Шип рельсового винта сопротивляется вытягиванию из шпалы с помощью двух механизмов: механического соединения между резьбой и окружающим материалом и связи между фиксирующей средой и стенкой отверстия. Оба механизма масштабируются в зависимости от глубины крепления. Если глубина слишком мала, сопротивление выдергиванию шипа-падает ниже расчетного значения, а продольные силы от торможения и трогания поезда могут тянуть рельс вдоль шпалы, расширяя колею, нарушая выравнивание и повреждая шпалу. Под вибрационными нагрузками неглубокое крепление также концентрирует напряжение в верхней части отверстия, что может погнуть или расколоть шип и в конечном итоге привести к полной потере устойчивости рельса.
Глубина крепления в зависимости от типа шпалы и уклона линии
| Спальное место / тип линии | Типичная глубина крепления (мм) | Примечания |
| Деревянные шпалы, световые линии | 100-120 | Глубина ограничена шпаловой секцией; шипы часто вбиваются, а не затираются |
| Обычная бетонная шпала | 150-160 | Обычная китайская практика для обычных-скоростных линий |
| Предварительно напряженная бетонная шпала | 160-170 | При анкеровке необходимо избегать повреждения предварительно напряженных сухожилий. |
| Высокоскоростные-линии | 170-180 | Более строгий контроль вертикальности и допуска по глубине. |
| Тяжелые-магистральные линии | 180-200 | Высокие нагрузки на ось требуют максимальной площади сцепления и-высокопрочных шипов. |
На современных линиях допуск по глубине обычно составляет плюс-минус несколько миллиметров, а вертикальность отверстия контролируется с точностью до 2 градусов по отвесу, чтобы шип нагружался в осевом направлении, а не при изгибе.
Системы анкеровки: серный цемент или химический раствор
| Свойство | Серноцементное крепление | Химическое (смола/затирка) крепление |
| Температура нанесения | Расплавленный, отлитый при температуре примерно 150-180 C. | Отверждение при температуре окружающей среды |
| Прочность связи | Умеренное, обычно ниже 10 МПа | Обычно 10-20 МПа в зависимости от системы. |
| Риск высокой-температуры | Может повредить предварительно напряженные сухожилия в шпалах ПК. | Никто |
| Многоразовое использование оборудования | Требуется плавильная установка и горячая обработка. | Дозирование картриджей или насоса |
| Долговечность | Хрупкий, чувствительный к замораживанию-оттаиванию | Повышенная устойчивость к старению при использовании на треках |
Поскольку расплавленная сера разливается при высокой температуре, ее нельзя использовать там, где она может привести к перегреву преднапряженных арматур в бетонных шпалах. Химические анкерные средства являются стандартным выбором для высокоскоростных-скоростных и тяжеловесных-магистральных линий, где обычно требуется прочность соединения 15 МПа и выше.
Изучите-требования к устойчивости и тестирование
Сопротивление-выдергиванию (выдергиванию) винтового шипа проверяется испытанием на выдергивание: гидравлический испытательный-тестер захватывает головку шипа и прикладывает натяжение с контролируемой скоростью до тех пор, пока шип не достигнет необходимой силы или не соскользнет. В китайской практике обычно указываются уровни приемлемости около 60 кН для обычных-скоростных линий, 70 кН для высокоскоростных-линий и 80 кН для тяжелых-магистральных линий, без значительного проскальзывания и растрескивания анкерной среды. Европейская практика оценивает системы крепления в соответствии с требованиями серии EN 13481 с использованием серии испытаний EN 13146, которая включает в себя повторную нагрузку и кондиционирование окружающей среды перед испытанием на снятие. Отбор проб обычно осуществляется на основе процента установленных шипов, при этом норма увеличивается в критических точках, таких как стрелочные переводы, повороты и тормозные участки, а норма проверки увеличивается в случае обнаружения неисправностей.
Контроль проектирования и строительства
Просверлите отверстие заданного диаметра и глубины; Отверстия меньшего размера растрескиваются под давлением раствора, а отверстия большего размера уменьшают площадь соединения.
Перед анкеровкой очистите отверстие сжатым воздухом; пыль, масло или вода с влажностью выше нескольких процентов резко снижают прочность соединения.
Контролируйте вертикальность отверстия с точностью до 2 градусов по вертикали.
Полностью заполните отверстие анкерным средством; воздушные карманы создают пустоты, которые снижают сопротивление-выдергиванию.
Вставьте шип и дайте агенту полностью вылечиться, прежде чем трафик возобновится; время отверждения для смоляных систем обычно составляет 24 часа при комнатной температуре.
Проверьте с помощью отборочных тестов с согласованной частотой отбора проб и запишите результаты для приемки.
Распространенные заблуждения
Чем глубже, тем лучше. Это неправильно: слишком-глубокие отверстия могут повредить предварительно напряженные сухожилия или пробить основание шпалы. Усилие вытягивания само по себе не является надежным креплением, поскольку шип может достигать высокой силы при большом смещении и все равно выходить из строя при повторяющихся нагрузках; перемещение тоже необходимо проверить. Серный цемент и химический раствор не являются взаимозаменяемыми для одного и того же типа шпалы: выбор системы зависит от материала шпалы, температурного воздействия и требуемой прочности сцепления.
Часто задаваемые вопросы
Что произойдет, если глубина крепления слишком мала?
Сопротивление выдергиванию-падает ниже расчетного значения, шип расшатывается под действием вибрации, шпала повреждается, колея расширяется, а в тяжелых случаях рельс может поднять и сойти с рельсов поезд.
В чем разница между серным и химическим креплением?
Серный цемент заливается расплавленным при 150-180 С и является хрупким; Химические затирки затвердевают при температуре окружающей среды, обеспечивают более прочное сцепление и не подвергают предварительно напряженным шпалам термическому повреждению, поэтому их предпочитают на современных линиях.
Как проверяется-сопротивление выдергиванию?
С помощью гидравлического тестера-вытягивания, прикладывающего натяжение с постоянной скоростью до тех пор, пока не будет достигнута целевая сила или шип не соскользнет. При приемке сравниваются сила и смещение с указанными значениями, при этом фиксирующая среда не должна треснуть.
Почему важна чистота отверстий?
Пыль и влага ухудшают связь между анкерующим веществом и стенкой отверстия. Грязное отверстие может существенно сократить достижимое усилие вытягивания-даже при правильной глубине.
Можно ли улучшить-сопротивление выдергиванию после установки?
Если испытание показывает низкое сопротивление, шип следует вытащить, очистить отверстие и-закрепить новым агентом; добавление крутящего момента к незакрепленному шипу маскирует проблему и ускоряет повреждение шпалы.
Нужна ли тяжёлым-трассовым линиям более глубокая фиксация?
Да. Тяжелые нагрузки на ось создают более высокие продольные и подъемные силы, поэтому при перевозке тяжелых грузов- требуется самая глубокая фиксация (до примерно 200 мм) вместе с высокопрочными-шипами и химическим анкерованием, чтобы обеспечить стабильность крепления в течение всего срока службы стропы.