Температурные стыки рельсов: что это такое, применение дорожных термостыков – размеры, вес

1. Температурные стыки: что это такое
2. Для чего нужно делать ТС
3. Особенности, которыми обладают температурные стыки железнодорожные
4. Допустимые зазоры в термостыках
5. Применение температурных стыков
6. Пример конструкции ТС
7. Наш ассортимент

В местах соединения двух соседних направляющих полотна возникают не только физические напряжения. На практике просто необходимо обустраивать температурные стыки рельсов (ТС), поэтому сегодня мы хотим рассмотреть, что они из себя представляют. Разберемся, зачем они нужны и из каких элементов состоят, уделим внимание их особенностям, габаритам, сфере применения, проанализируем их стандартную конструкцию. Столько подробностей, чтобы вы могли в полной мере осознать их важность и понять, в каком количестве их покупать для своей ЖД-линии.

Сразу отметим, что в нынешних реалиях эксплуатации железных дорог они являются, по сути, обязательными элементами. Они компенсируют различные деформации и таким образом предотвращают выброс пути, а значит и сход транспорта. Потому так нужно озаботиться вопросом правильного их обустройства.

Температурные стыки: что это такое

Определение зависит от конкретной точки их расположения. В общем случае каждый из них – это место соединения. Чего и с чем? Либо двух последовательно идущих профилей между собой, либо направляющей ВСП с опорным основанием (бетонной плитой или балкой).

Дело в том, что эти элементы крепятся не вплотную, а с зазором, причем со строго определенным: в соответствии с актуальными ГОСТами, его величина должна составлять 20-35 мм. Если он будет больше, это нарушит геометрию колеи и затруднит движение транспорта (в том числе и из-за появления срезающих усилий), если меньше – приведет к появлению напряжений, а они влекут за собой деформацию и смещения полотна.

И температурный стык – как раз та конструкция, которая призвана обеспечить подходящие размеры данного промежутка, сохранить его в пределах оговоренных 20-35 мм. Да, можно и даже нужно рассматривать его еще и как сборочный узел, ведь он обустраивается (состоит) сразу из нескольких элементов – в самом стандартном случае это:

•  2 специальные накладки с посадочными отверстиями;

•  2 болта подходящего диаметра;

•  2 гайки и 2 шайбы.

Сюда же условно добавляем и соседние (соединяемые) детали, то есть пару рельсовых профилей (в том числе и из серии КР, для крановых путей) или направляющую и основание – балку или шпалу, – и сборочный узел готов.

Для чего нужно делать ТС

Это необходимо сразу по нескольким причинам – во-первых, в общем случае, чтобы:

•  предотвратить непосредственное соприкосновение соседних элементов ВСП и появление лишних контактных напряжений в результате их трения;

•  свести на нет возможное негативное влияние усадочных смещений, возникающих после ввода недавно проложенного полотна в эксплуатацию. 

Во-вторых, что даже важнее, это требуется, чтобы:

•  компенсировать сужение и расширение; 

•  не допустить деформаций и разрушения структуры рельсов, подвергающихся воздействию температур. 

Устройство рассматриваемых стыков особенно актуально в регионах с резкими колебаниями климата или высокой сейсмической активностью (достигающей 9 баллов).

Внимание, при прокладке полотна в той зоне, где возможны землетрясения, в стандартный сборочный узел входят именно фрезерованные металлопрофили, длина которых должна находиться в пределах 2-2,5 м. Чтобы ее достичь и добиться ровности поверхностей, часть подошвы и головки следует срезать, а также выполнить в прокатном изделии овальное отверстие под посадочный болт.

Практика показывает, что все затраты (материалов, времени и сил) на устройство ТС полностью оправданы как экономически, так и с точки зрения безопасности эксплуатации полотна. Потому что борьба с угоном – а выброс является наиболее радикальным его проявлением – обходится гораздо дороже.

Особенности, которыми обладают температурные стыки железнодорожные

Важно, чтобы они не просто обеспечивали зазор подходящих размеров, но и делали его свободным. Для достижения такой «двойной» цели их накладка должна быть отлично защищена от перегревания. Чтобы добиться нужных свойств, производители изготавливают ее из диэлектрических материалов – композитных металлов или текстолитов, но обязательно с высокой механической прочностью (термическая подразумевается) и стойкостью к дождю, снегу, влаге и неблагоприятным природным и климатическим факторам вообще.

В стандартных случаях посадочные места под болты в ТС чередуется по принципу «овальное – круглое», причем таким образом, чтобы с разных сторон металлоконструкции оказывались различные по форме отверстия. Подобный «шахматный» подход:

•  помогает предотвратить проскальзывания и даже минимальные смещения пластины;

•  способствует более длительному и беспроблемному использованию сборочного узла;

•  в целом упрощает эксплуатацию колеи в условиях резкой смены погоды.

