Tài liệu Nghiên cứu thiết kế khớp nối mềm đường ray xe lửa

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẶNG HIẾU DÂN NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ KHỚP NỐI MỀM ĐƢỜNG RAY XE LỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Đà Nẵng - Năm 2018 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẶNG HIẾU DÂN NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ KHỚP NỐI MỀM ĐƢỜNG RAY XE LỬA Chuyên ngành : Kỹ thuật cơ khí động lực Mã số : 60520116 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. TS. Trần Văn Luận Đà Nẵng - Năm 2018 ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả Đặng Hiếu Dân iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN.................................................................................................. ii MỤC LỤC ............................................................................................................ iii TÓM TẮT LUẬN VĂN ...................................................................................... vi .................................................................................. vii .................................................................................. viii ................................................................................................... 1 CHƢƠNG 1. NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN ....................................................... 2 1.1. Khái niệm về kết cấu tầng trên đƣờng sắt................................................. 2 1.2. Công dụng và yêu cầu đối với ray. ........................................................... 2 1.2.1. Công dụng. .......................................................................................... 2 1.2.2. Yêu cầu đối với ray ............................................................................. 2 1.2.3. Các yếu tố về kích thƣớc hình dáng và trọng lƣợng của ray. ............. 3 1.3. Những hƣ hỏng ở ray và mức độ khuyết tật ............................................. 5 1.3.1. Để bảo dƣỡng ray đƣợc tốt, kéo dài thời gian sử dụng ray ................ 7 1.3.2. Để chống ray xô .................................................................................. 7 1.3.3. Để chống ray bị bung khi nhiệt độ cao ............................................... 8 1.4. Khái niệm mối nối và liên kết mối nối ray. .............................................. 8 1.4.1. Mối nối ................................................................................................ 8 1.4.2. Phụ tùng liên kết mối nối. ................................................................. 10 1.5. Tổng quan về các kết quả nghiên cứu cùng hƣớng với đề tài ................ 16 CHƢƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN TƢƠNG TÁC GIỮA ĐẦU MÁY VÀ ĐƢỜNG RAY.................................................................................... 18 2.1. Nghiên cứu về động lực học đầu máy - đƣờng ray ................................. 18 2.1.1. Khái niệm về bậc tự do ..................................................................... 18 2.1.2. Một số mô hình động lực học đầu máy- đƣờng ray thƣờng dùng .... 22 a. Mô hình đầu máy toa xe từ dạng đơn giản đên phức tạp .................... 23 b.Mô hình kết cấu đƣờng ray dạng dầm (ray) dày vô hạn đặt trên nền đàn hồi ........................................................................................................................ 