Файл: Ситковский, И. П. Полимерные материалы на зарубежных железных дорогах.pdf

подкладки на клеевом соединении были уложены на путях Иыо-Йорк- ского метрополитена. Испытывался такой метод укладки пути и

вКанаде.

Вмае 1965 г. Научно-исследовательским институтом пиломате­ риалов были опубликованы результаты испытаний металлических подкладок, приклеенных к деревянным и железобетонным шпалам. Целью исследования было выяснение возможности использования со­ временных синтетических клеев на основе различных смол для рель­ совых скреплений вместо крепежных болтов, с одновременным опреде­ лением экономической эффективности.

ВДерби проводились испытания четырех типов клеев, поставляе­ мых различными фирмами для приклеивания деталей в скреплениях на железобетонных шпалах. Испытания проводились с сопоставлением полученных данных соответствию требованиям, выработанным Бри­ танскими железными дорогами для скреплений на железобетонных шпалах. Однако в результате разработки и стандартизации рельсовых

скреплений на железобетонных шпалах с анкеровкой закрепителей в процессе производства шпал необходимость исследований по при­ клеиванию подкладок к железобетонным шпалам для Британских же­ лезных дорог отпала. Поэтому исследования проводились по приклейке стальных подкладок только к деревянным шпалам. Исследовались 6 клеевых составов с использованием видоизмененных фенолоформальдегидных смол, отверждаемых при высокой температуре, и клеевых систем с использованием различных составов на основе эпоксидной смолы. Стальные опорные подкладки скрепления применялись обыч­ ной, используемой для болтового скрепления конструкции, но во всех случаях подвергавшиеся предварительной очистке путем пескоструй­ ной обработки крупным песком. Изготовляемые скрепления подвер­ гались продолжительным механическим испытаниям под статической

непосредственно на отрыв подкладки по клеевому шву. Испытания на долговечность включили проверку стойкости клеевого соединения

вусловиях изменения температуры от очень низкой до +100° С с вы­ держкой в кипящей воде, а также в условиях выдержки на открытом воздухе под влиянием атмосферных воздействий от одного до двух лет. Испытания всех образцов дали положительные результаты, за исключением того, что ни один клеевой состав не выдержал испытаний

вкипящей воде. Последнее не расценивается как недостаток клеевого соединения, так как такие условия не встречаются в эксплуатации. Механические же испытания рассматриваются как достаточно жесткие.

Кобщему недостатку всех клеевых систем относят то, что склеенные детали нельзя разъединить для повторного их использования.

Железные дороги ГДР проводили испытания клеевых соединений в сочетании с болтовыми, точечной сваркой или с заклепочными соединениями. Это, повышая прочность и надежность сопряжения, практически исключает износ и коррозию по поверхности контакта со­ единяемых элементов [29]. Такие испытания проводились в рельсовых

194

скреплениях на путях Берлинского метрополитена. В качестве клея

рельсовое скрепление, в котором металлическая подкладка приклеи­ валась к бетону, выдержало при испытаниях 2500 боковых ударов с энергией каждого удара 11 кГм и после годичной выдержки доба­ вочно еще 50 ударов с энергией 50 кГм. В то же время обычное соеди­ нение рифленой прокладки с бетоном разрушается от одного удара. После 4,5 лет выдержки склеенных образцов на открытом воздухе под влиянием атмосферных воздействий на контактирующей поверх­ ности не было обнаружено коррозии металла. Закрепление крепежных шурупов рельсового скрепления в бетоне осуществлялось заливкой их эпоксидной смолой.

С применением рельсовых скреплений аналогичной конструкции был построен опытный двухпутный участок длиной ПО м, успешно эксплуатируемый в течение трех лет. В 1967 г. такие скрепления были установлены на мосту у Кратусберга, по которому движение поездов осуществляется со скоростью до 120 кміч. С 1962 г. исследуется воз­ можность применения клееболтовых изолирующих стыков рельсов. Прочность таких изолирующих стыков рельсов типа 49 на растяжение составляет ПО—160 Т. Проводятся работы по применению пластмасс и смол для восстановительного ремонта изношенных элементов кресто­ вин стрелочных переводов.

