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

На основе результатов проводившихся работ было принято решение использовать хорошие электроизоляционные и адгезионные свойства эпоксидных смол для создания клееных конструкций изоли­ рующих стыков, имеющих подобно обычным сварным определенные преимущества. Из-за незначительной прочности на срез клеевых и литьевых смол необходимо было создать такую конструкцию стыка, которая локализовала бы этот недостаток. Это оказалось возможным путем использования эпоксидной смолы с такими наполнителями, как стекловолокно и другие ткани, обеспечивающими высокую прочность соединения. Такой путь решения задачи позволил разработать кон­ струкцию монолитного изолирующего рельсового стыка без примене­ ния крепежных накладок. Однако расходы на изготовление изолирую­ щего стыка такой конструкции без рельсовых накладок пока еще велики из-за большого расхода эпоксидной смолы, сложной техно­ логии и большой трудоемкости изготовления.

Разработка другой конструкции изолирующего стыка, изготовляе­ мого иным способом, дала возможность создать относительно дешевые клееные изолирующие рельсовые стыки, но с применением рельсовых накладок и крепежных стыковых болтов. Изолирующий рельсовый стык такой конструкции, изготовленный в цехе, после отверждения

втечение двух дней эпоксидной смолы приобретает необходимую проч­ ность и может транспортироваться и монтироваться в собранном виде

впуть с помощью термической сварки обоих концов с уложенными

впуть рельсовыми плетями. Для достижения необходимой прочности все склеиваемые при изготовлении стыка металлические поверхности,

втом числе и поверхности подошвы, подвергаются пескоструйной об­ работке. Установлено, что наличие шероховатых поверхностей, возни­ кающих при обработке, и удаление ржавчины увеличивают прочность склейки. В процессе изготовления стыков зачищенные концы рельсов выравниваются. После укладки между ними нескольких слоев пропи­ танной эпоксидной смолой хлопчатобумажной ткани, выравненной по профилю рельса, концы их плотно сдвигаются. Затем на поверхность шейки рельса, на которую обычно укладывают рельсовые накладки,

вдва-три слоя укладывается пропитанная смолой хлопчатобумаж­ ная ткань соответствующего раскроя. На последнюю накладываются стальные рельсовые накладки, прочно свинчиваемые стыковыми бол­ тами. Накладки предварительно также подвергались пескоструйной обработке и обертывались изолирующей тканью, пропитанной смолой.

Контактное давление, возникающее при затягивании стыковых бол­ тов, является достаточным и обеспечивает дальнейшее отверждение склеиваемого соединения. Оставшиеся после однодневной выдержки

полые пространства между стальными накладками, шейкой рельса и отверстиями стыковых болтов заполняют, заливая в них смесь эпок- ( сидной смолы с такими наполнителями, как, например, кварцевая мука, окиси металлов и др.

На железных дорогах ГДР с 1966 г. применяют три варианта клее­ ных изолирующих стыков. Первый вариант изолирующего стыка из­ готовляется обычными средствами скрепления. Перед его изготовле­ нием накладки длиной 580 мм по поверхностям прилегания состра­

■200

гиваются на глубину 1,2 мм для размещения изолирующего слоя. В связи с тем, что изолирующий стык такой конструкции обеспечивает растягивающее усилие, равное только 85 Т, он монтируется исключи­ тельно на стыковых путях с расположением стыков на опорах и на весу.

Для второго варианта стыка применяется накладка длиной 850 мм. Остальные элементы остаются без изменения. Этот стык воспринимает растягивающие усилия до 100 Т и может устанавливаться на стыко­ вых и бесстыковых путях с расположением стыков на опорах и на весу.

Третий вариант изготовляется с укороченными накладками дли­ ной 580 мм, но под подошвой рельса дополнительно приклеивается накладка длиной 430 мм и толщиной 12 мм, охватывающая подошву рельса. Чтобы создать во время изготовления стыка необходимое кон­ тактное давление, эта накладка прижимается к подошве рельса четырь­ мя клеммами. Изолирующий клееболтовой стык такой конструкции может воспринимать тяговое усилие и испытывать растягивающую на­ грузку до 110 Т. Он применяется на стыковых и бесстыковых путях с расположением стыка на весу.

