Результат интеллектуальной деятельности: Способ контроля устойчивости бесстыкового рельсового пути

Предлагаемый способ и устройство для его осуществления относятся к области железнодорожного транспорта, в частности к бесстыковому пути.

В бесстыковом рельсовом пути от действия температуры и воздействия подвижного состава могут возникать сжимающие силы значительной величины, настолько, что рельсошпальная решетка может потерять устойчивость, произойдет так называемый «выброс пути».

Существует необходимость контролировать техническое состояние бесстыкового рельсового пути с целью оценки опасности потери устойчивости.

Существует устройство, при помощи которого можно контролировать техническое состояние бесстыкового рельсового пути и опасность потери его устойчивости, реализованное в заявке на полезную модель №2015117424 от 07.05.15 г. «Устройство для определения продольной жесткости бесстыкового рельсового пути».

Недостатком существующего устройства является то, что оценка опасности потери устойчивости бесстыкового рельсового пути является косвенной, т.е. при уменьшении продольной жесткости бесстыкового рельсового пути эта опасность увеличивается.

Предлагаемый способ и устройство предназначены для устранения этого недостатка существующего устройства.

Известно, что собственная частота колебаний сжатого стержня меньше собственной частоты колебаний стержня при продольной силе, равной нулю. В связи с этим предлагается измерять собственную частоту поперечных горизонтальных колебаний бесстыкового рельсового пути и на основе сравнения ее с известной частотой собственных колебаний данного участка пути, не нагруженного продольной силой, выполнять количественную оценку устойчивости этого участка пути.

Работы выполняются в следующей последовательности:

1. Во время разрядки рельсового бесстыкового пути, когда продольная сжимающая сила равна нулю, при помощи предлагаемого устройства измеряем собственную частоту колебаний ω₀.

2. В дальнейшем в процессе эксплуатации пути при помощи этого же устройства измеряем собственную частоту колебании ω в реальных условиях данного участка пути.

3. Вычисляем отношение:

.

4. По графику (фиг. 1) определяем величину - отношения фактической сжимающей силы Р к величине критической силы на устойчивость по Эйлеру - Р_кр. Это отношение показывает степень опасности потери устойчивости бесстыкового рельсового пути.

5. В дальнейшем для проведения контроля бесстыкового рельсового пути принимается, в качестве критерия устойчивости, отношение - и сравнивается его значение с нормативным, принятом в установленном порядке.

Пример: пусть ω₀=20 с^-1, а измеренная фактическая величина собственной частоты колебаний рельсового пути в реальных условиях эксплуатации ω=8 с^-1, тогда:

По графику (фиг. 1) находим:

=0,82.

По этому показателю опасность потери устойчивости достаточно велика и следует принять соответствующие меры по укреплению рельсового пути.

Предлагаемое устройство для определения частоты собственных поперечных колебаний бесстыкового рельсового пути (фиг. 2) жестко крепится к рельсам 1 и 2.

Оно состоит из балки 3, с приваренными к ней упорами 4 и 5, зажимного устройства, состоящего из рычагов 6 и 7, шарнирно связанных с балкой 3, гаек 8 и 9, приваренных к этим рычагам, винтов 10 и 11, ввинченных в эти гайки; винты вращаются при помощи рычагов 12 и 13.

На балке 3 крепится возбудитель колебаний, состоящий из электродвигателя 14, частота вращения которого регулируется и измеряется с помощью скоростемера 15. В состав возбудителя колебаний входит также вал в сборе с корпусом 16, укрепленный на балке 3. На концы вала 16 и электродвигателя 14 установлены шестерни 17 и 18, находящиеся между собой в зацеплении. Возбуждение колебаний осуществляется при помощи противовесов 19 и 20, установленных на шестернях 17 и 18. Возмущающая сила, создаваемая возбудителем колебаний, всегда направлена горизонтально и перпендикулярно продольной оси рельсового пути, потому что противовесы 19 и 20 установлены симметрично (фиг. 3).

При этом возмущающая сила состоит из двух частей:

;

где ;

.

При этом:

.

Массы противовесов m₁ и m₂ равны между собой; радиусы r₁ и r₂ также равны.

Определение собственной частоты горизонтальных поперечных колебаний рельсового пути производится при постепенном увеличении скорости вращения двигателя, фиксируется по наступлению резонанса, который наблюдается визуально и регистрируется по показаниям скоростемера.