Основу железнодорожной сети России составляют рельсы Р 65 – линейные конструкции двутаврового поперечного сечения, которые служат для восприятия нагрузок от подвижного состава, их упругой «переработки» и последующей передачи на опору – шпалы. Характеристики этих «стальных балок» регламентированы ГОСТом Р 8161-75. Он устанавливает конструкцию и размеры закаленных и незакаленных рельс и рельсовых плетей типа Р65.
Рельсы Р 65
Любые рельсы предназначены для решения нескольких задач. Во-первых, они воспринимают и передают поездную нагрузку. Это необходимо для сохранения долговечности как земляного полотна, так и колес. Во-вторых, они задают направление движения подвижного состава. И, наконец, они создают площадку с наименьшим сопротивлением для качения колес. Поверхность соприкосновения рабочих элементов составляет несколько сантиметров (3-5 в зависимости от класса пути).
Элементы рельса
Рельсы Р65, как и любые другие типы, нельзя назвать обычной двутавровой балкой.
- Головка – ее форма обеспечивает надежное сцепление колеса подвижного состава с самим рельсом.
- Шейка – сопротивляется изгибающим нагрузкам, а также передает их на опору верхнего строения пути.
- Подошва – обеспечивает устойчивость всей линейной конструкции, распределяет напряжения по всей поверхности шпалы. Она состоит из правого и левого пера.
Кроме того, в пределах рельса выделяют две области, расположенные по левую и правую сторону от шейки и занимающие пространство от нижнего края головки до средней части подошвы. Это так называемые левая и правая пазухи. В них располагаются клиновидные накладки, которые скрепляют рельсы Р 65 между собой на некоторых участках пути.
Размеры рельса Р65
Мало кто задумывался, почему рельс Р 65 имеет именно такую форму. Между тем каждый радиус закругления, ровная площадка и уклоны специально подбирались опытным путем или расчетами, чтобы создать оптимальные условия для взаимодействия с подвижным составом.
- радиус головки (R500) обеспечивает центрирование нагрузки, то есть заставляет совпасть продольную ось колеса с осью рельса;
- R80 создает плавный переход к R15, который создает плотный контакт с гребнем колеса;
- уклон головки 1:20 соответствует уклону гребня колеса, что необходимо для сопряжения с гребнем колеса;
- радиусом R3 скругляют острый край головки, что делается для ликвидации концентраторов напряжений;
- переходные радиусы R15 и R370 введены для того, чтобы обеспечить плавное сопряжение головки с шейкой и ликвидировать области с опасными напряжениями;
- переходный радиус R400 у основания шейки необходим для плавной передачи нагрузки на подошву;
- уклоны верхней грани подошвы и нижней части головки одинаковы (1:4), что необходимо для установки клинообразных накладок, которые одновременно выступают и как распор.
Ежедневно колоссальным нагрузкам подвергается рельс Р 65. Вес его в промышленности России нельзя недооценить. Но если бы не особая конструкция, он бы не смог справиться со своей задачей, быстро бы деформировался и нуждался в замене.
Рельсовая сталь
Все рельсы железнодорожные (Р 65, РК65, Р75, Р50) изготавливают исключительно из рельсовой стали. Она отличается высокой прочностью на изгиб, твердостью и износостойкостью, что достигается высоким содержанием углерода (0,82 %) и добавлением легирующих добавок – марганца, ванадия, циркония, кремния, титана.