Предварительно собираемые клееболтовые изолирующие рельсо­ вые стыки по длине изготовляются трех размеров: для первичной уста­ новки в пути, с разметкой (эпюрой) шпал 600 мм — З555.лш; для пер­ вичной установки на пути с разметкой шпал 650 мм и при замене ра­ нее установленного стыка на пути с разметкой шпал 600 мм — 3855 мм; для замены ранее установленного стыка на пути с разметкой шпал 650 мм — 4155 мм.

При врезке клееболтовых изолирующих рельсовых стыков в рельсо­ вые плети на стыковых путях конец клееболтового изолирующего рель­ сового стыка, обращенный к обычному рельсовому стыку, должен быть отрезан в соответствии с разметкой шпал и просверлен. Необходимо, чтобы часть рельса между обычным стыком рельса и клееболтовым изо­ лирующим стыком охватывалась по меньшей мере тремя шпалами. Все перечисленные клееболтовые изолирующие рельсовые стыки могут монтироваться и на стрелочных переводах. Однако при их располо­ жении необходимо учитывать разметку шпал на стрелках и местные особенности, вытекающие из схемы изоляции.

Изолирующие стыки описанной конструкции обладают необходи­ мым электрическим сопротивлением, обеспечивающим нормальную работу автоблокировки, и воспринимают минимальные продольные тяговые усилия, соответствующие 85, 100 и 110 Г. Независимо от этого исследования в области создания клееных изолирующих рельсовых сты­ ков продолжаются в направлении использования более совершенных, поставляемых промышленностью материалов и поисков лучшей формы и конструкции соединительных элементов стыка. Считается, что клее­ болтовые изолирующие рельсовые стыки займут в будущем преобла­ дающее положение и что конструкции изолирующих стыков, состоя­ щих из предварительно соединенных концами в одно целое отрезков рельсов, превосходят любые другие известные конструкции.

В США в 1963 г. разработана новая конструкция изолирующего стыка с накладками из стеклопластика на основе эпоксидной смолы

скочплай. Стык монтируется одним рабочим приблизительно за 15 мин. Примененное в материале стекловолокно обеспечивает ему не­ которые свойства стали, применяемой в стыковом соединении. Элек­ трическое сопротивление стыка в 100 раз превышает требуемое для низковольтной рельсовой цепи. Материал устойчив при температуре от —56° до +121° С. В процессе опытной эксплуатации установлено, что водопоглощение стеклопластика на основе эпоксидной смолы за неделю не превышает 0,2%.

Опыты с такими стыками проводятся на четырех участках желез­ ной дороги Новерн Грейт, отличающихся различными условиями ра­ боты. В Эверетте (штат Вашингтон) изучается влияние высокой влаж­ ности, в Глазго (штат Монтана) — больших колебаний температуры, которая изменяется здесь от —45° до +43° С, в штате Висконсин — воздействие высоких осевых нагрузок на участке, где ежедневно про­ ходят 10—11 тяжеловесных составов из 220 вагонов грузоподъемно­ стью 93 т. На сортировочной станции в г. Сент-Пол (штат Миннесота) стыки испытываются в условиях большой густоты движения поездов,, достигающей 30—40 поездов в сутки. На всех опытных участках изоли­ рующие стыки находятся в пути и не нуждаются в ремонте.

На железных дорогах Франции при реконструкции пути с уклад­ кой сварные рельсовых плетей длиной 300 м рельсовые цепи изоли­ ровались путем изготовления и применения клееболтовых изолирую­ щих стыков [31]. Стыки имеют специальные накладки, которые склеи­ ваются синтетическими смолами с рельсом и изолирующей проклад­ кой и дополнительно соединены с помощью высокопрочных болтов (рис. 134).

На прямых участках пути и в кривых участках с большим радиу­ сом, где поперечные нагрузки незначительны, рельсы укладываются на деревянные шпалы и укрепляются с помощью двойного упорного скрепления. Скрепление имеет гофрированную резиновую прокладку, укладываемую между подошвой рельса и шпалой. Выполненные из стального листа клеммы имеют посередине отверстие для пружины натяжного приспособления и болта или шпального шурупа. Скрепле­ ния сравнительно дешевы. Отмечается, что при их использовании не требуется никаких противоугонных приспособлений.

На новых участках пути, рассчитанных на высокие скорости дви­ жения поездов и уложенных на железобетонных шпалах, прикрепители промежуточных рельсовых скреплений имеют стальные пружины, а рельсы укладываются на толстую резиновую прокладку, обеспечи­ вающую нужную упругость пути.