24 iv c.Mô hình kết cấu đƣờng ray dạng dầm (ray) dày vô hạn đặt trên các gối đàn hồi ................................................................................................................. 25 d. Mô hình tổng hợp đầu máy toa xe-kết cấu đƣờng ray ........................ 26 2.2. Lý luận và phân tích chấn động của đoàn tàu theo phƣơng thẳng đứng 41 2.3. Quan hệ giữa bánh xe và đƣờng ray ....................................................... 44 2.4. Các tham số cơ bản. ................................................................................ 46 2.5. Một số tiêu chuẩn về động lực học ......................................................... 48 2.5.1. Tỷ số giảm tải.................................................................................... 48 2.5.2. Gia tốc thẳng đứng và gia tốc ngang ................................................ 49 2.5.3. Chuyển vị thẳng đứng của ray .......................................................... 49 2.5.4. Hệ số chống lật D .............................................................................. 49 2.5.5. Một số giả thiết cơ bản...................................................................... 50 2.6. Mô hình trong phần mềm và kết quả tính toán ....................................... 51 2.6.1.Kết quả tính toán chuyển vị thẳng đứng theo mô hình trong phần mềm với nhiều tốc độ khác nhau của đầu máy D11H cho trƣờng hợp mối nối có lập lách. ............................................................................................................... 54 2.6.2. Kết quả tính toán tải trọng động thẳng đứng theo mô hình trong phần mềm với nhiều tốc độ khác nhau cho trƣờng hợp mối nối có lập lách ............... 56 CHƢƠNG 3. NGHIEN CỨU ĐO ĐẠC THỰC NGHIỆM ................................ 59 3.1. Mục đích thí nghiệm ............................................................................... 59 3.2. Máy móc và thiết bị đo ........................................................................... 59 3.3. Quá trình thực nghiệm đo chuyển vị tại mối nối .................................... 63 3.3.1. Khảo sát, lựa chọn vị trí đo đạc thử nghiệm ..................................... 63 3.3.2. Sơ đồ đo tại hiện trƣờng: .................................................................. 63 3.4. Kết quả đo hiện trƣờng cho đầu máy D11H ........................................... 65 CHƢƠNG 4. THIẾT KẾ KHỚP NỐI RAY ....................................................... 68 4.1. Tính toán nội lực phát sinh trên ray ........................................................ 68 4.1.1. Lực cản dọc. ...................................................................................... 69 4.1.2. Lực cản ngang. .................................................................................. 69 4.1.3. Lực cản đứng. ................................................................................... 70 4.1.4. Độ cứng của nhịp cầu ray (EJ) .......................................................... 70 a. Độ cứng trong mặt phẳng thẳng đứng EJ1 .......................................... 70 v b. b. Độ cứng trong mặt phẳng ngang EJ2 .............................................. 70 4.2. Lực nhiệt độ và chuyển dịch co giãn của ray. ........................................ 70 4.2.1. Lực nhiệt độ ray Pt và ứng suất t.................................................... 70 4.2.2. Tính toán khe hở nhiệt giữa hai đoạn ray ......................................... 73 4.3. Kết cấu và nguyên lý làm việc của khớp nối mềm. ................................ 