelse og trekkkostnader reduseres.

I økonomiske beregninger for valg av skinnetype, foretrekkes skinnen som den årlige summen av de gitte bygge- og driftskostnadene er ∑ E pr med normalisert tilbakebetalingstid t n er den minste. Det bestemmes av formelen

Hvor EN- byggekostnader (kostnad for legging av skinner);

B i - driftskostnader Jeg-ro år.

Tilbakebetalingstiden for ytterligere kapitalinvesteringer i legging av tunge skinner er kort – vanligvis 1,5-4,5 år. Siden det er veldig lønnsomt å bruke tunge skinner, er gjennomsnittsvekten i Russland ( q cf) øker stadig.

Jernbane levetid

Forventet levetid for jernbane er bestemt både for hensiktsmessig styring av sporvedlikehold (for eksempel for å vite hyppigheten av skifte av skinner), og for deres tekniske og økonomiske vurdering.

Levetiden til skinner er en funksjon av deres drift under rullende materiell, typen og kraften til skinnene, egenskapene til overbygningen og det rullende materiellet, driftsforholdene til banen og teknologien til jernbaneproduksjon.

Skinner svikter på grunn av slitasje og defekter. De bør fjernes fra banen når de bæres til en viss tillatt mengde; Denne faktoren brukes til å bestemme levetiden til skinnene. Tillatt slitasje z 0 (fig. 6), monteres skinnehodene på en slik måte at skinnens tverrsnitt etter slitasje av området ω 0 gir tillatte påkjenninger, og slik at når hjuldekkene er slitt, kommer ryggene ikke i kontakt med muttere og boltehoder ved skinneskjøtene eller deler av de dobbelthodede foringene som stikker ut bak skinnehodet.

Ris. 6 - Tverrsnitt av skinnehodet (tillatt slitasjeområde er skyggelagt)

I følge bildet

ω 0 = bz 0 - ∆,

Hvor b- bredden på skinnehodet;

z 0 - normalisert grenseslitasje på skinnehodet, akseptert i den russiske føderasjonen i henhold til PTE;

∆ - tar hensyn til forskjellen i omrisset av hodet og et tenkt rektangel, som er lik 70 mm 2.

T = ω 0 / β,

hvor β er den spesifikke slitasjen av tverrsnittet til skinnehodet fra passasje av 1 million tonn bruttolast, mm 2.

Verdien av β bestemmes for spesifikke jernbanedriftsforhold, utfører trekkraftberegninger og tar hensyn til kvaliteten på skinnestål. For omtrentlige beregninger kan du bruke gjennomsnittlige nettverksverdier β avg (mm 2 / million tonn brutto) fra tabellen

Siden slitasje av volumherdede skinner skjer 1,3-1,5 ganger langsommere enn ikke-herdede skinner, bør verdien av β cf for førstnevnte justeres med en koeffisient α lik ca. 0,65-0,5.

Ved å vite ω 0 og β avg, kan vi dermed finne tonnasjen T, som de aktuelle skinnene kan gå glipp av over hele levetiden. Dessuten, hvis lasteintensiteten (årlig tonnasje) T g av en gitt linje er kjent og konstant, så kan levetiden til skinnene i år på denne linjen finnes som følger:

Men siden godsbelastningen på våre jernbaner øker hvert år, er levetiden til skinnene på en gitt linje basert på driftstiden for siste tonnasje

Hvor T 1 , T 2 , T 3 , …, Tt- henholdsvis tonnasje i første, andre, tredje, tår etter legging av skinnene.

Til tross for økningen i slitestyrken til skinner, må de skiftes ut før de når standard slitasje på grunn av en enkelt feil på grunn av defekter. Feil på skinner på grunn av defekter oppstår både på grunn av brudd eller ufullkommenhet i produksjonsteknologi, og på grunn av driftsbetingelsene.

Ved fastsettelse av levetiden til skinner tas de som tillatt total enkeltfeil på grunn av feil: P50 - 6 stk, og P65 og P75 - 5 stk per 1 km spor eller største årlige utbytte for disse skinnene - 2 stk. for 1 km.

Jernbanelevetid mellom større reparasjoner måter i millioner tonn brutto basert på et enkelt feilutbytte av skinner T od G.M. Shakhunyants foreslo å bestemme ved formelen

hvor λ р er en koeffisient som tar hensyn til kvaliteten på skinnestål, er lengden på ikke-herdede skinner λ р = 1, og for volumherdede skinner λ р = 1,5;

Et begrep som tar hensyn til påvirkningen av banekurvatur og smøring; på R≥ 1200 m EN= 0 og at R < 1200 м EN= 800; i fravær av smøring av sideflatene til skinnehodene og hjulflensene, α-smøremiddel = 1, ved smurt med grafitt-molybdenblyanter eller for fettbasert grafittsmøremiddel, α-smøremiddel = 0,2;

Et begrep som tar hensyn til påvirkningen av lengden på skinnene (lash);

R dn - gjennomsnittlig tonnasje standardbelastning på skinnen fra hjulparets akse, etablert i 1964 ved bruk av standard levetid for uherdede skinner (for P50 - 350 millioner tonn brutto last, for P65 - 500 millioner tonn brutto last) , lik skinner P50: R dn = (1 + 0,012υ i) q ok = (1 + 0,012 50) 14 9,8 = 228,6 kN og for P65-skinner: P dn = (1 + 0,012 60) 18 9,8 = 303,8 kN;

R c er den tonnasjevektede gjennomsnittlige belastningen på skinnen fra hjulsettets akse, kN;

q p - skinnemasse, kg/m;

γ normer - normativ mening tillatt enkelt fjerning av skinner på grunn av defekter (P50 - 6 stykker, P65 og P75 - 5 stykker per 1 km spor);

q ok - gjennomsnittlig belastning på skinnen fra hjulsettets aksel, avhengig av type skinne.

Av de to verdiene funnet ved hjelp av formlene gitt ovenfor, bør den minste tas for beregning.

Begrensning av levetiden til skinner basert på deres enkelt utgang kan derfor ikke anses som normalt hovedoppgaven- utføre tiltak for å øke levetiden til skinner i henhold til deres kapasitet frem til full designslitasje. Dette kan oppnås ved å forbedre kvaliteten på skinnemetall, blant annet gjennom varmebehandling; bruk av sømløst spor med sveisede skinnetråder med økt lengde; overflatebehandling av slitte skinneender; forbedre utformingen av sporoverbygningen som helhet; bruk av smøremidler som smører sideflatene til skinnehodet i kurver; forbedre dagens vedlikehold av skinner og banen som helhet.

Etter utløp etablert Service liv på stedene for første legging fjernes skinnene fra banen, sorteres, utsettes for reparasjon og sveising ved jernbanereparasjonsbedrifter, og legges igjen på banen, men med mer lette forhold operasjon, hvor de passerer ytterligere 2/3 av den opprinnelige standardtonnasjen.

Viktige tiltak for å forlenge levetiden til skinner underveis er sliping hodene deres med skinnesliping for å fjerne uregelmessigheter og overflateskadet metalllag fra rulleoverflaten, overflate skinneender, smøremiddel skinner i kurver for å redusere sideslitasje på hodet.

Levetiden til konvensjonelle høykarbonskinner er 2-3 ganger høyere enn for utenlandske, og den for termisk forsterkede er 3-4 ganger høyere; Dette er imidlertid ikke nok, siden intensiteten av bruk av jernbaner i vårt land er 6-10 ganger større enn i utlandet. Derfor pågår det vitenskapelig forskning for å skape enda sterkere og mer holdbare skinner.