Прибор для измерения статических напряжений в рельсах

(51)5 САНИ ЗОБ ТЕН ТВУ К АВТОРСКОМУ ЕТ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56)Балух Х. Диагностика верхнего строенияпути. М.: Транспорт, 1981, с. 363, 364, рис.5.99,(54)(57) ПРИБОР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СТАТИ ЧЕСКИХ. НАПРЯЖЕНИЙ В РЕЛЬСАХ, со держащий датчик, индикатор и опорное Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, в частности для применения в путевом хозяйстве.Целью изобретения является повышение производительности.На фиг. 1 показано коническое отверстие, выполненное в шейке рельса. и характер его изменения при действии в рельсовой плети сжимающей и растягиваю- . щей статической силы; на фиг. 2 - прибор, вид сбоку; на фиг, 3 - то же, вид сверху; на фиг. 4 - поперечное сечение полки и стенки, разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 5 - разрез Б-Б. на фиг. 2; на фиг. 6- вид по стрелке В на фиг.2; на фиг. 7 - расположение настроечного кольца при настройке прибора.Прибор для измерения статических напряжений в рельсах бесстыкового пути состоит из вертикальной стенки 1, в горизонтальной прорези которой размещеприспособление дл ка,отл ича ющи повышения произво полнен в видедвухс углом пластин, одн нены конусными дл шейки рельса, а др соединены между с крестовины, при это с помощью кроншт пластине, а на верти новлен регулирово действия с вы индикатора, прибор рая закреплена в се я поддерживания датчий с я тем, что, с целью дительности, датчик выкрещенных под прямым и концы которых выполя введения в отверстие угие - раздвоенными и обой диафрагмой в виде м индикатор закреплен ейна нз горизонтальной кальной пластине устачный винт для взаимодвижным стержнем снабжен ручкой, кото- редине крестовины,на перпендикулярно стенке 1 полка 2. В пределах рабочих частей стенка 1 и полка 2 имеют конические грани с конусностью 1;30 (фиг. 2 и 3). Полка и стенка соединены между собой упругой крестовиной Э, выполненной из стали. Крепление полки и стенки к крестовине осуществляется винтами 4, В середине крестовины укреплена ручка 5. На полке с помощью двух кронштейнов 6 установлен закрепленный винтами 7 корпус индикатора 8 часового типа, который обеспечивает точность измерения линейных перемещений + 0,01 мм. На стенке установлен регулировочный винт 9 упирающийся в выдвижной стержень 10 индикатора часового типа. Настроечное кольцо -11.Принцип работы прибора для измерения статических напряжений в рельсах основан на измерении перемещения полки 250 55 относительно стенки 1 при установке прибора в коническое круглое отверстие, деформированное в результате действия врельсе статической продольной сжимающей или растягивающей силы, Так, при действии сжимающей силы круглое коническоеотверстие сжимается по горизонтальнойоси, вследствие этого полка 2 прибора будетвдвинута в отверстие на меньшую величину,чем стенка 1. При этом, чем больше сжимающая сила, тем соответственно больше смещение полки относительно стенки, В случаедействия в рельсовых плетях растягивающей статической силы, наоборот, круглоеконическое отверстие будет деформировано по горизонтальной оси, в результате этого полка прибора будет вдвинута вотверстие на большую величину, чемстенка. При возрастании растягивающей силысоответственно больше будет утоплена 20полка в коническое отверстие, чем стенка,т.е, больше будет их относительное смещение,Для обеспечения возможности измерения изменения диаметра отверстия измерен ем величины внедрения полки вотверстие, отверстие, а также полка и стенка в пределах рабочих граней выполненыконическими с конусностью 1:30, Отверстиев шейке рельса выполняют сверлением с 30последующей разверткой конической гостированной разверткой.Точность работы прибора существеннозависит от равенства усилий, с которымистенка и полка будут установлены в коническом отверстии рельса, Для обеспечения равенства этого усилия, прикладываемогооператором к ручке прибора, стенка и полкасоединены между собой упругой крестовиной. Усилие должно быть небольшим, в пределах 20-30 кН (2-3 кг),Экспериментально установлено, чтопри изменении продольной силы, действующей на рельс типа Р 65, величину 1 кН(0,1 тс) горизонтальный диаметр конического отверстия номинальной величины 22 ммизменяется на 0,014 мкм, а вертикальныйдиаметр изменяется на значительно меньшую величину, но обратного знака. Это соответствует факту соотношения поперечных и продольных деформаций растягиваемого стержня Н коэффициент Пуассона, меньший единицы).