74 4.4. Cấu tạo của khớp nối............................................................................... 76 4.5. Kết quả tính toán trong phần mềm tại vị trí khớp nối mềm có lập lách . 78 4.5.1. Kết quả tính toán chuyển vị thẳng đứng theo mô hình trong phần mềm với nhiều tốc độ khác nhau của đầu máy D11H cho trƣờng hợp khớp nối mềm có lập lách................................................................................................... 78 4.5.2. Kết quả tính toán tải trọng động thẳng đứng theo mô hình trong phần mềm với nhiều tốc độ khác nhau cho trƣờng hợp khớp nối mềm có lập lách .... 80 CHƢƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................... 83 5.1. Kết luận ................................................................................................... 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 86 vi TÓM TẮT LUẬN VĂN NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ KHỚP NỐI MỀM ĐƢỜNG RAY XE LỬA Học viên: Đặng Hiếu Dân Mã số: 8520116. Khóa: 32 Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí động lực Trƣờng Đại học Bách khoa – ĐHĐN Tóm tắt: Vấn đề giảm lực động tác dụng lên ray và đầu máy- toa xe cũng nhƣ giảm chuyển vị tại mối nối vốn đƣợc quan tâm tính toán, đo đạc và có nhu cầu cải tiến công nghệ từ lâu ở Việt Nam và cả nƣớc ngoài. Tuy vậy các nghiên cứu và áp dụng theo nhiều hƣớng khác nhau. Đề tài “Nghiên cứu thiết kế khớp nối mềm đƣờng ray xe lửa” đi theo hƣớng công nghệ, dùng vật liệu phù hợp thiết kế khớp nối để giảm lực xung kích và giảm chuyển vị tại mối nối.Việc thực hiện đề tài dựa trên nghiên cứu kết cấu tầng trên Đƣờng sắt và thiết lập cơ sở tính toán động lực học giữa đầu máy – đƣờng ray để xây dựng mô hình động học và thực nghiệm đo đạc chứng minh tính chính xác của mô hình, chọn vật liệu làm khớp nối để tính toán lại theo mô hình đặt ra cơ sở khoa học cho việc thiết kế và thử nghiệm trên Đƣờng sắt Việt Nam. Đây là đề tài có hƣớng mới và nếu thành công thì có tính áp dụng thực tiễn lớn cho ngành Đƣờng sắt nói riêng và ngành Giao thông vận tải ở nƣớc ta. Từ khóa: “mối nối đƣờng sắt”, “đƣờng ray”, “khớp nối mềm”, “vật liệu composite”, “đầu máy xe lửa”. Abstract: STUDY OF FLEXIBLE RAIL JOINT DESIGN The problem of reducing the driving forces on rail and car-car as well as reduction of displacement at joints, which have been considered, measured and have a long need to improve technology in Vietnam and abroad. However, research and application in many different directions. The topic of "Study on the design of rail couplings" goes in the direction of technology, using materials suitable to design coupling to reduce the shock force and reduce the displacement at the joint. Based on the kinetic modeling and experimental design, the accuracy of the model is chosen, coupling material is recalculated to model the scientific basis for design and testing. Vietnam Railway. This is a new direction and if successful, it is a great practical application for the railway industry in particular and the transportation industry in our country. Keywords –“ rail couplings, "" rails, "" soft couplings, "" composite materials","locomotives”. vii D Bảng 1-1 Kích thƣớc chủ yếu của một số loại ray trên ĐSVN ............................. 3 Bảng 1-2 Mức độ ray khuyết tật nặng và khuyết tật nguy hiểm theo quy định.... 5 Bảng 2-1 Các dao động tự do của đầu máy ........................................................ 