Четыре формы крепления и пути их нагрузки
Шипы гусеницы удерживают систему крепления на шпале, а форма крепления определяет, как нагрузка от шипов передается на спальное место. Железнодорожную практику охватывают четыре формы: предварительно-закладная, склеенная, расширяющаяся и спиральная. Предварительно-заделанные шипы забиваются в бетонную шпалу во время производства, а противо-крылья и ребра жесткости на встроенном стержне создают механическое сцепление с бетоном; эта форма достигает максимальной силы анкеровки, около 100 кН или более, и является стандартной для магистральных бетонных шпал, ценой отсутствия возможности последующей регулировки. Приклеенные шипы вклеиваются в просверленные отверстия с помощью смоляного анкерного средства, которое образует со стенкой отверстия высокопрочный клеевой слой, достигающий около 80 кН, и подходит для ремонта и замены как уложенных бетонных, так и пластиковых шпал. В распорных шипах используются разрезные втулки или расширительные листы, которые при забивке прижимаются к стенке отверстия, достигая примерно 60 кН, и обеспечивают быструю установку при легких нагрузках. Спиральные шипы основаны на зацеплении резьбы с материалом шпалы, что является классическим выбором для деревянных шпал.
Закрепление правил проектирования глубины
Глубина анкеровки рассчитывается по трем критериям. Согласование нагрузки: глубина должна выдерживать расчетную нагрузку на ось и вибрацию колесных-рельсов без выдергивания или сдвига, а минимальная глубина определяется по формулам выдергивания и сдвига. В китайской практике минимальная глубина анкеровки шипа М24 в бетонных шпалах составляет не менее 120 мм, а спирального шипа М20 в деревянных шпалах - не менее 100 мм; тяжелые-магистральные линии прибавляют 10–20 %. Адаптация материала: бетон обеспечивает надежную герметизацию, поэтому глубина остается близкой к минимальной, тогда как древесина обеспечивает слабую герметизацию и требует большей глубины; Пластиковые шпалы требуют глубины, соответствующей клеевому соединению, обычно не менее 80 мм клеевого контакта. Баланс: глубина должна быть достаточной, чтобы предотвратить выдергивание, но не настолько глубокой, чтобы ослабить секцию шпалы или расколоть деревянную шпалу.
Адаптация бетонной шпалы
Крепление бетонных шпал оптимизировано в трех направлениях. Местная прочность: бетон вокруг анкерного отверстия повышен с C50 до C60 и усилен стальной фиброй там, где вибрация сильная, поэтому основание устойчиво к экструзии и растрескиванию, которые могут ослабить анкер. Геометрия отверстия: прямое цилиндрическое отверстие заменяется коническим или ступенчатым, с конусностью примерно 1:10 или двумя-тремя ступенями, сужающимися к низу; это увеличивает площадь контакта и ограничение, увеличивая силу крепления более чем на 30% по сравнению с прямым отверстием и устраняя расплескивание шипов. Хвостовик шипа: к встроенному хвостовику добавлены кольцевые ребра высотой 2-3 мм для увеличения площади механического соединения, а нитевидные канавки улучшают сцепление приклеенных шипов. Компенсация: любой оставшийся зазор в устье анкера заполняется, чтобы вода не могла проникнуть и ослабить границу раздела.
Требования к деревянным шпалам
Деревянные шпалы мягкие,-впитывают влагу и склонны к раскалыванию, поэтому крепление шипов должно учитывать материал. В шипе вместо острой V-образной резьбы используется спиральная резьба с дугообразным профилем зуба, более крупным шагом 3-4 мм и глубиной резьбы 1,5-2 мм, что отжимает волокна в сторону, а не разрезает их, и обеспечивает лучшее сцепление без расщепления. Шипы расширения запрещены в древесине, поскольку их радиальное расширение раскалывает шпалу. Глубину анкеровки увеличивают не менее чем до 100 мм, но отверстие должно оставаться не менее трети ширины шпалы и не менее 50 мм от торца и края шпалы, а шип не должен вкручиваться глубже, чем на две трети толщины шпалы, чтобы оставался нижний страховочный слой. В результате получается захват, который выдерживает вибрацию, не разрушая шпалу.
Причины неисправностей и быстрый ремонт
Неисправности анкеровки возникают по четырем причинам: некачественная конструкция (неочищенные отверстия, неравномерное нанесение клея, не до конца закрученные или привинченные шипы), несоответствие материала (шипы слишком маленького размера на тяжелых-тяговых канатах, слишком большие или острые-шипы резьбы в древесине), перегрузка, превышающая расчетную нагрузку на ось, а также коррозия в прибрежной или влажной среде, которая приводит к утончению хвостовика и старению клея. Быстрый ремонт выявляет причину: если спиральные шипы ослабли, повторно -затяните их и заполните остаточный зазор анкерным средством; в случае пустотелых приклеенных анкеров удалите образовавшийся материал, очистите отверстие, повторно -введите высокотекучую-смолу, повторно установите шип с помощью приспособления и проверьте усилие выдергивания после отверждения; в случае коррозионно--поврежденных слоев замените шип, а в случае повреждения стенки отверстия залейте эпоксидную смолу, чтобы восстановить отверстие перед повторной-анкеровкой. Каждый ремонт проверяется проверкой на выдергивание, поэтому сила крепления восстанавливается, а не предполагается.
Часто задаваемые вопросы
Вопрос 1. Каковы четыре формы крепления шипов гусеницы?Предварительно-закладной (заливка в бетон, механическая блокировка, около 100 кН), клеевой (клей на основе смолы в просверленных отверстиях, около 80 кН), расширяющийся (экструзия втулки, около 60 кН) и спиральный (резьбовое зацепление, классическая форма деревянной шпалы).
Вопрос 2. Насколько глубоко следует закрепить шип гусеницы?Не менее 120 мм для шипов М24 в бетонных шпалах, не менее 100 мм для шипов М20 в деревянных шпалах, с большей глубиной на 10-20% на тяжеловесных линиях и не менее 80 мм клеевого контакта в пластиковых шпалах.
В3: Почему конические анкерные отверстия лучше прямых?Коническое или ступенчатое отверстие увеличивает площадь контакта и ограничение между шипом и шпалой, увеличивая силу крепления более чем на 30% и предотвращая выплескивание шипа.
Вопрос 4. Почему шипы расширения запрещены в деревянных шпалах?Их радиальное расширение сдавливает волокна и раскалывает деревянную шпалу; Для древесины требуются спиральные шипы с дугообразной резьбой и крупным шагом, которые отжимают волокна, а не разрезают их.
Вопрос 5. Как можно отремонтировать вышедший из строя анкер с шипами на месте?Удалите образовавшийся материал, очистите отверстие, повторно -введите высокотекучую-смолу, повторно установите шип с приспособлением для сохранения вертикальности, отвердите и проверьте усилие выдергивания, прежде чем возвращать линию в эксплуатацию.