Что такое нейтральная температура рельса

Температурная работа рельсов
Факторы, влияющие на температуру рельсов

Изменение температуры рельса происходит в условиях сложного теплообмена. Летом, находясь под действием солнечных лучей, рельсы получают тепловую энергию, тратя ее часть на обратное излучение и теплоотдачу в окружающую среду. Когда рельс нагревается (тепла подводится больше, чем отводится), значения температуры в разных его точках, изменяясь во времени, все больше возрастают.

При достижении равновесия (теплового) между количеством подводимого и отдаваемого тепла температура рельсов перестает повышаться, хотя локальные значения температуры различных участков как по длине рельса (железнодорожные рельсы р-65, рельсы р-50), так и по его поперечному сечению могут довольно существенно различаться. Наблюдаемая разница в температуре по поперечному сечению рельса (головка, шейка, подошва) достигает 10 °С. Затем температура рельса понижается, а его температурное поле выравнивается.

Температура рельса зависит от многих факторов:

При одной и той же температуре воздуха и различных сочетаниях других перечисленных факторов температура рельса летом на одном и том же перегоне может быть разной, причем отличие температур в зависимости от условий может достигать 10—15 °С и даже более.

Температура рельсов летом в дневные часы, как правило, выше температуры воздуха. Разница температур рельса и воздуха является величиной переменной и с повышением максимальной температуры воздуха несколько уменьшается. Разница температур рельса и воздуха летом достигает 16—18 °С в северных регионах и 24—26 °С — в средних и южных районах (в регионах России на рельсы цены) страны. За расчетную разницу температур между ними летом в настоящее время принимают 20°С, т.е.

где t_p — температура рельса;
t_в — температура воздуха.
Зимой температура рельсов меньше отличается от температуры воздуха. Наблюдения показали, что в зоне экстремальных зимних температур воздуха (–30 °С и ниже) их температура может быть на 3—5 °С выше по сравнению с воздухом. Из-за выхолаживания при сильном ветре температура может быть и ниже температуры воздуха. Однако обычно зимой температура рельсов и воздуха совпадает, и в расчетах принимают t_p = t_в.

При изготовлении и укладке рельсовых плетей, производстве работ по техническому обслуживанию и ремонту бесстыкового пути измеряют фактическую температуру рельсов. В настоящее время таковой принято считать температуру головки рельса.

При подобных измерениях применяют различные технические средства:

Впервые температура рельсовой плети измеряется на рельсосварочном предприятии, где определяется та, при которой изготовлена плеть.

В проекте укладки бесстыкового пути каждой паре рельсовых плетей присваивается порядковый номер, под которым в дальнейшем она будет значиться в заявке на сварку и других учетных документах, но об этом речь еще впереди.

В начале и конце каждой плети на внутренней стороне шейки рельса (со стороны оси пути) белой масляной краской указывается номер рельсосварочного предприятия, номер плети по сварочной ведомости, ее длина в метрах с точностью до второго знака после запятой при температуре рельсов +20 °С. При иной температуре рельсовая плеть, очевидно, будет иметь другую длину. Изменение ?L длины рельсовой плети в этом случае может быть определено по формуле

?L = 0,0000118L(20 – t), (1.1)

где L — длина рельсовой плети при температуре +20 °С (указана на внутренней стороне шейки рельса);
t — температура рельсовой плети в момент измерения.

Изменение длины рельсовой плети составит

На внутренней стороне шейки рельса должна быть указана длина 796,22 + 0,02 = 796,24 м.

После укладки рельсовой плети в путь дополнительно к имеющейся маркировке наносят номер плети по проекту с указанием сторонности, дату укладки и температуру плети при закреплении ее на подкладках.

Допустим, что номер плети по проекту 12, плеть правая. Она уложена в путь 11 июня 2013 г. при температуре закрепления t₀ = +24 °С. Тогда маркировка такой плети имеет вид:

42 — 317 — 796,24 — 12 п — 11.06.13 + 24.

При закреплении плетей на шпалах температуру рельсов измеряют дважды — перед началом и после окончания закрепления. Для ускорения процесса измерения температуры рельсовых плетей сначала их закрепляют только на каждой пятой шпале.

С момента закрепления рельсовой плети на постоянный режим начинается «температурная жизнь» плети, а сама температура закрепления может считаться началом этой жизни. Температуру закрепления рельсовой плети иногда называют нейтральной.

