Рельсы

Рельсы

Рельсы, по которым непосредственно движутся колеса железнодорожного поезда – разделяются, в зависимости от формы их поперечного сечения. на симметрические (или двухголовчатые, употребляемые преимущественно на английских железных дорогах), желобчатые (употребляемые для конных дорог) и пр. Наибольшее распространение получили – а в России употребляются исключительно – Р. с широкой пятою, или знакомый тип рельс Виньоля. Р. этот состоит из пяты, шейки и головки. Практика службы Р. на разных железных дорогах, а также теоретические исследования дали возможность выработать некоторые требования, которые определяют качество стали, употребляемой на выделку рельсовой стали; вес Р. в зависимости от тяжести передвигающихся по ним поездов и соотношение между главными размерами профиля Р. В прежнее время Р. прокатывались исключительно из сварочного железа, добытого пудлингованием. Для первых железных дорог в России Р. привозились из-за границы. Для водворения рельсового производства в России правительство принимало разные меры, причем применялись: запрещение строящимся железным дорогам употреблять Р. иностранного производства, высокие охранительные пошлины, правительственные заказы и выдача премий русским рельсопрокатным заводам. До 1893 г., когда выдача премий прекратилась, заводам уплачено было правительством, не считая заказов по повышенным ценам, одной премии свыше 23000000 р. Первые железные Р. у нас изготовлены были в 1846 г. на заводи ГутаБанкова, затем рельсы стали выделываться на Уральских заводах (Нижнетагильском, Алапаевских, Камско-Воткинском), а вместе, с возникновением металлургической промышленности на юге России и переходом к стальным Р. (в 1860 – 70 гг.) развилось сталерельсовое производство и на других заводах. В начале 1890-х гг. выделывалось ок. 10 милл. пд., в настоящее время – свыше 20 милл. пд. Р. В России начали выделывать стальные Р. казенные Воткинские заводы, в 1867 г. Производство стальных Р., ныне почти исключительно применяемых, стало возможным, благодаря введению бессемеровского процесса приготовления стали. В настоящее время материалом для Р. служит бессемеровская и томасовская сталь, а также мартеновская. Усовершенствование этих процессов дало возможность выделывать сталь достаточно равномерную по составу и в таком большом количестве, что рельсопрокатные заводы, с производительностью в 4000 – 5000 Р. в неделю, не представляют ныне чего-либо чрезвычайного. Большие заводы, напр. – Круппа в Германии, Томсона в Англии, могут прокатывать до 1000 – 1700 Р. в сутки. При начале введения стальных Р. относительно материала ставились большие требования; так, напр., нередко предписывалось временное сопротивление па 75 кгр. на кв. мм., при твердости соответствующей пружинной стали. Р. из подобной стали действительно мало изнашиваются, но зато вследствие недостаточной вязкости они хрупче и чаще лопаются, особенно в сильные морозы. Подобную крепость и твердость обнаруживают лишь Р., в состав материала которых входит значительное количество углерода (0,4 – 0,5%), при содержании фосфора не более 0,08% и кремния не более 0,06%. Большинство металлургов Англии и Америки придерживаются этого состава. Европейские техники, предпочитая равномерность износа, зависящую от более равномерного состава стали и находящуюся в связи с этим большую прочность в пути, выделывают более мягкую сталь, приближающуюся по своему составу к литому железу. В этом материале углерода меньше и требуемая твердость достигается присутствием большего количества кремния и марганца. По русским правилам Р. изготовляются из стали с содержанием углерода не менее 0,4%, фосфора менее 0,1% и серы менее 0,1%. При этом разрывающее усилие на кв. мм. (R) и относительное удлинение (i) должны удовлетворять условию, чтобы сумма разрывающего усилия, сложенного с удвоенным удлинением (R + 2i), была не менее 82. Кроме того разрывающее усилие не должно быть менее 65 кгр. на кв. мм., а относительное удлинение не менее 6%. Тип Р. определяется весом их на погонную единицу; на русских железных дорогах употребляются Р. весом от 18 до 241/2 фн. в пог. фт. В настоящее время повсеместно замечается тенденция для перехода к более тяжелым Р., что обусловливается введением более сильных паровозов, передающих на Р. значительные давления (до 15 тонн и более на ось), и ускорением хода поездов, вызывающим усиленные напряжения в Р. Теоретически степень прочности Р. и величину проявляющегося в нем напряжения до последнего времени рассчитывали, исходя из определения момента внешних сил по формуле Винклера. Винклер вывел эту формулу в предположении, что Р. представляет балку, покоящуюся на неупругих опорах. Но формула Винклера не дает верного представления о напряжениях, проявляющихся в Р, вследствие чего она может служить лишь для выяснения сравнительного достоинства отдельных профилей Р. В действительности Р. лежит на упругих опорах. Новейшие формулы Энгессера, Циммермана и Шведлера вводят этот элемент в определение напряжений в Р. На некоторых железных дорогах, за границей, делаются опыты над исключительно тяжелыми Р. Вообще же введения Р. более тяжелых типов значительно удорожает стоимость первоначального устройства железнодорожного пути. Поэтому при необходимости упрочить путь для возможности движения более тяжелых и скорых поездов стараются иногда ранее введения более тяжелого типа Р. достигнуть этого увеличением числа укладываемых под ними шпал, причем вследствие сближения опор уменьшается свободный пролет Р., на который действует давление колеса. Отношение высоты Р. к ширине пяты его, от которого зависит устойчивость Р., изменяется от 0,79 до 1 (на русских железных дорогах от 0,8 до 0,9, на американских преимущественно 1). В зависимости от этого, высота Р. на русских железных дорогах, для разных типов Р., изменяется от 119,55 мм. (правительственный тип 221/2 фн. в погонном футе) до 127 мм. (напр. 24-фунтовый Р. Китайской Восточной жел. дор.), ширина пяты измеряется от 100 до 115 мм.; толщина края подошвы около 8 мм., толщина шейки около 12 мм., ширина головки 53 – 62 мм., толщина ее 35 – 39 мм. Для приемки Р. установлены правилами нашего министерства путей сообщения пробы на изгиб – посредством нагрузки и на излом – посредством удара. Для пробы изгибом, кусок Р., длиной не менее 5 фт., положенный на двух опорах, взаимно удаленных на 31/2 фт., подвергается действию груза от 700 (для Р. весом 18 фн. в погонном футе) до 1125 пд. (для 241/2 фунтового Р.), приложенного посредине между опорами. Окончательный постоянный прогиб под этим грузом не должен превосходить 3/4 мм. По русским правилам приемки Р. кусок Р. не менее 5 фт. подвергается пробе при температуре не менее 12° по Реомюру. Такой кусок Р. располагается на опорах, как при описанной выше пробе на изгиб, и подвергается двум ударам бабы, весом 30 пд., падающей с высоты от 6,75 фт. (для Р. 18 фунтовых) до 8,75 фт. (для Р. 241/2 фунтовых). При этом Р. может изгибаться, но не должен представлять никаких наружных признаков излома.

А. Таненбаум.