Совершенствование конструкции и технологии изготовления пружинных клемм крепления рельсов на основе моделирования процесса пластической гибки

• Автор: Виноградов, Александр Георгиевич
• Шифр специальности: 05.02.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Магнитогорск
• Количество страниц: 139 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. Проблемы изготовления и эксплуатации пружинных клемм крепления рельсов железнодорожного пути. Задачи исследования
1.1. Конструкции рельсовых скреплений с использованием упругих элементов
1.2. Конструкции клемм и требования, предъявляемые к клеммам. Технологические процессы изготовления пружинных клемм
1.3. Метод конечных элементов и его основные положения, используемые в программном комплексе «БЕРСЖМ-ЗБ»
1.4. Задачи исследования
2. Механические свойства стали марки 40С2А, применяемой для изготовления пружинных клемм крепления рельсов железнодорожного пути
3. Анализ внутренних силовых факторов и напряженно-деформированного состояния в пружинной клемме при её нагружении
3.1. Определение внутренних силовых факторов в пружинных клеммах типа ЖБР при установке и эксплуатации
3.2. Совершенствование конструкции клеммы ЖБР
3.3. Моделирование процессов упругой деформации пружинных клемм типа ЖБР круглого и овального поперечных сечений с использованием программного комплекса «БЕРСЖМ-ЗБ»
4. Теоретические и экспериментальные исследования процесса гибки
4.1. Геометрические параметры процесса гибки
4.2. Напряженное состояние и изгибающий момент в очаге деформации при гибке
4.3. Исследование упругого пружинения после гибки
4.4. Экспериментальные исследования процесса гибки
5. Изготовление и испытания опытно-промышленной партии
пружинных клемм ЖБР
5.1. Технология и основные технические характеристики полуавтомата для гибки клемм
5.2. Испытания опытно-промышленной партии клемм ЖБР
5.3. Разработка рекомендаций по совершенствованию технологии изготовления пружинных клемм типа ЖБР
5.4. Расчет экономического эффекта
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список использованных источников
Приложения

ВВЕДЕНИЕ
Российская Федерация обладает разветвленной сетью железных дорог, которая постоянно развивается, усовершенствуется и требует существенных затрат на свое содержание и эксплуатацию. Железнодорожный транспорт (ЖДТ) в нашей стране играет ведущую роль в транспортном обеспечении, так как более 70 % грузовых и 30% пассажирских перевозов осуществляются с использованием ЖДТ. Правительством РФ разработана «Стратегия развития железнодорожного транспорта Российской Федерации до 2030 г.» [1], в соответствии с которой к 2030 г. предполагается ввести в эксплуатацию более 20 тысяч новых железнодорожных линий, электрофицировать 7000 км путей, увеличить протяженность скоростных дорог (скорость до 350 км/час) до 1500 км. Внедрение разработанных мероприятий позволит увеличить грузооборот в 1,7 раза, а скорость доставки грузов на 25%.
Среди основных тенденций развития ЖДТ необходимо выделить направления, связанные с повышением скорости движения поездов и увеличением массы подвижного состава, что ведет к существенному повышению нагрузки на рельсовые скрепления железнодорожного пути. Поэтому только за счет совершенствования и применения новых конструкций верхнего строения железнодорожного пути возможно обеспечить повышение скорости движения и массы подвижного состава [2].
Традиционная конструкция верхнего строения железнодорожного пути с использованием деревянных шпал, костылей и противоугонов не отвечает современным требованиям, предъявляемым к железнодорожному полотну для прохождения составов большой массы на высоких скоростях. За рубежом, а в последнее время и в нашей стране, все шире внедряются железобетонные шпалы с пружинными клеммами для крепления рельсов [3-5]. Использование рельсовых скреплений с использованием пружинных клемм позволяет существенно снизить затраты на текущее содержание пути.
Технические требования к промежуточным рельсовым скреплениям, применяемым в России, по большинству параметров совпадают с требованиями,

что приводит к существенным колебаниям механических свойств. Потому для получения достоверной информации образцы для построения кривых упрочнения и образцы для экспериментальных исследований процессов деформирования необходимо изготавливать из сталей одной марки и одной партии.
Рис. 2.1. Схема осадки образца с торцевыми буртиками
В данной работе проводились экспериментальные исследования с использованием стали марки 40С2А. Применение стали 40С2А для производства упругих клемм позволяет использовать в качестве закалочной среды воду вместо масла, что значительно удешевляет технологический процесс производства и делает его экологически безопасным. Применение стали марки 40С2А также позволяет проводить процесс формообразования упругих клемм без предварительного нагрева заготовки. Кроме этого, стоимость упругих клемм из стали марки 40С2А в два раза ниже стоимости клемм в случае их изготовления из стали 60С2ХА при одинаковом уровне служебных свойств [18].
В экспериментах по построению кривой упрочнения и экспериментах по холодной гибке использовалась сталь 40С2А производства ОАО «ММК» одной партии и одной плавки [104]. Результаты исследования химического состава представлены в таблице 2.1.