Источник

Температура рельсов

Температура рельсовых плетей в процессе их изготовления, укладки и эксплуатации, измеряемая непосредственно на рельсах (в летнее время обычно выше температуры воздуха)

Температура рельсовых плетей в процессе их изготовления, укладки и эксплуатации, измеряемая непосредственно на рельсах (в летнее время обычно выше температуры воздуха)

Смотреть что такое «Температура рельсов» в других словарях:

температура — 3.1 температура: Средняя кинетическая энергия частиц среды, обусловленная их разнонаправленным движением в среде, находящейся в состоянии термодинамического равновесия. Источник: ГОСТ Р ЕН 306 2011: Теплообменники. Измерения и точность измерений… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

расчетная максимальная температура — 3.22 расчетная максимальная температура (design temperature, maximum): Самая высокая возможная температура, воздействию которой оборудование или система может подвергаться в течение монтажа и эксплуатации. Примечание Должны рассматриваться как… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

расчетная минимальная температура — 3.23 расчетная минимальная температура (design temperature, minimum): Самая низкая возможная температура, воздействию которой оборудование или система может подвергаться в течение монтажа или эксплуатации, вне зависимости от давления. Примечание… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Оптимальная температура — Температура с установленными допусками, при которой обеспечивается не только прочность рельсов, рельсовых стыков и устойчивость пути, но и создаются наиболее благоприятные условия для проведения текущих и ремонтных работ Dt опт Источник: snip id… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

snip-id-9431: Технические указания по устройству, укладке, содержанию и ремонту бесстыкового пути — Терминология snip id 9431: Технические указания по устройству, укладке, содержанию и ремонту бесстыкового пути: Маячная шпала Специально обустроенная шпала, используемая для контроля продольных подвижек рельсовой плети МШ Определения термина из… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Технические указания по устройству, укладке, содержанию и ремонту бесстыкового пути — Терминология Технические указания по устройству, укладке, содержанию и ремонту бесстыкового пути: Маячная шпала Специально обустроенная шпала, используемая для контроля продольных подвижек рельсовой плети МШ Определения термина из разных… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Бесстыковой путь — (или Бархатный) условное наименование железнодорожного пути, расстояние между рельсовыми стыками которого знач … Википедия

Железные дороги — I I. История развития железных дорог. Ж. дорога, в том виде, в каком она существует теперь, изобретена не сразу. Три элемента, ее составляющие, рельсовый путь, перевозочные средства и двигательная сила прошли каждый отдельную стадию развития,… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Железо — (техн.) Ж. есть наиболее распространенный и наиболее употребительный из металлов. Ж. было известно еще египтянам во время постройки пирамид; у греков упоминается о нем в Илиаде Гомера, причем о нем говорится, как о трудно обрабатываемом металле,… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Фасонные железо и сталь* — Под этим общим названием в технике и торговле подразумевается металл, оформленный в виде прямых полос с фигурным поперечным сечением, одинаковым по всей длине полосы. В частных случаях полоса может и не быть прямою, а представлять собою форму… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Источник

Температурная работа рельсов
Факторы, влияющие на температуру рельсов

Изменение температуры рельса происходит в условиях сложного теплообмена. Летом, находясь под действием солнечных лучей, рельсы получают тепловую энергию, тратя ее часть на обратное излучение и теплоотдачу в окружающую среду. Когда рельс нагревается (тепла подводится больше, чем отводится), значения температуры в разных его точках, изменяясь во времени, все больше возрастают.

При достижении равновесия (теплового) между количеством подводимого и отдаваемого тепла температура рельсов перестает повышаться, хотя локальные значения температуры различных участков как по длине рельса (железнодорожные рельсы р-65, рельсы р-50), так и по его поперечному сечению могут довольно существенно различаться. Наблюдаемая разница в температуре по поперечному сечению рельса (головка, шейка, подошва) достигает 10 °С. Затем температура рельса понижается, а его температурное поле выравнивается.

Температура рельса зависит от многих факторов:

При одной и той же температуре воздуха и различных сочетаниях других перечисленных факторов температура рельса летом на одном и том же перегоне может быть разной, причем отличие температур в зависимости от условий может достигать 10—15 °С и даже более.

