Влияние дендритной неоднородности металла и поперечного сечения рельса на его долговечность

• Автор: Григорьева, Людмила Алексеевна
• Шифр специальности: 05.22.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 130 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИИ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОС А И АКТУАЛЬНОСТЬ

ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Проблема контактной стойкости рельсов. Виды контактноусталостных повреждений рельсов

1.2. Существующие взгляды на причины и механизм образования

и развития контактноусталостных повреждений в рельсах

1.3. Пути повышения контактноусталостной стойкости рельсов

1.4. Выводы

2 МЕХАНИЗМ ОБРАЗОВАНИЯ И РАЗВИТИЯ КОНГАКТНО

УСТАЛОСП ЫХ ПОВРЕЖДЕИЙ В РЕЛЬСАХ.

2.1. Виды контактноусталостных повреждений в рельсах и их геометрические параметры
2.2. Структура и свойства рельсовой стали в зоне зарождения контактноусталостных повреждений.
2.3. Фракгографические исследования начальных продольных
трещин в головке рельсов с порами и пустотами в зоне этих трещин.
2.4. Выводы
3. ВЫБОР ОПТИМАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК РЕЛЬСОВЫХ СТАЛЕЙ ПУТЕМ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ НА ОБРАЗ 1АХ
I IАКТНОУСТАЛОСТНЫХ ПОВРЕЖДЕНИЙ.
3.1. Методика испытаний, выбор образцов и машины
3.2. Механизм образования контактноусталостных повреждений рельсов на образцах
3.3. Влияние жесткости образцов на контактную усталость
и поперечный излом
3.4. Испытания образцов с измененной полосчатой структурой
на контактную усталость и поперечный излом
3.4.1. Влияние диффузионного отжига.
3.4.2. Влияние степени обжатия заготовок
3.5. Выводы.
4. ИС1ЫТАНИЯ В УСЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ НА СКЖД РЕЛЬСОВ С РАЗ ЮЙ ДЕНДРИТНОЙ
НЕОД1ЮРОДСТЫ0
4.1. Характеристика опытных участков на СКЖД
4.2. Методика оценки поврежденности рельсов.
4.3. Исследование поврежденности контактными дефектами рельсов с разной дендритной неоднородностью, уложенных в кривых на опытных участках СКЖД в зависимости
от массы перевезенного груза
4.3.1. Первый опытный участок на Ростовской дистанции пути
4.3.2. Второй опытный участок на Шахтинской дистанции пути
4.3.3. Третий опытный участок на Шахтинской дистанции пути
4.4. Выводы.
5. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ
ПАРАМЕТРОВ РЕЛЬСОВ НА НАПРЯЖЕННОДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ БЕССТЫКОВОГО ПУТИ.
5.1. Основные причины для предложения создания рельса
типа Р.
5.2. Определение геометрических характеристик предлагаемого
рельса Р.
5.2.1. Определение положения нейтральной линии ятя сечения
рельса Р.
5.2.2. Определение моментов инерции рельса Р
5.3. Исходные предпосылки расчета.
5.4. Определение динамической нагрузки от колеса на рельс
5.5. Определение эквивалентной нагрузки на путь
5.6. Определение показателей напряженнодеформированного
состояния элементов конструкции верхнего строения пути
5.7. Сравнительный расчет устойчивости бесстыковогч пути с
рельсами Р и Р.
5.8. Выводы.
I ВЫ ВОДЫ И РЕКОМЕНДА1 ЩИ
ЛИТЕРАТУРА


В настоящее время для учета уровня эксплуатационной стойкости и надежности рельсов применяют унифицированную классификацию дефектов /1/. Характер дефектов, служащих причиной изъятия рельсов, различен на прямолинейных участках пути и в кривых. В кривых малого радиуса в головке интенсивно развиваются боковой износ и возникают дефекты, вследствие усталости металла. Повышением прочностных характеристик рельсовой стали можно добиться значительного повышения стойкости рельсов против истирания и смятия. Но по отношению же к криволинейным участкам пути (особенно дтя участков кривых радиусом меньше 0 м) пока не найдено способов улучшить качество рельсов настолько, чтобы обеспечить нм нормальную работу /3/. В кривых преимущественен выход рельсов из эксплуатации по контактным повреждениям ,|. Из общего числа преждевременно изъятых рельсов, более половины снимается по этим дефектам задолго до наступления предельного износа. В связи с этим утверждается //, что «вопросы контактио-усталостиых повреждений рельсов (дефекты , и ) являются наиболее острыми во всей рельсовой проблеме». Так более половины крушений но причине отказа рельсов ( %) происходят из-за изломов рельсов в кривых, несмотря на то. В настоящее время дефекты контактно-усталостного происхождения представляют собой основную причину, сокращающую длительность эксплуатационной работы рельсов в кривых и выбывающую необходимость проведения дополнительных путевых работ по сплошной смене рельсов или по проведению преждевременного капитального ремонта. Рассмотрим типичные виды контактно-усталостных повреждений и поперечных трещин усталости, возникающих в головке рельсов, уложенных в кривых. Обобщенный анализ рельсов изъятых из пути на СКжд, сделанный Кисликом В. Д. и Кармазиным А. И., показал наличие наиболее характерных двух разнородных повреждений, классифицируемых номером . Рис. Контактные повреждения рельсов в четырех стадиях развития (вид сверху): а-дефекты . I 1. Первый тип повреждений (дефект -1-2-А) представляет собой темное пятно на поверхности катания рельса, расположенное вблизи перехода ее к боковой поверхности. Пятно имеет овальную форму и растянуто вдоль рельса. В зоне пятна по всей длине наблюдается резко выраженное смещение металла с поверхности катания вниз параллельно боковой грани головки (наплыв). Смещенный металл представляет собой пленку толщиной до 1 мм с вертикальными разрывами, доходящими снизу иногда до перехода к поверхности катания. Если разрезать рельс в зоне пятна, то в поперечном сечении на глубине 3-5 мм обнаруживается трещина, расположенная приблизительно параллельно поверхности катания. Поверхность растущею пятна (длиной 0-0 мм и более) покрыта слоем окислов, наличие которых свидетельствует об отсутствии контакта между колесом и рельсом по всей площади, занятой пятном. Уровень поверхности головки рельса в зоне пятна понижен по сравнению с рядом расположенными точками этой поверхности. Когда размер пятна достигает по длине - мм. И дальнейшем по образовавшимся трещинам происходит выкрашивание металла в зоне пятна. Второй тип (дефект . Б) имеет вид сравнительно мелких очагов выкрашивания, располагающихся строчкой по линиям сопряжения боковой поверхности рельса и поверхности его катания. Образования наплыва в этом случае, как правило, не наблюдается. Дефект полностью располагается п зоне касания колеса и рельса. Темные пятна при этом образуются не во всех случаях; выкрашивание может возникнуть и без образования пятна. Более гою, если темные пятна образуются, то они мелкие, располагающиеся строчкой на поверхности катания около линии сопряжения. Повреждения данного типа значительно меньше по размеру, чем повреждения первого типа в виде пятен. Поперечные трещины . Рис. Поперечные трещины усталости . Поперечные трещины усталости могут развиваться от развитых продольных трещин (рис. Б (рис. Для разработки мер по повышению стойкости рельсов дефектам контактно-усталостного характера необходимо провести исследования их природы, а также механизма образования и развития. В настоящее время но вопросу о причинах образования контактно-усталостных повреждений нет единой точки зрения.