САРЖАНОВ Т.С.

                                                                                       

Казахский университет путей сообщения

 

ПРОКЛАДКИ ДЛЯ СКРЕПЛЕНИЙ

 

Прокладки-амортизаторы, применяемые в рельсо­вых скреплениях, способствуют стабильному положе­нию рельсовых нитей, защищают путь от ударных на­грузок и вибрации, увеличивают сопротивление угону, на участках с автоблокировкой выполняют роль элек­троизолирующего элемента [1].  Сегодня эта важная де­таль скрепления служит практически вдвое меньше, чем рельсы, и ее приходится заменять в период между капитальными ремонтами пути.

Современные материалы и конструкции. Сегодня на зарубежных железных дорогах наиболее распространены прокладки Tiflex, которые применяют более 45 лет. Их изготавливают из натуральных и синте­тических эластомеров и применяют с большинством ти­пов скреплений в различных условиях эксплуатации - от высокоскоростных линий до тупиков. Вот некоторые типы таких прокладок для скреплений Pandrol и Vossloh.

TRACKELAST FC584 - высокоэластичные резино-пробковые прокладки толщиной до 10,5 мм - ук­ладывают на участках с высокой скоростью движения, а также на трамвайных линиях и главных магистралях в пределах города с целью снизить шум и вибрации.

TRACKELAST FC200 - рифленые прокладки из натурального каучука - идеальны для пути с железо­бетонными шпалами, хорошо ослабляют удары, мед­ленно стареют; технические характеристики анало­гичны TRACKELAST FC584.

TRACKELAST FC9 - предназначены, прежде всего, для главных магистралей с невысокой скоростью движения; немного более жесткие, чем FC584 (толщина до 10 мм).

TRACKELAST FC846 - трудноизнашивающиеся прокладки, с относительно высокой жесткостью, для очень сложных условий, стрелок и пересечений; мож­но использовать с жесткими прикрепителями.

TRACKELAST FC887 - приспособлены для лю­бой окружающей среды, любой скорости движения, очень жесткие и долговечные (толщина до 10 мм). В материале прокладки «объединены» прочность и жес­ткость этиленового винилового ацетата (EVA) с уп­ругостью пробковых частиц.

TRACKELAST FC128 - неэластичные прокладки, изготовленные из EVA; устанавливаются там, где тре­буется очень жесткий и долговечный материал.

Серия TRACKELAST Micromax - плоские прокладки с уникальной микросотовой структурой, высокими со­противлениями истиранию и усталости. Предназначены для эксплуатации при высокой температуре (в том числе, вызванной нарушенными электрическими системами), имеют низкую жесткость и высокую степень ослабления удара - больше 37 % (класс А), что существенно для пути с железобетонными шпатами и высокоскоростных линий; способствуют снижению вибрации и шума.

Резиновые (микросотовые, ребордчатые или ком­позиционные резино-пробковые) прокладки постав­ляют для бетонных и деревянных шпал, тогда как EVA применяют на стальных шпалах.

Для высокоскоростных и грузонапряженных линий выбирают толстые прокладки серии FC584 и Micromax, которые более чем на 30 % ослабляют воздействие поез­дов. Лучше всего уменьшают шум и вибрацию прокладки с высокой упругостью. Прокладки TRACKELAST и Micromax обладают хорошей электроизоляцией.

Компания Valente SPA выпускает прокладки Valex I и IT Valex для железобетонного основания. Их изготавливают из синтетического эластомера, стойкого к нагрузкам и износу, маслам и смазкам, озону и свету. Характеристики этого материала та­ковы: твердость - 75 ±5 ед. Шора A DIN 53505; предел прочности - 16 Н/мм2 DIN 53505, удлине­ние - 300 % DIN 53505; максимальная остаточная деформация - 5 % при 23 °С; диапазон рабочих температур - от -30 °С до 130 °С, максимальное рас­тягивающее напряжение - 120 кгс/см2. Шум сни­жается на 10 %, вибрации - на 40-45 %.