Температура рельсов летом в дневные часы, как правило, выше температуры воздуха. Разница температур рельса и воздуха является величиной переменной и с повышением максимальной температуры воздуха несколько уменьшается. Разница температур рельса и воздуха летом достигает 16—18 °С в северных регионах и 24—26 °С — в средних и южных районах (в регионах России на рельсы цены) страны. За расчетную разницу температур между ними летом в настоящее время принимают 20°С, т.е.

где t_p — температура рельса;
t_в — температура воздуха.
Зимой температура рельсов меньше отличается от температуры воздуха. Наблюдения показали, что в зоне экстремальных зимних температур воздуха (–30 °С и ниже) их температура может быть на 3—5 °С выше по сравнению с воздухом. Из-за выхолаживания при сильном ветре температура может быть и ниже температуры воздуха. Однако обычно зимой температура рельсов и воздуха совпадает, и в расчетах принимают t_p = t_в.

При изготовлении и укладке рельсовых плетей, производстве работ по техническому обслуживанию и ремонту бесстыкового пути измеряют фактическую температуру рельсов. В настоящее время таковой принято считать температуру головки рельса.

При подобных измерениях применяют различные технические средства:

Впервые температура рельсовой плети измеряется на рельсосварочном предприятии, где определяется та, при которой изготовлена плеть.

В проекте укладки бесстыкового пути каждой паре рельсовых плетей присваивается порядковый номер, под которым в дальнейшем она будет значиться в заявке на сварку и других учетных документах, но об этом речь еще впереди.

В начале и конце каждой плети на внутренней стороне шейки рельса (со стороны оси пути) белой масляной краской указывается номер рельсосварочного предприятия, номер плети по сварочной ведомости, ее длина в метрах с точностью до второго знака после запятой при температуре рельсов +20 °С. При иной температуре рельсовая плеть, очевидно, будет иметь другую длину. Изменение ?L длины рельсовой плети в этом случае может быть определено по формуле

?L = 0,0000118L(20 – t), (1.1)

где L — длина рельсовой плети при температуре +20 °С (указана на внутренней стороне шейки рельса);
t — температура рельсовой плети в момент измерения.

Изменение длины рельсовой плети составит

На внутренней стороне шейки рельса должна быть указана длина 796,22 + 0,02 = 796,24 м.

После укладки рельсовой плети в путь дополнительно к имеющейся маркировке наносят номер плети по проекту с указанием сторонности, дату укладки и температуру плети при закреплении ее на подкладках.

Допустим, что номер плети по проекту 12, плеть правая. Она уложена в путь 11 июня 2013 г. при температуре закрепления t₀ = +24 °С. Тогда маркировка такой плети имеет вид:

42 — 317 — 796,24 — 12 п — 11.06.13 + 24.

При закреплении плетей на шпалах температуру рельсов измеряют дважды — перед началом и после окончания закрепления. Для ускорения процесса измерения температуры рельсовых плетей сначала их закрепляют только на каждой пятой шпале.

С момента закрепления рельсовой плети на постоянный режим начинается «температурная жизнь» плети, а сама температура закрепления может считаться началом этой жизни. Температуру закрепления рельсовой плети иногда называют нейтральной.

Источник

Лекция 1. Температурная работа рельсов

Дополнительная

Основная

Литература

1.1 Факторы, влияющие на температуру рельсов.

Изменение температуры рельса происходит в условиях сложного теплообмена.

Летом, находясь под действием солнечных лучей, рельсы получают тепловую энергию, тратя её часть на обратное излучение и теплоотдачу в окружающую среду. Когда рельс нагревается(тепла подводится больше, чем отводится), значения температуры в разных его точках, изменяясь во времени, всё больше возрастают.

При достижения равновесия (теплового) между количеством подводимого и отдаваемого тепла температура рельсов перестаёт повышаться, хотя локальные значения температуры различных участков как по длине рельса, так и по его поперечному сечению могут довольно существенно различаться. Наблюдаемая разница в температуре по поперечному сечению рельса (головка, шейка, подошва)достигает 10ºС. Затем температура рельса понижается, а его температурное поле выравнивается.

Температура рельсов зависит от многих факторов: температуры воздуха, типа рельса и состояния его поверхностей, а также ориентирования рельса относительно сторон света, плана и профиля пути; поперечного профиля земляного полотна (насыпь, выемка, нулевое место), интенсивности солнечной радиации и прозрачности атмосферы, скорости и направления ветра, качества и отражательной способности балласта и ряда других причин.