30 Bảng 2-2 Một số tham số cơ bản của đầu máy D11H, D19E.D20E................... 46 Bảng 2-3 Một số tham số cơ bản về kết cấu đƣờng ray ...................................... 47 Bảng 3-1 Bảng máy móc và thiết bị đo ............................................................... 61 Bảng 4-1 Nhiệt độ ray khi lắp đặt hoặc điều chỉnh khe hở mối ......................... 74 viii Hình 1-1 Mặt cắt ray ............................................................................................. 3 Hình 1-2 Các loại mối nối: a.Mối nối kê đơn; b.Mối nối treo;c.Mối nối kép ...... 9 Hình 1-3 Các loại mối nối của ray ...................................................................... 10 Hình 1-4 Các loại dập lách .................................................................................. 11 Hình 1-5 Mặt cắt ngang lập lách điển hình ......................................................... 11 Hình 1-6 Mối nối dập lách hai đầu...................................................................... 12 Hình 1-7 Bulông lập lách .................................................................................... 13 Hình 1-8 Lập lách dùng khi bulôngcó đầu ké dài ............................................... 14 Hình 1-9 Đệm vênh ............................................................................................. 14 Hình 1-10 Cố định thanh ray trên tà vẹt.............................................................. 15 Hình 1-11 Mối nối ray với lập lách đặc biệt liên kết ray P65 và P50 ................. 15 Hình 1-12 Sơ đồ bố trí ray- tà vẹt theo TCCS02-2009 ....................................... 17 Hình 2-1 Hệ tọa độ không gian và các bậc tự do ................................................ 18 Hình 2-2 Mô hình hệ một bậc tự do .................................................................... 19 Hình 2-3 Dao động riêng của hệ một bậc tự do không cản ................................ 21 Hình 2-4 Mô hình hệ hai bậc tự do ..................................................................... 22 Hình 2-5 Mô hình động lực học tƣ đơn giản đến phức tạp ................................. 23 Hình 2-6 Mô hình bánh xe di động trên ray dài vô hạn đặt trên nền đàn hồi ..... 24 Hình 2-7 Mô hình bánh xe di động trên nền 2 lớp .............................................. 25 Hình 2-8 Mô hình dạng một lớp đặt trên các gối đàn hồi ................................... 25 Hình 2-9 Mô hình kết cấu đƣờng ray dạng dầm (ray) dày vô hạn đặt trên các gối đàn hồi ................................................................................................................. 25 Hình 2-10 Sơ đồ xác định độ cứng gối ray D ..................................................... 26 Hình 2-11 Quan hệ nhân quả động lực học hệ thống bánh xe - ray ................... 28 Hình 2-12 Mô hình dao động mặt cắt dọc của đầu máy 6 trục ........................... 29 Hình 2-13 Mô hình dao động ngang của đầu máy 6 trục.................................... 29 ix Hình 2-14 Mô hình dao động trong mặt cắt đứng của đầu máy 6 trục ............... 30 Hình 2-15 Các lực tác dụng lên bộ trục bánh thứ 1 ............................................ 32 Hình 2-16 Các lực tác dụng lên giá khung chuyển hƣớng trƣớc ........................ 33 Hình 2-17 Các lực tác dụng lên thân đầu máy .................................................... 34 Hình 2-18 Lực tác dụng lên ray .......................................................................... 42 Hình 2-19 Mô hình đầu máy,toa xe - đƣờng ray chỉ xét theo phƣơng thẳng đứng ............................................................................................................................. 