Конструкция тех и других прокладок одинаковая. Различие состоит в том, что у первой из них внутри имеется стальная пластина, а вторая включает в себя двойную текстильную структуру.

Сополимерная прокладка Valex VX1 предназначе­на для упругой укладки рельсов на прерывистом же­лезобетонном основании со скреплением Valex. Та­кие прокладки используют, прежде всего, в тяжелых условиях эксплуатации, при высоких вертикальных и боковых нагрузках на рельс, в экстремальных погод­ных условиях, с целью снижения шума (на 10 %) и вибраций (на 35-35 %). Характеристики материала: твердость - 90 ±5 ед. Шора A DIN 53505; предел прочности - 13 Н/мм2 DIN 53505; удлинение - 280 % DIN 53505; максимальная остаточная дефор­мация - 5 % при 23 °С; диапазон рабочих темпера­тур - от -30 °С до 80 °С.

Pandrol International совместно с Dupont Engineering Polymers разработала прокладку из термоэластопластов для угольной линии от Broodsnyersplaas до залива Richards (Южная Африка). Там после повышения осе­вых нагрузок до 26 тс наблюдались сдвиг бетонных шпал, смещение прокладок под рельсом, угон, измель­чение и разрушение щебня. Взамен пластмассовых прокладок из полиуретана высокой плотности толщиной 12 мм уложили комбинированные «ошипованные», которые представляют собой вкладыш толщиной 6,5 мм из Hytrel 6358. Упругость достигается изгибанием цен­тра перемычки между смещенными круглыми высту­пами с обеих сторон мембраны, расположенными на подложке из Hytrel EP2.

В Норвегии прокладки из Hytrel уложены в кри­вых радиусом до 300 м, в районе Полярного круга в гористой местности, где осевые нагрузки достигают 22,5 тс, а температура бывает от -25 °С до -45 °С. Про­кладки толщиной 5 мм изготавливают из стабилизи­рованного ультрафиолетовым излучением Hytrel 41СВ или Hytrel 20UV. Они имеют вид пластины с выступающими с обеих сторон шипами. Характерис­тики: твердость – 50-75 ед. Шора Д ASTM D 2240; предел прочности - 25 МПа ASTM D638; объемное удельное сопротивление - 1*108 ASTM D257; максимальная остаточная деформация при сжатии - 45 % ASTM D395. Этот материал можно окрашивать и ис­пользовать для цветовой кодировки прокладок, пред­назначенных для различных условий эксплуатации [2].  

Отечественные прокладки. В России сначала рельсы укладывали на шпалы без прокладок, позже с целью снижения износа древе­сины стали применять прокладки из дерева и прессо­ванной фанеры. Когда на железобетонных шпалах на­чали внедрять скрепление КБ, подрельсовые проклад­ки толщиной 4-5 мм изготавливали из прессованной древесины. Однако они были очень влагоемкие, что вызывало коррозию подошвы рельса. Использование полиэтилена и кордонита исключало коррозию, но не обеспечивало необходимой упругости скрепления в целом, недостаточны были продольное сопротивление сдвигу рельса и стойкость к температурным воздействиям. Резина РП 101 на основе регенерата, приме­няемая для нашпальных прокладок, оказалась непри­годной для подрельсовых, так как значительно или полностью ослабевало монтажное прижатие клемм.

Проверили пригодность различных резиновых сме­сей, а также недовулканизованных резино-тканевых от­ходов шинного производства (РТО), которые предназна­чались в первую очередь для прокладок, укладываемых на деревянные шпалы и железобетонные со скреплени­ем К-2. Во время испытаний после прохода около 440 млн. т груза брутто прокладки из РТО имели удовлетво­рительное состояние, и их начали широко применять. Правда, в 90-х годах эти прокладки запретили в связи с недостаточными электроизолирующими свойствами. Кроме того, посчитали, что они служат причиной воз­никновения щелевой коррозии, поскольку способствуют постоянному увлажнению подошвы рельса.

