Железнодорожные пути - это жизненные артерии любой страны. От надежности и качества путей зависит безопасность миллионов пассажиров и сохранность перевозимых грузов. Важнейшим элементом верхнего строения пути является костыль путевой. Он надежно фиксирует рельсы на шпалах, предотвращая их смещение. Давайте разберемся, какие бывают путевые костыли, из чего их производят, как они соответствуют требованиям ГОСТа. Это поможет сделать правильный выбор при строительстве и ремонте железнодорожных путей.
Назначение и применение путевого костыля
Путевой костыль предназначен для крепления рельсов к деревянным шпалам в верхнем строении железнодорожного пути. Благодаря особой асимметричной форме головки, костыль позволяет надежно закрепить подошву рельса к шпале и предотвратить смещение пути.
Костыли широко применялись в XIX-XX веках при строительстве и эксплуатации железных дорог по всему миру. С развитием новых технологий скрепления рельсов, таких как ЖБР, КБ и АРС, роль путевых костылей постепенно снижается. Тем не менее, они до сих пор используются при ремонте и строительстве второстепенных путей с невысокими скоростями движения.
Забивка костылей может производиться как вручную, так и специальным путевым инструментом. В среднем расход костылей на 1 км однопутного железнодорожного пути составляет около 1600 штук.
Требования ГОСТ к путевым костылям
Конструкция и размеры путевых костылей регламентируются ГОСТ 5812-82. Согласно стандарту, костыли должны выдерживать испытание на растяжение усилием 49 кН без нарушения целостности соединения головки со стержнем.
Допустимые дефекты поверхности: неотделимая окалина, риски глубиной до 0,5 мм, высота наплывов металла под головкой - не более 2 мм.
Костыли изготавливаются из сталей марок Ст3сп и Ст4сп по ГОСТ 380-2005. Для районов с холодным климатом применяется сталь в исполнении ХЛ.
Классификация путевых костылей
По назначению костыли подразделяются на:
- Основные - крепят рельс к подкладке и шпале;
- Обшивочные - дополнительно фиксируют подкладку к шпале.
По длине стержня выпускают костыли от 120 до 280 мм. Наиболее распространен костыль К165 (165 мм).
Для закрепления рельсов в условиях вечной мерзлоты применяются пучинные костыли увеличенной длины - 230-280 мм.
Материалы для производства путевых костылей
Основным материалом для изготовления путевых костылей является низкоуглеродистая сталь марок Ст3сп и Ст4сп. Применяются следующие виды проката:
- Круг горячекатаный по ГОСТ 2590-2006;
- Проволока по ГОСТ 3282-74;
- Листовой прокат по ГОСТ 14637-89.
Для работы в условиях низких температур используют сталь марки 09Г2С с повышенным содержанием марганца (до 2%) для улучшения вязкопластических свойств.
Прокат и стальное литье для костылей должны соответствовать требованиям ОСТ 32.183-2001 по химическому составу, механическим свойствам и качеству поверхности.
Производство путевых костылей в России
Основными российскими производителями путевых костылей являются:
- ПАО «Выксунский металлургический завод»;
- АО «Кузнецкие ферросплавы» (г. Кузнецк);
- ООО «Промышленная компания «Баррикада» (Волгоградская обл.);
- ООО «Уральский завод прецизионных сплавов» (Свердловская обл.).
Технология производства включает следующие этапы:
- Подготовка заготовок методом холодной высадки или горячей объемной штамповки;
- Механическая обработка заготовок;
- Термическая обработка;
- Окончательная механическая обработка;
- Контроль качества и маркировка.
Проектные мощности позволяют российским предприятиям полностью обеспечить потребности в путевых костылях для текущего содержания и ремонта железных дорог.
Размеры и вес путевых костылей
Стандартными размерами путевого костыля являются 16x16x165 мм. Размеры основных элементов:
| Диаметр стержня | 16 мм |
| Толщина головки | 16 мм |
| Длина стержня | 165 мм |
Вес одного путевого костыля К165 составляет примерно 0,27 кг. Таким образом, для 1 км пути требуется около 435 кг костылей.
Для закрепления рельсов в районах вечной мерзлоты используют удлиненные пучинные костыли весом 0,37-0,43 кг в зависимости от длины 230-280 мм.
Технология установки путевых костылей
Установка путевых костылей включает следующие операции:
- Разметка мест установки костылей на шпалах;
- Предварительное сверление отверстий диаметром 12-15 мм;
- Насаживание костылей на рельсошпальную решетку;
- Забивка костылей специальными молотками.
Костыли забиваются наклонно к поверхности шпалы со смещением во внутрь колеи на 10-15 мм. Это обеспечивает плотный прижим рельса к шпале.