При одной и той же температуре воздуха и различных сочетаниях других перечисленных факторов отличие температур в зависимости от условий может достигать 10º-15ºС и даже более.

Температура рельсов летом в дневные часы, как правило, выше температуры рельсов. Разница температур рельса и воздуха является величиной переменной и с повышением максимальной температуры воздуха несколько уменьшается. Разница температур рельса и воздуха летом достигает 16-18ºС в северных регионах и 24-26ºС- в средних и южных районах страны. За расчётную разницу температур между ними летом в настоящее время принимают 20ºС, т.е.

где tр- температура рельса;

tв- температура воздуха.

При изготовлении и укладки рельсовых плетей, производстве работ по техническому обслуживанию и ремонту бесстыкового пути измеряют фактическую температуру рельсов. В настоящее время таковой принято считать температуру головки рельса. При подобных измерениях применяют различные технические средства: приборы для непосредственного измерения в пути на месте производства работ; стационарные приборы для измерения на постах метрологических станций и дистанции пути; стационарные или переносные приборы для измерения на рельсосварочных предприятиях в процессе изготовления плетей. Впервые температура рельсовой плети измеряется на рельсосварочном предприятии, где определяется та, при которой изготовлена плеть.

В проекте укладки бесстыкового пути каждой паре рельсовых плетей присваивается порядковый номер, под котором в дальнейшем она будет значиться в заявке на сварку и других учётных документах.

В начале и конце каждой плети на внутренней стороне шейки рельса (со стороны оси пути) белой масляной краской указывается номер рельсосварочного предприятия, номер плети по сварочной ведомости, её длина в метрах с точностью до второго знака после запятой при температуре рельсов +20ºС. При иной температуре рельсовая плеть, очевидно, будет иметь другую длину. Изменение ∆L длины рельсовой плети в этом случае может быть определено по формуле

∆L = 0.0000118L (20 – t _ф), (1.1)

Пример 1.1. Длина рельсовой плети, изготовленной, на предприятии 42 по сварочной ведомости 317, составляет 796,22 м, а температура рельса 18ºС. Какую длину плети следует указать на внутренней стороне шейки рельса?

Изменение длины рельсовой плети составит

На внутренней стороне шейки рельса должна быть указана длина

Допустим, что номер плети по проекту 12, плеть правая. Она уложена в путь 12 июня 2004 г. при температуре закрепления tо=+24ºС. Тогда маркировка такой плети имеет вид:

При закреплении плетей на шпалах температуру рельсов измеряют дважды- перед началом и после окончания закрепления. Для ускорения процесса измерения температуры рельсовых плетей сначала их закрепляют только на каждой пятой шпале.

С момента закрепления рельсовой плети на постоянный режим начинается «температурная жизнь» плети, а сама температура закрепления может считаться началом этой жизни. Температуру закрепления рельсовой плети иногда называют «нейтральной».

1.2 Изменение длины рельсов при колебаниях их температуры.

Если положить рельс длиной L на ролики или специальные подкладки с очень низким коэффициентом трения, то можно считать, что свободному удлинению рельса ничто ни препятствует.

Изменение длины рельса ∆L, как свободного стержня, при изменении его температуры может быть определено по формуле

α = 0,00001181/град; ∆t р- изменение температуры рельса,ºС,

Пример 1.2.На специальные подкладки с очень низким коэффициентом трения положили рельс длиной 985,50 м при температуре 28ºС. Температура рельса повысилась до 35ºС. Насколько изменилась длина рельса?

Изменение длины рельса ∆L, как свободного стержня, при изменении его температуры может быть определено по формуле

где α- коэффициент линейного расширения рельсовой стали;

∆t р- изменение температуры рельса,ºС,

Таким образом, при изменении температуры свободно лежащего рельса длиной 985,50 м на 7º С его длина увеличилась на 80 мм. В этом случае ничто не препятствовало этому изменению и напряженное состояние рельса не возникло.

Однако в пути рельс лежит на металлических подкладках, прикреплён к каждой шпале мощным промежуточным скреплением, а с соседним рельсом соединён стыковым скреплением, поэтому изменение длины рельса в реальных условиях не может происходить так свободно. Изменение длины рельсовой плети в зависимости от температуры описывается более сложным законом, учитывающим преодоление погонных и стыковых сопротивлений.

Рассмотрим другой крайний случай. Допустим, что рельс жестко закреплён по концам и вообще его длина постоянна.