43 Hình 2-20 Quan hệ tƣơng tác giữa bánh xe và ray dạng lò xo ........................... 44 Hình 2-21 Quan hệ giữa lực và lƣợng co giãn của lò xo .................................... 45 Hình 2-22 Sơ đồ mô hình khung giá chuyển hƣớng hai trục bánh của đầu máy D11H và ray ........................................................................................................ 54 Hình 2-23 Chuyển vị thẳng đứng của ray tại vị trí mối nối ứng với V=40km/h54 Hình 2-24 Chuyển vị thẳng đứng của ray tại vị trí mối nối ứng với V=60km/h 55 Hình 2-25 Chuyển vị thẳng đứng của ray tại vị trí mối nối ứng với V=80km/h 55 Hình 2-26 Chuyển vị thẳng đứng của ray tại vị trí mối nối ứng với V=100km/h ............................................................................................................................. 56 Hình 2-27 Tải trọng động thẳng đứng ứng với V=40km/h................................. 56 Hình 2-28 Tải trọng động thẳng đứng ứng với V=60km/h................................. 57 Hình 2-29 Tải trọng động thẳng đứng ứng với V=80km/h................................. 57 Hình 2-30 Tải trọng động thẳng đứng ứng với V=100km/h............................... 58 Hình 3-1 Thiết bị đo chuyển vị LVDT, 4-20 mA ............................................... 60 Hình 3-2 Bộ thu nhận dữ liệu với thiết bị đo DAQ ............................................ 61 Hình 3-3 Máy tính, bộ Gá dƣới đế ray và thiết bị đo chuyển vị ray ................... 62 Hình 3-4 Ô tô, máy phát điện và bình khí ........................................................... 62 Hình 3-5 Địa hình hiện trƣờng tại km802+700 thuộc khu gian do công ty đƣờng sắt Quảng Nam-Đà Nẵng quản lý ....................................................................... 63 Hình 3-6 Sơ đồ đo chuyển vị đứng của ray tại các vị trí .................................... 64 x Hình 3-7 Một số hình ảnh đo chuyển vị của ray và tà vẹt ở ngoài hiện trƣờng tại km 65+300 thuộc khu gian do công ty đƣờng sắt Hà-Ninh quản lý: .................. 65 Hình 3-8 Chuyển vị thẳng đứng của ray (Đầu máy D11H) tạivị trí mối nối, tốc độ V=40km/h....................................................................................................... 65 Hình 3-9 Chuyển vị thẳng đứng của ray (Đầu máy D11H), tốc độ V=60km/h . 66 Hình 3-10 Chuyển vị thẳng đứng của ray tại vị trí mối nối, tốc độ V=80km/h . 66 Hình 3-11 Chuyển vị thẳng đứng của ray tại vị trí mối nối (tàu khách TN1), tốc độ V=100km/h..................................................................................................... 67 Hình 4-1 Sơ đồ phân bố nội lực ray dài. ............................................................. 69 Hình 4-2 Khe hở nhiệt giữa các thanh ray .......................................................... 73 Hình 4-3 Mô phỏng khớp nối ray........................................................................ 75 Hình 4-4 Biến dạng vật liệu khớp nối mềm ........................................................ 75 Hình 4-5 Mặt cắt khớp nối .................................................................................. 76 Hình 4-6 Chuyển vị thẳng đứng của ray ứng với V=40km/h ............................. 78 Hình 4-7 Chuyển vị thẳng đứng của ray ứng với V=60km/h ............................. 79 Hình 4-8 Chuyển vị thẳng đứng của ray ứng với V=80km/h ............................. 79 Hình 4-9 Chuyển vị thẳng đứng của ray ứng với V=100km/h ........................... 