Последовательность установки костылей имеет «елочный» вид для снижения риска раскола шпалы. Сначала забивают крайние костыли, затем средние.
Правильная забивка костылей требует квалификации и опыта, так как некачественный монтаж может привести к дефектам пути.
Особенности эксплуатации путевых костылей
В процессе эксплуатации пути на путевые костыли действуют циклические нагрузки от проходящих поездов, которые могут приводить к усталостному разрушению металла.
Древесина шпал под воздействием перепадов влажности и температуры деформируется, ослабляя зажим костылей. Это вызывает рост зазоров и проворот рельсошпальной решетки.
Для предотвращения ослабления крепления требуется регулярный мониторинг состояния пути и восстановление костыльного скрепления по мере необходимости.
При значительном износе шпал производится их замена с перешивкой пути. Срок службы деревянных шпал составляет примерно 20-25 лет.
Дефекты путевых костылей и их устранение
В процессе эксплуатации в костылях могут возникать следующие дефекты:
- Трещины в месте перехода стержня к головке;
- Скручивание стержня;
- Изгиб стержня;
- Срез головки костыля;
- Коррозия металла.
Для устранения дефектов производится замена поврежденных костылей. Извлечение старых костылей осуществляется специальным путевым инструментом.
Массовое появление дефектов требует усиленного контроля состояния пути, а в случае необходимости - полной замены костыльного скрепления на современные виды. Профилактические меры включают использование качественных материалов при строительстве, своевременный ремонт и регулировку зазоров в скреплениях.
Требования к качеству путевых костылей
Качество путевых костылей имеет первостепенное значение для обеспечения надежности и безопасности железнодорожных путей. Согласно ГОСТу, костыли должны выдерживать испытания на растяжение и изгиб без разрушения и трещин.
Поверхность костылей не должна иметь недопустимых дефектов - задиров, расслоений, раковин и наплывов металла. Допускается незначительная окалина и риски глубиной до 0,5 мм.
Отклонения размеров головки и стержня по диаметру и длине должны быть в пределах допусков. Форма и расположение элементов костыля должны строго соответствовать чертежам. Контроль качества костылей осуществляется как на предприятии-изготовителе, так и потребителем при входном контроле продукции перед применением.
Костыль 16х16х165 - основные характеристики
Костыль путевой 16х16х165 является одним из самых распространенных типоразмеров, применяемых для стандартной ширины колеи 1520 мм. Его основные характеристики:
- Диаметр стержня - 16 мм
- Толщина головки - 16 мм
- Длина стержня - 165 мм
- Масса одного костыля - около 0,27 кг
- Материал - сталь Ст3сп или Ст4сп
Данный костыль применяется для закрепления рельсов типа Р65 и Р50 на деревянных шпалах. Используется при строительстве и ремонте второстепенных путей со скоростями движения до 120 км/ч.
Сколько весит костыль путевой 16х16х165
Вес одного путевого костыля 16х16х165 составляет около 0,27 кг. Это один из самых распространенных и востребованных типоразмеров. Точный вес зависит от марки стали, которая используется для изготовления. Например, плотность стали Ст3сп равна 7,85 г/см3, а стали Ст4сп - 7,8 г/см3.
Разброс веса готовых костылей в партии не должен превышать ±5% от среднего значения, что регламентируется ГОСТом. При расчете необходимого количества костылей для ремонта или строительства пути можно ориентироваться на вес 0,27 кг для данного типоразмера 16х16х165.
Способы повышения долговечности путевых костылей
Долговечность путевых костылей зависит от ряда факторов:
- Качество материала и термообработки;
- Технология изготовления;
- Условия эксплуатации.
Для увеличения срока службы рекомендуется:
- Применять костыли из сталей повышенной прочности;
- Улучшать качество поверхности;
- Оптимизировать режим термической обработки;
- Выполнять предварительное сверление шпал перед забивкой;
- Проводить регулярное подбивание костылей и регулировку зазоров.
Грамотный подход позволит увеличить срок службы костыльного скрепления до 30 лет и более.
Автоматизация процессов производства путевых костылей
Современные технологии позволяют максимально автоматизировать производство путевых костылей, что обеспечивает высокое качество и стабильность характеристик продукции.
Автоматизации подлежат такие операции, как:
- Термическая резка заготовок заданной длины;
- Формовка головки методом холодной высадки или горячей штамповки;
- Контроль геометрических параметров;
- Удаление заусенцев;
- Маркировка.
Роботизированные комплексы позволяют снизить долю ручного труда, повысить производительность и гарантировать стабильно высокое качество выпускаемых костылей.