Для максимального качества крепежа используются продолговатые болты, которые не проворачиваются, даже если гайки закручивать без значительных усилий. На стадии монтажа эта особенность может показаться несущественной, но она приобретает гораздо большее значение во время активного использования полотна, когда оно находится под постоянной нагрузкой. Отсутствие ослабления соединений со временем – огромный практический плюс, работающий на безопасность передвижения составов по дороге.

Обычно отверстия исполняются таким образом, чтобы их диаметр был больше сечения болта. Естественно, это никакая не ошибка, а сознательный шаг, на который конструкторы пошли, чтобы обеспечить свободное перемещение рельсовых концов при укорачивании/удлинении профилей из-за воздействия температуры. Такое решение позволяет предотвратить:

•  деформационные изменения геометрии колеи;

•  наезд соседних элементов ВСП один на другой после сужения/расширения металла;

•  накопление напряжений, перерастающих в срезающие силы.

Оно помогает защитить путь от выбросов, угона, разрушения структуры отдельных направляющих, а значит и от дорогостоящего ремонта.

При этом все выпускаемые термостыки рельсов:

•  Должны изготавливаться точно по чертежам и соответствовать требованиям ГОСТ Р 56944-2016 или смежным, аналогичным межгосударственным стандартам – в зависимости от вида исполнения.

•  Представлены по-настоящему широко – их типоразмеры есть для всех популярных профилей, в том числе и для магистральных (Р43, Р50, Р65), и для крановых (КР70-КР140).

•  Могут похвастать высокой устойчивостью даже к значительной сейсмической активностью – успешно справляются со своей ролью при подземных толчках силой вплоть до 9 баллов.

•  Отличаются простотой, а значит и надежностью крепления (качество фиксации достигается за счет чередования формы отверстий), а также механической прочностью пластинчатой накладки.

Еще один важный момент: если для их заказа вы обратитесь в компанию «ПромПутьСнабжение», изготовление ТС будет выполнено по вашим чертежам. Мы сделаем именно те сборочные узлы, которые вам требуются, причем в любом нужном объеме, и обеспечим их скорейшую поставку – это удобно.

Отдельно отметим, что используемые нами при производстве накладки обладают следующими свойствами, полезными, с точки зрения их непрерывного использования:

•  стойкость к негативному воздействию влаги;

•  неподверженность коррозии, агрессивному воздействию кислот и щелочей, загрязнению нефтепродуктами или маслами;

•  впечатляющие усталостные показатели;

•  отличная прочность и, как следствие, эксплуатационный ресурс;

•  эффективное сопротивление бактериям и грибкам.

В результате температурные стыки ЖД-рельсов демонстрируют следующие практические показатели:

•  срок службы, на который распространяются гарантийные обязательства, – 3 года;

•  максимально допустимая скорость передвижения транспорта по линии – 200 км/ч;

•  средняя пропускная способность – до 500 млн т брутто (считается за все время использования);

•  возможность применения в диапазоне -60…+80 0 С; 

•  выдерживаемая осевая нагрузка – до 270 кН.

Если же рассматривать их живучесть и технологичность, они хороши еще и в следующих моментах:

•  сравнительно мало весят – масса комплекта не превышает 34 кг, и это сразу с двумя накладками и всеми шайбами, болтами, гайками;

•  в сборке мало разноплановых деталей, что серьезно сокращает номенклатуру изготавливаемых изделий, а значит и затраты на производство;

•  в течение эксплуатации крепление отличается стойкостью к трещинам и хрупкому излому, даже если климатические условия резко меняются;

•  схема монтажа с разными по форме отверстиями обеспечивает не только надежность, но и простоту установки.

Еще несколько слов о характере производства температурных стыков шпал и рельсов. Для обеспечения должного уровня качества и потребностей клиента в отдельных случаях могут быть реализованы следующие конструкторские решения:

•  повышение жесткости пластины, что положительным образом сказывается на сроке службы, но также утяжеляет сборочный узел;

•  перераспределение напряжений за счет изменения количества отверстий под болты – большая их часть пойдет в горизонтальном направлении, что поможет снизить нагрузку на разрыв на 30-50%; 

•  улучшение ресурсосбережения – накладка исполняется из материала, эффективно сопротивляющегося износу и истиранию;

•  упрощение монтажа – число посадочных элементов уменьшается, и геометрия каждого из них продумана и проверена на практике, что в сумме убыстряет установку.

В любом случае компания «ПромПутьСнабжение» гарантирует индивидуальный подход и максимум внимания к вашему случаю. В рамках консультации мы точно подберем вариант исполнения, оптимальный именно для вашего полотна.