Для рельсов, имеющих другие площади поперечного сечения, удельные изменения величины горизонтального диаметра круглого отверстия также будут разные. Поэтому для рельсов типа Р 50 и Р 75 градации на часовом индикаторе будут иные. чем для рельсов Р 65. Для проверки статических напряжений в рельсовых плетях бесстыкового пути предлагаемым прибором необходимо на расстоянии примерно 100-150 м по нейтральной оси рельсов просверливать сверлом диаметром 19 мм отверстия и развернуть их разверткой Нразвертка 2373-0084). Отверстие необходимо выполнить при ненагруженном положении рельсов, т,е, при отсутствии статических напряжений в них. Сверление отверстий в рельсах и развертывание их коническими развертками следует делать в рельсосварочных поездах до укладки плетей в путь.Перед установкой прибора конические отверстия в рельсах на путях должны быть очищены от загрязнителей и протерты концами, смоченными в керосине или другой жидкости.После этого прибор с усилием 20-30 кН Н 2-3 кг), вставляют в отверстие и записывают показания индикатора. Операцию повторяют 2-3 раза, Среднее значение измеренных показаний принимают за фактическое напряжение, действующее в данной точке рельсовой плети,В начале каждого цикла измерений статических напряжений в рельсах на путях должна быть произведена настройка прибора на "нуль". В результате настройки стрелка индикатора при нахождении стенки и полки в коническом круглом отверстии Нв исходном положении) должна быть на "нуле" шкалы индикатора. Для этого используют круглую втулку 11 с коническим отверстием диаметром 22 мм и конусностью 1:30 Нфиг,7)Проверку положения "нуля" производят следующим образом, На рабочие конусные грани стенки и полки надевают круглую втулку с усилием 20-30 кН (2-3 кг) и записывают положение стрелки индикатора. Операцию повторяют 2-3 раза, Среднее показание замеров положений стрелки индикатора соответствует "нулю", После этого снимают с прибора втулку и регулировочным винтом 9 стрелку отводят в сторону нуля по шкале на количество делений, равное найденному положению "нуля",Рассмотрим следующий пример работы с прибором. При температуре рельсовой плети типа Р 65, превышающей температуру укладки на Л т = 40 С, в рельсах возникает продольная сжимающая статическая сила, равная И.= а ЕГЬА = = 0,0000118 х 210000 х 0,00829 х 40 = 0,822 МН, Н 82,2 тс),где а = 0,0000118 1/град - коэффициент линейного расширения рельсовой стали;где до = 0,014 мкм/кН = 0,014 мм/МН - экспериментально установленное удельное изменение горизонтального диаметра отверстия ( ф 22 мм) в рельсе типа Р 65 при изменении статической силы;у= 1/3 - конусность отверстия в шейке рельса и грайей рабочих частей стенки и полки прибора.Цена деления индикатора часового.типа составляет + 0,01 мм. Есть основание полагать, что точность всего прибора будет втриразаниже,т,е. Ьо =+ 0,03 мм. Откуда, следует, что прибор будет измерять статические усилия и статические напряжения, дей ствующие в рельсах, с точностью Ос Оо,где Ос и Оо - соответственно измененный при сжатии рельсагоризонтальный диаметр круглого отверстия и диаметр круглого исходного отверстия.В случае действия в рельсах продольной растягивающей силы справедливо неравенствоОр Огде Ор - измененный прй растяжении рельса горизонтальный диаметр круглого отвер стия диаметром Оо. Ьи =Ь, - = +.0,03= 0,07 М Н ( .ф. 7 тс ); Е = 210000 МПа - модуль упругости рельсовой стали при растяжении или сжатии;Г = 0,00829 м - площадь поперечного сечения рельса типа Р 65;Ь 1 = 40 С - повышение температуры рельса по сравнению с температурой укладки.Продольные статические напряжения в рельсах составят о- 99 МПа (990 кг/см ) 2В рассматриваемом случае смещениеполки относительно. стенки прибора будетравно й до 0,822 х 0,014 --- о,з 0= й = 0,03 - = 0 99 0,35= " 8,5 МПа (+ 85 кгс/см ) . Экспериментальное исследование характера изменения горизонтального диаметра круглого конического отверстия вшейке рельса при изменении продольнойстатической силы, действующей вдоль рельса, выполнено на 200-тонном гидравлическом прессе с рельсом Р 65. По нейтральной"0 оси рельса просверлено отверстие диамет-.ром 19 мм и развернуто конической разверткой диаметром Оо-.22 мм и конусностью1:30 (см, фиг. 1),В процессе исследования подтвердилсяэкспериментальный факт изменения горизонтального диаметра круглого отверстия,т.е. диаметра, параллельного продольнойоси рельса, при изменении продольной статической силы, действующей на рельс. Так,при действии сжимающей силы круглое отверстие деформируется (сжимается) в эллипс, малая ось которого располагаетсявдоль продольной оси рельса(фиг,1 а). В случае приложения к рельсу растягивающей си 25 лы круглое отверстие деформируется(растягивается) в эллипс, у которого вдольрельса будет расположена большая ось(фиг, 1 б).Таким образом, при действии в рельсахпродольной сжимающей силы имеет местонеравенство1730321 Составитель А,Петрухинехред М,Моргентал едактор О.Спесивых Корректор Н.Рогули Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 аказ 1497 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5