80 Hình 4-10 Tải trọng động thẳng đứng ứng với V=40km/h................................. 80 Hình 4-11 Tải trọng động thẳng đứng ứng với V=60km/h................................. 81 Hình 4-12 Tải trọng động thẳng đứng ứng với V=80km/h................................. 81 Hình 4-13 Tải trọng động thẳng đứng ứng với V=100km/h............................... 81 1 PHẦN Hiện nay ngành đƣờng sắt Việt Nam đang sử dụng trên 300 đầu máy diesel với 13 chủng loại đƣợc nhập từ nhiều nƣớc khác nhau để đáp ứng nhu cầu vận chuyển hành khách,hàng hóa tuyến Bắc Nam. Vận tốc chạy tàu cũng tăng để đảm bảo thời gian chạy tàu. Tuy nhiên, hệ thống đƣờng ray xe lửa hiện nay vẫn dùng khớp nối kiểu cơ khí, hai đoạn ray đƣợc nối với nhau qua thanh kẹp dọc và hệ thống bu lông, giữa hai thanh ray có khe hở nhất định để bù trừ giãn nở vì nhiệt. Do tồn tại khe hở giữa hai thanh ray và khớp nối cứng kiểu cơ khí nên khi tàu chạy độ êm dịu không cao, khi bánh xe chạy qua khe hở giữa hai thanh ray gây va đập và rung động lớn. Hiện nay, ngành đƣờng sắt đã ứng dụng công nghệ hàn nhiệt nhôm để tạo liên kết mềm giữa 2 đoạn ray, nhƣng công nghệ này rất đắt tiền, và yêu cầu cao về trình độ công nghệ. Do đó, để giải quyết vấn đề khó này, đề tài nghiên cứu thiết kế khớp nối mềm để nối hai đoạn ray với nhau nhằm loại bỏ tiếng ồn, va đập và rung động khi bánh xe chạy qua khe hở giữa hai đoạn ray. 2 CHƢƠNG 1. 1.1. NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN Khái niệm về kết cấu tầng trên đƣờng sắt. Hiện nay trên thế giới kết cấu tầng trên đƣờng sắt đều gồm các yếu tố sau: - Ray và phụ tùng nối giữ ray. Tà vẹt. Đá ba lát. Đệm cát. Ngoài ra còn có thiết bị phòng xô, ghi, giao cắt ghi, tà vẹt ghi và tà vẹt trên cầu. Để đảm bảo cho đòan tàu chuyển động an toàn, kết cấu tầng trên đƣờng sắt có hai nhiệm vụ chính: - Truyền áp lực bánh xe của đoàn tàu đến các bộ phận kết cấu tầng trên và nền đƣờng. - Dẫn hƣớng cho đoàn tàu chuyển động theo hƣớng ray. Để đạt các yêu cầu trên thì kết cấu tầng trên đƣờng sắt cần phải có độ bền vững và đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật tƣơng đối khắt khe 1.2. Công dụng và yêu cầu đối với ray. 1.2.1. Công dụng. Ray là bộ phận quan trọng nhất của tầng trên đƣờng sắt, dùng để đỡ và dẫn hƣớng cho bánh xe, trực tiếp nhận lực từ bánh xe và truyền lực đó xuống tà vẹt. 1.2.2. Yêu cầu đối với ray Muốn tăng thời gian sử dụng của thép ray phải đảm bảo các yêu cầu: - Mặt đỉnh ray phải vừa nhám, vừa nhẵn. - Thép ray phải cứng và dẻo (dễ uốn) - Thép ray phải rắn và dai (không dòn). Những yêu cầu trên rất mâu thuẫn nhau, vì vậy khi chế tạo ray gặp nhiều khó khăn, mặc dù kỹ thuật luyện thép có nhiều phát triển, nhƣng vấn đề chế tạo ray vẫn chƣa đƣợc giải quyết hoàn chỉnh để phù hợp với thực tế. 3 Hiện nay khi cần thiết lực bám cho các bánh chủ động của đầu máy bộ phận rải cát lên mặt ray phía trƣớc bánh chủ động và cũng có bằng cách tẩy sạch chất dầu mỡ ở mặt lăn đầu ray bằng chất lỏng chuyên dùng.. 1.2.3. Các yếu tố về kích thước hình dáng và trọng lượng của ray. Tuỳ theo kỹ thuật chế tạo của từng nƣớc trên thế giới mà ray có kích thƣớc khác nhau. Hiện nay ở Việt Nam Theo trọng lƣợng có các loại ray: P24; P30; P38; P43; P50; P56; P65…hiện nay sử dụng chủ yếu ray P43 (ví dụ: P43 có nghĩa là chiều dài 1m ray cân nặng 43kg; P50 có nghĩa là chiều dài 1m ray cân nặng 50kg) Theo chiều dài ray có các loại ray: 8m; 10m; 12m; 12,5m; 15m; 25m…hiện nay chủ yếu sử dụng ray 12,5m. Hình 1-1 Mặt cắt ray Bảng 1-1 Kích thước chủ yếu của một số loại