Допустимые зазоры в термостыках

В этом вопросе стоит учитывать сразу несколько ключевых моментов:

•  «Слепая» укладка (то есть вообще без просвета между соседними профилями) не разрешена ГОСТами, так как она провоцирует нарастание напряжения сжатия при удлинении/укорачивании металлоконструкций, что неизбежно обернется температурным выбросом пути.

•  Если промежуток будет шире нормального еще на 20 мм, это поспособствует появлению срезающих усилий; поэтому, как только его замечают на двух подряд идущих соединениях, скорость передвижения транспорта по линии неизбежно снижают.

•  Если же просвет окажется больше рекомендованного еще на 35 мм, это чревато критическими напряжениями, а значит, как только он будет обнаружен, колею вообще перекрывают вплоть до устранения проблемы, и всякое перемещение поездов останавливается.

Отсюда простой вывод: зазоры разрешены и даже необходимы, но в пределах 20-35 мм. Кстати, для таких распространенных рельсов, как Р50, допускается их ширина в 21 мм, а для Р65 и Р75 – в 23 мм.

В противном случае со временем возникнет характерное искривление полотна. Хотя оно же может появиться и резко, идти волнами и быть весьма значительным – на 40 м ВСП достигать полуметра. Это так называемый выброс, и он представляет собой серьезную угрозу, так как увеличивает риск схода локомотивов и вагонов.

Это явление также наблюдается при трении контактирующих элементов и чрезмерном сопротивлении опор. Еще одна причина – огромные сезонные перепады температур, в результате которых промежутки сначала чрезмерно растягиваются, а потом замыкаются, что оборачивается торцевым давлением соседних элементов.

Бороться с подобными (и даже с менее сложными) проявлениями угона крайне трудно – гораздо проще предупреждать проблему и предусматривать наличие подходящих зазоров и укладывать полотно с обязательным учетом местного климата и текущего времени года.

Применение температурных стыков

В общем случае они используются:

•  в тех регионах, где отметка термометра поднимается выше +40 0С и/или падает ниже -40 0С, а также наблюдаются резкие потепления и похолодания;

•  на слабых грунтах, на которых вероятность угона повышена; 

•  на сейсмических неустойчивых почвах, когда периодически наблюдаются толчки до 9 баллов.

Если же говорить о колее, то объектами для их монтажа могут быть:

•  активно эксплуатируемые магистрали – их особенно важно защитить, ведь ежегодные напряжения на них максимально высоки;

•  подъездные линии стандартной ширины со скоростью передвижения транспорта свыше 120 км/ч; 

•  собственные транспортные сети крупных предприятий, в том числе и узкоколейные; 

•  пути перемещения крановой спецтехники, особенно если она регулярно перевозит многотонные грузы.

То есть, это повсеместно используемые сборочные углы, а значит они должны быть достаточно универсальными. Об этом конструкторы позаботились – найти хороший вариант среди существующей сегодня номенклатуры креплений не проблема. Хотя для правильной покупки все равно нужно знать их габариты. С этим мы вам поможем – обращайтесь для консультации к специалистам компании «ПромПутьСнабжение» и объясните, для чего вам необходимы температурные стыки: размеры мы вам назовем, а также предложим подходящие изделия и быстро поставим их по выгодным ценам.

Пример конструкции ТС

Он выглядит следующим образом (все размеры для удобства указаны в мм):

Где:

1 – направляющая металлоконструкция (рельс необходимой толщины);

2 – боковая накладка;

3 – упорная планка;

4 – посадочный болт подходящего сечения;

5 – соответствующая ему по диаметру гайка;

6 – пружинная шайба;

b – общая толщина;

br – ширина профильной головки.

Традиционным методом закрепления сборочного узла является сварка. И это вполне оправданное и даже наиболее рациональное решение, если вспомнить, что температурные стыки весом в 33,388 кг – такую массу надо надежно зафиксировать. Для качества монтажа шов необходимо выполнять только после завершения рихтовки нитей пути.

Уже эксплуатируемую конструкцию требуется периодически (посезонно) проверять на предмет увеличения/уменьшения зазора – для своевременного обнаружения нарушений, выявления деформаций, ремонта с минимальными последствиями и предупреждения выброса или угона.

Наш ассортимент

Сегодня компания «ПромПутьСнабжение» предлагает вам ТС серий 3-7 для металлоконструкций марок КР70-140, но этим ваш выбор не ограничивается. Вы также можете купить у нас любые сборочные узлы этого типа, для каких угодно профилей. Напоминаем, что выполняем их под заказ и по чертежам заказчика – качество гарантируем, оперативность доставки тоже.

Теперь вы знаете, что из себя представляют термостыки на ЖД (что это такое, где и когда используются, какими особенностями обладают) и понимаете, насколько важно правильно их приобрести и установить. С этим не будет никаких проблем – обращайтесь, и мы вас ими обеспечим.