Результаты исследований по определению максимальных давлений на катки разных сечений при их опирании на железнодорожный рельс типа Ia (Р-43)

15.05.2016

До последнего времени расчет катков производили по формулам Герца. Эта теория основана на предположениях, не всегда имеющих место на практике. В ней не учтены напряжения бокового растяжения в плоскостях, нормальных направлению сжимающих усилий. В связи с этим целесообразнее расчетную нагрузку на катки определять опытным путем, задаваясь величинами приемлемых деформаций.
При установлении этих величин следует исходить из того, что деформации катков не должны превышать величину допусков, принятых при их обточке на цилиндр. Диаметр катков для передвижки каменных зданий равен 144 мм с допусками ±0,25 мм. Принятая точность обработки обеспечивала необходимое качество работ при передвижке каменных зданий и возможность изготовления этих катков токарями средней квалификации.
Следовательно, для определения расчетной нагрузки на пересечение катка с рельсом, имеющим меньшую длину касания по сравнению с полкой двутавра ходовой балки, можно принять величину максимальной общей деформации 0,25 мм. Расчетная нагрузка на катки, изготовленные из газовых труб (для передвижки деревянных зданий), устанавливалась, исходя из условий их прочности с коэффициентом однородности К-2.
Исследования проводились в основном для определения максимальной величины нагрузки на одно пересечение катка с рельсом, а также для выявления возможности замены сплошного катка бесшовным трубчатым.
Все испытания образцов катков и труб на смятие производились с новым железнодорожным рельсом типа Ia, головка которого имеет овальную форму. Для испытания брались катки сплошного сечения диаметрами 144 мм и 120 мм, бесшовные трубы диаметром 102 мм при толщине стенки 13,5 мм и газовые диаметром 75 мм при толщине стенки 5 мм. Причем сплошные катки диаметром 120 мм изготовлялись из катков диаметром 144 мм путем их обточки на токарном станке.
Все испытания проводились на прессе Амслера в б. ЦНИПСе. Величины смятий замеряли мессурами типа Цейсс. Методика всех испытаний отличалась только ступенями нагрузок и разгрузок при производстве отсчетов деформаций.
а) Испытания на смятие катка сплошного сечения диаметром 144 мм. Катки, применявшиеся Московским трестом передвижки зданий, представляют собой кованные вагонные ocii типа III Министерства путей сообщения (МПС), обточенные на цилиндр диаметром 144 мм. По требованиям, принятым МПС, оси должны иметь предел прочности от 5000 до 6700 кгс/см2; относительное удлинение, равное не менее 19% при R≤55 кгс/мм2 и 17% при R≥55 кгс/мм2. Эта характеристика ближе всего подходит к марке стали Ст. 5.
Все образцы испытывались несколькими циклами нагрузки и разгрузки с постепенным ее наращиванием и со ступенями нагрузки в 1 и 2 т. Результаты испытания приведены в табл. 4.
Результаты исследований по определению максимальных давлений на катки разных сечений при их опирании на железнодорожный рельс типа Ia (Р-43)

Руководствуясь проведенными испытаниями образцов катка сплошного сечения диаметром 144 мм, можно принять на одно пересечение катка с рельсом типа Ia с овальной головкой величину расчетного сопротивления равную 15+20+16,5/3 = 17н. Так, до передвижки дома № 11 по ул. Горького величина максимальной нагрузки на одно пересечение катка с рельсом типа Ia определялась по формуле Герца и была принята равной 9 т.
б) Испытания на смятие катка сплошного сечения диаметром 120 мм. Методика испытания была принята такой же, как и для катка диаметром 144 мм.
Испытания показали, что при нагрузке 13 н на одно пересечение катка с рельсом величина общих максимальных деформаций составляет 0,25 мм, а остаточных — 0,16 мм.
в) Испытания на смятие катка из бесшовной грубы диаметром 102 мм со стенкой толщиной 13,5 мм. Испытания проводились по той же методике со ступенями нагрузки, равными 1 т (табл. 5).
Результаты исследований по определению максимальных давлений на катки разных сечений при их опирании на железнодорожный рельс типа Ia (Р-43)

Следовательно, средняя величина нагрузки составит
7,5 + 8 + 8 + 8,3 + 8,8/5 = 8,1т.

Принимаем расчетную величину нагрузки на одно пересечение катка с рельсом типа Ia равной 8 г.
г) Испытания на смятие катка из газовой трубы диаметром 75 мм со стенкой толщиной 5 мм. В результате проведенных испытаний было установлено, что на одно пересечение катка с рельсом типа Ia можно принять величину расчетной нагрузки, равную 1,5 т, при которой общие средние деформации составили 0,38 мм.
Следовательно, в зависимости от величины нагрузки, приходящейся на одно пересечение катка с рельсом, можно применять катки разных диаметров сплошного сечения или трубчатые.
При выборе типа катков следует исходить из размеров узловых нагрузок на ходовые пути. При малых нагрузках (10—25 г) и невысоких ходовых балках расстояние между катками приходится принимать в пределах 0,8—1,0 м, а при величине узловых нагрузок более 150 т и при ходовых балках из двутавров большого номера — 0,8—1,2 м. Следует также учесть, что при передвижке одного сооружения нельзя допускать на различных путях разные по диаметру или сечению катки. Расстояния между катками на всех путях не обязательно применять одинаковыми.