ray trên ĐSVN Kích thƣớc mặt cắt ray (mm) Loại Chiều dài tiêu chuẩn (m) ray b B d H h1 h2 75 73 150 20 192 55,3 104,4 Ray dài (m) Ray ngắn (m) 4 65 73 150 18 180 45 105 50_LX 71,9 132 16 132 42 83 24,960 43_LX 70 114 14,5 140 62,5 77,5 25 24,920 24,840 12,460 43_LX 70 114 14,5 140 62,5 77,5 12,5 12,420 12,380 12,460 38_LX 68 114 13 135 59,5 75,5 12,5 12,420 12,380 12,460 43_TQ 70 114 13,5 140 62,5 77,5 12,5 12,420 12,380 38_TQ 60 120 11,5 140 60 80 9 24_TQ 51 92 10,5 107 45,5 61,5 10 11,975 11,971 30_P 56 106 11 125,5 54,125 71,375 12 11,957 11,936 11,915 26_P 50 100 10 110 46,65 63,35 12 11,975 11,915 25_P 50 95 10 115 50,5 64,5 9,5 9,480 5 7,980 25_P 50 95 10 115 50,5 64,5 8 41_TĐ 67 125 13 137 59,5 77,5 12,5 1.3. 7,920 Những hƣ hỏng ở ray và mức độ khuyết tật Ray có khuyết tật nặng cần phải thay dần theo kế hoạch. Ray có khuyết tật nguy hiểm phải thay ngay sau khi phát hiện. Bảng 1-2 Mức độ ray khuyết tật nặng và khuyết tật nguy hiểm theo quy định Khuyết tật Loại đƣờng Mức độ khuyết tật Nấm ray bị mòn quá quy định Nấm ray bị biến dạng hoặc bẹp lõm hoặc lƣợn sóng sâu quá 3mm. Đầu mối ray bị gục, bẹp sâu quá 4 mm Mặt lăn có vết băm do bánh xe quay trƣợt sâu quá 2mm. Thân ray hoặc đế ray bị mòn đi sâu quá 4mm, mép đế ray bị cứa chỗ đinh đƣờng sâu quá 5mm. Nặng Đƣờng chính và Nứt dọc dƣới nấm ray nhƣng chƣa lộ ra đầu ray hoặc dài đón gửi tàu dƣới 30mm Sứt mẻ lớp thép tôi ở đầu mối ray dài quá 25 mm. Ray có đầu bị cắt bằng hơi hàn, có lỗ đục bằng súng hoặc hơi hàn có lỗ sai quy cách, các ray ngắn dƣới 4,5 m (trừ ray tiếp giáp ghi đo sơ đồ quy định) hoặc hai đoạn ray ngắn liền nhau mà tổng cộng chiều dài bằng hoặc dƣới 12,5m Đƣờng ga, đƣờng nhánh Nấm ray bị mòn quá quy định Nứt ở nấm, ở thân ở đế, ở chỗ tiếp giáp giữa thân với nấm hoặc giữa thân với đế. 6 Khuyết tật Loại Mức độ khuyết tật đƣờng Đế ray bị vỡ rời Đầu ray bị gục, bẹp từ 8 mm trở lên Ray ngắn dƣới 4,5 m (Trừ ray tiếp giáp ghi đo sơ đồ quy định) Khuyết tật Loại đƣờng Mức độ khuyết tật Nứt dƣới nấm ray, lộ ra phía đầu ray hoặc dài quá 50mm Nứt ở lỗ ray Nứt chạy dọc phần giữa thân ray Nứt hoặc vỡ đế ray Nguy hiểm Nứt ngang trên mặt lăn ray hoặc nứt ngang mặt lăn nấm Đƣờng chính và ray hoặc gẫy ngang do các nguyên nhân đó. đón gửi tàu Nứt hoặc phình ra theo chiều nằm ngang hoặc chiều thẳng đứng và phát triển theo hƣớng dọc nấm ray có lộ ra hoặc không lộ ra trên mặt lăn hoặc má ray Các hiện tƣợng gẫy ngang, nứt ngang khác hoặc vỡ một phần ở nấm ray, đế ray Vỡ nấm ray Đƣờng ga, đƣờng nhánh Nấm ray bị mòn đứng đến mức làm cho lõi bánh xe chạm vào bu lông mối Gẫy ngang ray Các khuyết tật khác nguy hiểm đến an toàn chạy tàu. 7 1.3.1. Để bảo dưỡng ray được tốt, kéo dài thời gian sử dụng ray Phải giữ gìn đầu mối ray luôn luôn ở trạng thái tốt, các tà vẹt đầu mối và áp mối phải luôn chèn chặt, đá trong ô phải đƣợc đầm, nền đƣờng phải thoát nƣớc. Bu lông mối thƣờng xuyên phải đƣợc xiết chặt, đảm bảo áp chặt lập lách vào ray, không đƣợc có những khe hở ở khoảng giữa lập lách quá quy định cho phép. Phải thƣờng xuyên đóng chặt đinh đƣờng, vặn chặt đinh xoắn, bu lông cóc, sửa các bản đệm bị sai lệch không đƣợc để có khe hở giữa đế ray và bản đệm quá 1mm. Khi xếp dỡ và đặt ray cấm quăng ném ray và đặt ray trên chỗ không bằng phẳng, cấm dùng búa đánh vào ray hoặc đánh vào đầu lập lách khi dồn ray hoặc để di động ray. Cấm chặt ray bằng đục, cấm cắt ray bằng hơi hàn, cấm đục lỗ ray bằng hơi hàn hoặc bằng bắn súng, cấm dùng ray làm đe để chặt sắt, để nắn đinh…hoặc bất cứ hành động nào gây