Изменение температуры рельса, которое не может повлиять на его длину, вызывает в нём температурные напряжения, а они согласно закону Гука пропорциональны величине несостоявшегося температурного удлинения (укорочения) рельса и противоположны ему по знаку. Другими словами, если рельс при повышении его температуры не смог удлиниться, то в нём возникли температурные напряжения сжатия; если рельс при понижении его температуры не смог укоротиться, то в нём возникли температурные напряжения растяжения.

Температурные напряжения, возникающие в рельсе, если его длина сохраняется при изменении температуры относительно нейтральной, могут быть определены по формуле

σ _t = E ∆L / L = α E ∆tр, (1.3)

σ _t = E ∆L / L = α E ∆tр, (1.3)

∆L/L- несостоявшееся относительное удлинение рельса.

Продольная температурная сила, сжимающая или растягивающая (в зависимости от направления изменения его температуры) рельс, может быть определена по формуле

где F- площадь поперечного сечения рельса, см ²;

Сформулируем одно из основных положений температурной работы рельсов.

Источник

Температурный режим работы рельсов.

1.1 Факторы от которых зависит температура рельсов: температура воздуха, тип рельсов и состояние его поверхностей, ориентирование рельса, относительно стран света, план и профиль пути, поперечный профиль ЗП, скорость и направление верха, кол-во и отражательная способность балласта.

1.2 Продольные температурные деформации – это перемещение отдельных сечении или всей рельсовой плети по скреплениям или по балласту вдоль продольной оси пути или изменениях температуры плети.

1.3 Температурная сила – это продольная сила, возникающая и действующая в рельсовой плети при изменении ее температуры по сравнению с температурой закрепления.

1.4 Изменение длины рельса при изменении температуры сопровождается преодолением сопротивления.

Нейтральная температура – это температура закрепления рельсовой плети.

Погонные сопротивления – это силы, равномерно распределенные по всей длине рельса, возникающей в результате силы трения.

Силу сопротивления смещению создают накладки, стянутые болтами, поэтому длина рельса не может изменяться, пока возникающая продольная сила не преодолеет силу стыкового сопротивления.

В рельсовых плетях имеются участки:

*активные – это перемещаемые участки, зависимости от сезона.

*неподвижный – это анкерные участки.

1.5 Для бесстыкового пути Важно правильно определить температуру:

*закрепления рельсов

Бесстыковой путь.

Изменение длины рельса происходит тогда, когда

2.2 Бесстыковой путь – это условное название конструкции ж/д пути со сварными рельсовыми путями, признаком которого является наличие в рельсовых плетях неподвижной средней части при максимально возможных в данной местности изменениях температуры рельсов по отношению к температуре закрепления на постоянный режим.

Особенности бесстыкового пути.

3.1 Основные требования к конструкции:

*рельсы должны обладать достаточным запасом прочности при работе на изгиб и кручение для компенсации температурных напряжений;

*путевая разметка должна иметь достаточную жесткость для предотвращения поперечных сдвижек пути и нарушения ее устойчивости;

*балластная призма по конструкции и материалу должна обеспечивать стабильное положение путевой решетки;

*промежуточное и стыковое скрепление должны обеспечивать изменение стыкового зазора в случае износа рельсовой плети.

3.2 Конструкции температурно-напряженного бесстыкового пути:

* бесстыковой путь с промежуточными скреплениями, упругие элементы которого обеспечивают постоянную надежную связь рельсовых плетей с подрельсовым основанием;

* бесстыковой путь на деревянных шпалах с костыльным промежуточным скреплением.

3.3 Длина плети:

*короткой менее 800 м, длинной более 800 м.

3.4 Уравнительные рельсы – это рельсы стандартной длины, применяемые для заполнения уравнительного пролета.

Прочность и устойчивость бесстыкового пути.

Расчет по прочности основывается на теории изгиба рельса как

4.2 Устойчивость пути – это способность пути сопротивляться нагрузкам внешних и внутренних сил.

Причины потери устойчивости:

* перед движущимся коле­сом возникает зона, где рельс несколько приподнимается по сравне­нию со своим исходным положением.

* изменяется устойчивость пути при его вибрации позади и впереди движущегося поезда;

* происходит угон пути.

Выброс пути – это характерное изменение железнодорожного пути в плане в результате самопроизвольной разрядки температурного напряжения в рельсах пути.

Источник