На Нидерландских железных дорогах разработан новый способ монтажа клееболтового изолирующего стыка вклеиванием его непо­ средственно в сварную рельсовую плеть [32]. Способ состоит в том, что рельс разрезают снизу, начиная от подошвы, но не на всю высоту сразу. Головка рельса сохраняется неразрезанной, пока мон­ тируется стык и происходит отверждение клеевого состава. До окон­ чательного изготовления стыка он продолжает составлять благодаря этому одно целое и его разрезанные части не могут взаимно перемещать­ ся. Лишь после окончательного отверждения клея в соединениях изо-

202

Рис. 134. Поперечное сечение французского клееболтового изолирующего стыка:

/ — приклеенная изолирующая втулка; 2 — электроизоляционный

лирующего стыка разрезают головку рельса. Разрез головки рельса заполняют специальной изоляционной мастикой. Такой метод изго­ товления изолирующего стыка в пути не требует длительного перерыва в движении поездов. Поэтому он получил широкое распространение. Для разрезывания рельса снизу вверх от подошвы до головки создана специальная пила с бензиновым двигателем.

На Японских железных дорогах для изготовления изолирующих рельсовых стыков предложен способ, заключающийся в заливке

соединяют накладками, предварительно проложив для обеспечения необходимого зазора небольшие отрезки изолирующего пластика. При этом на крепежные болты надевают втулки из термопластичного полимерного материала, температура плавления которого выше тем­ пературы плавления заливочного изоляционного состава. Щели и зазоры собранного таким образом стыка предварительно замазывают для предотвращения вытекания заливочного изоляционного состава. Заливают его в зазор между торцами стыкуемых в изолирующем стыке рельсов.

На железных дорогах Англии изолирующие стыки ранее, до 1965 г., изготовляли путем применения в них накладок из пропитан­ ной синтетическими смолами и опрессованной заготовки буковой древесины с резиновыми обкладками. Однако недостаточная долго­ вечность таких изолирующих стыков при возросших нагрузках по­ требовала улучшения их конструкции. В связи с этим было начато применение в конструкции изолирующих стыков стальных накладок, облицованных эпоксидной смолой или композициями на ее основе со стекловолокном в качестве наполнителя. Толщина слоя изоляции на накладках составляла около 3 мм. Позднее при монтаже изолирующих стыков стали применять накладки, изолированные наполовину. В со­ бранном таким образом стыке один изолированный конец накладки контактирует с одним рельсом, а неизолированный — с другим. Этим вдвое уменьшается расход изоляционного состава. Устраивали изо­ лирующие стыки с использованием между рельсом и стальными на­ кладками закладных изолирующих прокладок из найлона. Наряду с этим на Британских железных дорогах на обычном стыковом пути применяются изолирующие рельсовые стыки с накладками из древес­ нослоистых пластиков, дополнительно покрытых слоем стеклопласти­ ка или синтетической смолой. Используют также стальные накладки, покрытые изолирующим составом на основе синтетических смол, и стальные накладки, облицованные изолирующим слоем из найлона.

В Финляндии в изолирующих стыках применяется изоляция из стеклопластика или найлона, а изолирующие накладки из буковой фанеры, стекловолокна и клееные.

На железных дорогах ПНР в связи с введением автоматической кодовой блокировки на линии Краков — Медыка поиски путей улуч­ шения изоляции рельсовых цепей привели к разработкам конструкции клееболтовых изолирующих стыков. Испытания их в пути начались в 1965 г. [33]. Современная конструкция изолирующего стыка пред­ ставляет собой два отрезка рельса длиной от 3080 до 4360 мм в соот­ ветствии с принятым типом стыка, связанных двумя шестиболтовыми стальными накладками с изолирующей прослойкой между ними, шей­ ками и торцами рельсов (рис. 135). Накладки специального профиля изготовлены из стали Stzop, а болты диаметром 25 мм выполнены из

Рис. 135. Польский клееболтовой изолирующий стык:

1 — рельс; 2 — стальная накладка; 3 — отверстие под болт; 4 — шайба; 5 — слой тек­ столитовой изоляции торцов рельсов; 6 — электроизоляционный слой, приклеивающий накладки к рельсам из состава на основе смолы Epidian

204