thƣơng tật ray Khi thay ray phải chọn ray có cùng độ mòn nhƣ ray đang sử dụng trên đƣờng Cấm để đất, bùn, các chất bẩn, các chất ăn mòn bám dính vào ray. Khi ray ở đƣờng cong bị mòn nhiều phải kiểm tra lại các tiêu chuẩn kỹ thuật đƣờng, kiểm tra tốc độ tàu và tìm biện pháp chống ray mòn (nhƣ đặt thiết bị phun dầu, đặt ray chống mòn…) 1.3.2. Để chống ray xô Phải thƣờng xuyên kiểm tra và bảo đảm các chống xô luôn luôn chặt chẽ nhƣ quy định. Phải xiết chặt các bu lông mối, bu lông cóc, đóng chặt các đinh đƣờng, ô đá phải đầy và đầm chặt. Phải theo dõi hiện tƣợng di động của ray, nếu ray vẫn tiếp tục xô thì phải đặt thêm thiết bị chống xô. 8 1.3.3. Để chống ray bị bung khi nhiệt độ cao Phải giữ gìn khe hở ray đúng tiêu chuẩn, nếu khi có số đầu mối liên tiếp bị cháy, căng quá quy định phải tiến hành điều chỉnh ngay không đƣợc tiến hành bất cứ công tác sửa chữa đƣờng nào khi chƣa điều chỉnh khe hở. Phải sửa chữa những chỗ sai lệch phƣơng hƣớng Cấm tiến hành những việc làm yếu trạng thái ổn định của đƣờng và của nền đá khi trời nắng nhiệt độ cao, khi các chống xô, các cóc và đinh đƣờng chƣa đƣợc củng cố chắc chắn. * Ray phải được kiểm tra theo đúng chế độ quy định. Những ray có khuyết tật phải đƣợc phân loại theo đúng quy định, đồng thời phải tìm nguyên nhân gây hƣ hỏng và tìm biện pháp phòng trừ ngay. Những ray có khuyết tật nhẹ cần đƣợc theo dõi và có biện pháp sửa chữa và hạn chế khuyết tật phát triển. Những ray có khuyết tật nặng hoặc khuyết tật nguy hiểm quy định ở bảng trên, phải đƣợc xử lý theo đúng quy định. Các ray này phải đƣợc đánh dấu bằng sơn vàng hoặc sơn trắng trên thân ray, phía trong lòng đƣờng ở chỗ có khuyết tật. Tại chỗ đánh dấu phải ghi ký hiệu khuyết tật và vạch một dấu (X) nếu là khuyết tật nặng và (XX) nếu là khuyết tật nguy hiểm 1.4. Khái niệm mối nối và liên kết mối nối ray. 1.4.1. Mối nối Là chỗ nối hai thanh ray với nhau, ở chç mối nối đƣờng ray bị phân cách và tạo thành khe hở, nên đƣợc liên kết với nhau bằng lập lách. Khe hở ở mối nối để cho ray thay đổi chiều dài khi nhiệt độ ngoài trời tăng làm cho ray nở ra hoặc co lại khi nhiệt độ giảm. Do vậy khi bánh xe chạy qua mối nối sẽ phát sinh lực xung kích vào đƣờng sắt tại vị trí mối nối là chỗ yếu nhất của đƣờng sắt, lực cản tăng khoảng 10% trong quá trình chạy tàu. Do vậy về mặt cấu tạo, biện pháp thi công bảo quản mối nối có ý nghĩa quan trọng để duy trì trạng thái của tuyến đƣờng. Phân loại mối nối theo vị trí tƣơng đối giữa tàvẹt và mối nối ray thì có các loại sau: - Mối nối kê đơn ( H 1-1a) 9 - Mối nối kê kép ( H 1-1c) - Mối nối treo ( H 1-1b) Thời kỳ đầu đƣờng sắt các nƣớc trên thế giới hay dùng mối nối kê đơn trên tà vẹt, vì cho rằng nó chắc chắn, nhƣng quá trình chạy tàu cho rằng loại mối nối này có nhiều nhƣợc điểm so với mối nối treo. Tà vẹt dễ bị xoay không vuông góc với tim đƣờng, nên độ chặt của đa ba lát bị phá hoại và độ ổn định của đá ba lát bị mất dần. Lực xung kích của bánh xe chạy qua đập vào mối nối, do đó đầu ray bị dập mạnh, bẹt và mòn, đầu lập lánh và mối nối bị pha hoại. Nhƣ vậy trạng thái của đầu ray chỗ mối nối trên tà vẹt khi bánh xe chạy qua đến một đầu ray (H 1-35) do lực truyền lệch tâm trên tà vẹt, tà vẹt bị quay về phía áp lực gây ứng suất lớn ở đá ba lát và khi bánh xe lăn qua sang đầu bên kia thì lại xẩy ra tƣơng tự, cứ nhƣ vậy nhiều đoàn tàu chạy qua th× của ba lát chỗ mối nối bị phá hoại và tà vẹt mất ổn định. Hình 1-2 Các loại mối nối: a.Mối nối kê đơn; b.Mối nối treo;c.Mối nối kép 1. Ray; 2. Lập lách; 3.Đệm; 4. Tà vẹt .