В 2003 г. были рекомендованы прокладки-амортиза­торы трех категорий: первая категория - для установки на деревянных шпалах с гарантийным сроком эксплуа­тации не менее 200 млн. т пропущенного груза; вторая и третья - для установки на железобетонных шпалах со­ответственно в районах, где отрицательные температуры не ниже -45 °С и в регионах с продолжительными мо­розами ниже -45 °С; гарантийный срок эксплуатации - не менее 400 млн. т груза брутто. Прокладки первой категории изготавливают из резины шифра РП-101, вто­рой - 187301, третьей - 46ПМ-02. К сожалению, срок службы резиновых смесей - не выше семи лет. Разработали более дешевый материал, удовлетворяющий нор­мам на резиновые прокладки второй категории (рези­новые смеси 10-2, 11-1, 11-2, 11-3, 13, 14) [2].

Опытные прокладки изготовили из резин на основе каучуков и различных марок техуглерода, из армирован­ной полиамидными волокнами и нитями резины 18730, из полиуретана на основе простого полиэфира (АПИ-5), а также материала «Технолой», представляющего собой комбинацию термопластов и термоэластопластов. Ис­пытания выполняют на Экспериментальном кольца ВНИИЖТа в скреплениях КБ-65 и ЖБР-65.

Как следует из физико-механических показателей различных про­кладок, проч­ность и морозостойкость, наиболее высокие у полиуретанового эластомерного материала АПИ-5. Однако прочность, определяемая при статическом одноосном растяжении, не позволяет судить о работоспособности эластомерных изделий, потому что в пути, как правило, остаточные деформации составляют 30-40 % и разви­ваются одновременно в нескольких направлениях. Тем­пературный предел хрупкости характеризует свойства материала только при одной предельной температуре и не всегда соответствует его реальной морозостойкости.

Наилучший показатель относительной остаточной деформации после старения при сжатии (ОДС) у резин 13, 10-2, 18730С, ЯИ-60, материала ТПК-5, полиуретанового эластомерного материала АПИ-5. Для термоэластопластов «Технолой 2070» и ЛМД-6 харак­терно низкое сопротивление ОДС; такие материалы хорошо работают на изгиб, поэтому их лучше приме­нять для соответствующих конструкций прокладок.

Таким образом, и на зарубежных, и на отечественных дорогах приме­няются прокладки различных конструкций из различных материалов в зависимости от условий эксплуатации, а иногда и от особенностей конкретного участка пути.

На высокоскоростных магистралях, линиях с тяже­ловесным движением, а также путях, где особенно важ­но снизить шум и вибрацию, используют прокладки с высокой упругостью. Жесткие прокладки, как правило, укладывают при невысоких скоростях движения.

Прокладки из термоэластопластов наиболее под­ходят для грузонапряженных направлений и кривых участков пути.

В отечественных конструкциях скреплений с жест­кими прикрепителями целесообразно применять более упругие подрельсовые прокладки, а в скреплениях с упругими клеммами можно использовать жесткие ма­териалы; при этом в обоих случаях прокладка не долж­на иметь больших остаточных деформаций, чтобы сила прижатия рельса к основанию не падала ниже норма­тивной.

 

 

Литература

 

1.     Петров Н.В., Купцов В.В., Лозовская .И. Совершенствование существующих и разработка новых конструкций промежуточных рельсовых скреплений для железобетонных шпал // Труды ВНИИЖТа, вып. 616 «Совершенствование рельсовых скреплений» , 1979. – С. 10-39.

2.     Закиров Р.С., Омаров А.Д. Метод оценки уровня силовой нагружности рельсового пути и новые конструкции пути на железнодорожном основании. – Алматы: Бастау, 2002. – 148 с.