Определение характера работы рельсов с расчетом рельсовых зазоров в годичном цикле

При повышении температуры рельс стремиться удлиниться. Но на первом этапе удлинения рельса не происходит, так как этому препятствуют силы сопротивления в стыках. Эти силы сопротивления образуются за счет сил трения между рельсом и рельсовыми накладками. С повышением температуры рельса сопротивление стыков вызывает появление сжимающих сил в рельсе Р_t. При этом в рельсах наблюдаются сжимающие напряжения. Уровень этих напряжений определяется формулой

где F - площадь поперечного сечения рельса, м².

Сжатие рельса за счет сил сопротивления в стыках будет расти до тех пор, пока не будет преодолено их сопротивление. Для того, чтобы силы сопротивления в стыках выросли до величины Р_н, температура рельсов должна подняться на величину, которую обычно обозначают как , т.е. до значения . Величина определяет перепад, необходимый для преодоления стыкового сопротивления

где Е – модуль упругости рельсовой стали, Е=2,1*10⁵ МПа.

При дальнейшем повышении температуры рельса, т.е. на величину большую, чем , рельс начинает удлиняться, т.е. . Величина определяет температурный перепад, необходимый для преодоления погонного сопротивления на всей длине рельса

Следовательно

Для определения режима работы рельсов необходимо проверить условие

где расчетный зазор в стыках;

расчетная температурная амплитуда.

Следовательно, рельсы работают как длинные.

Строим температурную диаграмму работы коротких рельсов (см. приложение).

Для условий нагрева по устойчивости:

где критическая сила по устойчивости звеньевого пути, при которой возникает опасность выброса, кН;

коэффициент запаса по устойчивости (

Проверяем, выполняется ли условие

Условие выполняется, следовательно, обеспечена безопасная работа пути.