Полимерные материалы используют и для защиты от коррозии деталей рельсовых скреплений. В Японии, например, в течение ряда лет проводятся экспериментальные исследования по изысканию эф­ фективных методов борьбы с коррозией рельсов, подкладок и других деталей скреплений [30]. Первая серия экспериментов по защите сталь­ ных подкладок от коррозии была начата в 1952 г. Для этого использо-

Рмс. 129. Приклеивание подрельсовых подкладок эпоксидным составом

195

вались различные покрытия, в том числе окрашивание, покрытие полимерными материалами, металлизация. Экспериментальные под­ кладки разных типов устанавливались в тоннелях на электрифици­ рованных и на неэлектрифицироваиных участках пути. Периодический осмотр подкладок с извлечением их из пути позволил сделать следую­ щие выводы:

окрашивание является дешевым и достаточно эффективным спо­ собом борьбы с коррозией; наиболее благоприятными оказались краски на цинковой основе;

защитная полимерная пленка имеет большую толщину, чем слой краски, она более стойка к механическим повреждениям, но местами отслаивается от поверхности металла; лучшим из испытывавшихся полимерных покрытий оказалось найлоновое;

металлизация показала удовлетворительные результаты, но сла­ бым местом оказались зоны отверстий для прикрепителей;

лучшие результаты были получены на подкладках, изготовленных из нержавеющей стали.

Вторая серия опытов проводилась с более длительным периодом испытаний образцов, окрашенных краской на цинковой основе, а также образцов, покрытых найлоновой пленкой и изготовленных из не­ ржавеющей стали. Испытания показали, что для снижения коррозии необходимо уменьшить электрический потенциал между рельсом и зем­ ляным полотном и улучшить изоляцию рельсов от земляного полотна. Для этой цели было рекомендовано применять найлоновые прокладки под подошвой рельсов и изолировать стальные шпальные подкладки нанесением на них найлоновой пленки.

На железных дорогах Австралии предложена конструкция проти­ воугона, выполненного из стеклопластика на основе эпоксидной смолы горячего отверждения. Изготовление противоугона осуществляется намоткой стеклянного волокна в виде восьмерки в специальной форме (кондукторе) с последующими пропиткой эпоксидной смолой в коли­ честве 30% веса изделия и отверждением при температуре -|-150°-н Л-2000 С. Стекловолокно должно обладать пределом прочности при рас­ тяжении до 31 600 кГ/см2. К преимуществам противоугона такой конст­ рукции из стеклопластика относят экономичность, простоту изго­ товления и незначительный вес.

В США запатентована конструкция составного рельса, увеличи­ вающего межремонтный срок службы и надежность пути при высоко­ скоростном движении. При следовании поездов с большой скоростью в рельсах возникают сложные колебания и вибрации, которые ведут к быстрому расстройству промежуточных рельсовых скреплений. Длинномерные рельсы, укладываемые на упругих резиновых проклад­ ках, не решают проблему, так как не поглощают этих колебаний и виб­ раций. Составной рельс предлагаемой конструкции оборудован двумя продольными стальными полосами, плотно прилегающими с обеих сторон к шейке рельса. Между полосами и шейкой рельса проложены резиновые прокладки. Рельс с продольными полосами и резиновыми прокладками стягивается болтами над каждым рельсовым скрепле­ нием на шпалах.

196

На Австрийских железных дорогах на протяжении последних двадцати лет проводятся работы по совершенствованию, соединений элементов верхнего строения пути [45]. Было разработано несколько способов костыльного скрепления рельсов со шпалами без подкладок и с ребордчатыми подкладками на болтах. При этом применяются ско­ шенные пружинные и просто пружинные костыли различных типов. В скреплениях раздельного типа с болтовым прикреплением подкладок к шпалам, в прикреплении рельса к подкладке применяют различные типы пружинных клемм, а на болтах — пружинных шайб, чем рельс в определенной степени обрессоривается. В целях снижения затрат на содержание пути производятся поиски соединения шпалы и под­ кладки, которое бы длительное время сохраняло необходимую проч­ ность. В этом направлении проводятся исследования по приклеиванию подкладок. Испытывались подкладки двух типов: с зажимами «Пэндрол» (рис. 130), которые предполагается применять на железобетон­ ных шпалах, и применяемая до сих пор ребордчатая подкладка. По­ следняя взята потому, что при использовании ее на шпале устанавли­ вают только 4 легкозамыкаемые и размыкаемые скобы, и, хотя к де­ ревянным шпалам она крепится еще и четырьмя болтами, все эти операции легко механизируются.

Для обеспечения большей надежности клеевого соединения со шпа­ лой на каждой стороне подкладки типа «Пэндрол» надрезами шириной 16 мм, проходящими от торцов параллельно длинным сторонам под­ кладки до боковых граней подошвы рельса, делаются скобы. Для уста­ новки подкладки на шпале они соответствующим образом отгибаются. На ребордчатых подкладках для сохранения их опорной площадки

каждой такой подкладки просверливают по шаблону четыре отверстия

ифрезеруют на опорных поверхностях выемки. При использовании плоских подкладок выемки выполняют с подуклонкой. Перед при­ клеиванием шпальные отверстия очищают, обезжиривают и заполняют клеящим составом из смолы, отвердителя и наполнителя. Нижняя поверхность подкладки тоже покрывается тонким слоем клеящего состава. После этого установленные по шаблону подкладки наклеи­ ваются. Нанесение клеящего слоя между подкладкой и шпалой обеспе­ чивает более надежное прикрепление подкладки к шпале и препятст­ вует попаданию между ними влаги и пыли. Благодаря тому, что скобы

иподкладки представляют практически одно целое, нагрузка пере­

при повышении скорости и осевых нагрузок. Отмечается, что описан­ ный метод может применяться для всех типов подкладок на деревян­ ных и железобетонных шпалах, а также на пути со сплошным желе­ зобетонным основанием [45].

197

Рис. 130. Рельсовое скрепление на же­ лезобетонных шпалах типа Delta с пружинной прижимной клеммой ти­ па «Пэндрол», с резиновой подрельсовон прокладкой и изолятором под

клеммой из полиамида 6,6:

а — общ ий вид: 6 — схема конструкции

Рис. 131. Подкладки с развернутыми скобами:

а — типа » П э н д р о л » ; б — ребордчатая

'198

7. Изолирующие стыки

Большое внимание на зарубежных железных дорогах уделяется исследованиям и разработкам изолирующих стыков (рис. 132, 133) более совершенных конструкций, отвечающих современным требованиям эксплуатации. В большинстве стран работы в этой области осуществляются в направлении использования в конструкции изолирую­ щих стыков деталей из конструкционных и электроизоляционных полимерных материалов. Проведение этих работ мотивируется боль­ шими расходами на содержание изолирующих стыков существующих конструкций в исправном состоянии. Это необходимо, так как в боль­ шинстве случаев ими осуществляется изоляция электрических рельсо­ вых цепей постоянного тока участковой автоматики, обеспечивающей нормальную работу сигнализации и блокировки. Сложность вопроса состоит в том, что наряду с электрической изоляцией изолирующие стыки должны выполнять задачу прочного соединения концов рельсов друг с другом.

В ГДР до 1966 г. в конструкции изолирующих стыков применя­ лись обычные соединяющие элементы из стальных накладок и крепеж­ ных стыковых болтов, имеющих изолирующие покрытия. Применялись также деревянные элементы и рельсовые накладки из древеснослои­ стых пластиков и других искусственных материалов. Удовлетворитель­ ные результаты дало применение рельсовых накладок и стыковых прокладок между торцами рельсов, изготовленных из слоистых пласт­ масс на основе эпоксидной смолы с наполнителями из шелковой тка­ ни Или стекловолокна. Однако изолирующие стыки такой конструк­ ции оказались мало надежными и вызывали значительные расходы на содержание их в исправном состоянии, особенно в случаях располо­ жения стыков на весу, между шпалами. Они не создавали однородно­ го монолитного соединения концов рельсов, что из-за ударов и боль­ ших динамических нагрузок от колес подвижного состава приводило к повышенному износу и быстрому выходу из строя крепежных и изо­ лирующих элементов стыка.

199