КОНТРОЛЬ МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ МЕТАЛЛА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ
РЕЛЬСОВ ИНДИКАТОРОМ МЕХАНИЧЕСКОГО НАПРЯЖЕНИЯ ИН-02

 

Накопление механических напряжений металла на локальных участках стальных рельсов в течение длительного времени приводит к образованию трещин, которые являются основной причиной крупных аварий на железных дорогах.

Для предотвращения зарождения трещины в металле необходимо, чтобы уровень напряженного состояния стального рельса не превышал предела текучести металла. В индикаторах механического напряжения металла реализован относительный метод измерений, позволяющий установить степень опасности напряженного состояния металла непосредственно по их показаниям, поэтому они успешно применяются при контроле стальных рельсов и других протяженных объектов.

При контроле стальных рельсов магнитно-измерительный блок индикатора ИН-02 устанавливается на металл через направляющее механическое приспособление, ширину которого можно регулировать под размер рельса (рис.1).

Рис.1. Индикатор напряжения металла ИН-02 с механическим приспособлением для сканирования напряженного состояния металла стальных рельсов

 

Напряженное состояние металла стальных рельсов отображается на экране индикатора механического напряжения ИН-02 в виде графической развертки в реальном масштабе времени (рис.2), при этом оператор может осуществлять запись измеренных сигналов на встроенный сменный носитель (карту памяти), принудительно удерживать их на экране индикатора и т.д.

По окончании контроля записанные показания индикатора могут быть скопированы на персональный компьютер или ноутбук для оформления результатов контроля в полевых условиях (рис.3).

Рис.2. Информация на дисплее индикатора механического напряжения металла ИН-02 при контроле напряженного состояния металла стального рельса

Рис.3. Копирование показаний индикатора на ноутбук и оформление результатов контроля напряженного состояния металла стальных рельсов в полевых условиях

 

Рассмотрим несколько характерных особенностей распределения напряжений металла стальных рельсов, выявленных индикатором механического напряжения металла ИН-02.

Рис.4. Показания индикатора механического напряжения ИН-02 над местом пробуксовки ведущих колес локомотива

(а)

(б)

Рис.5. Изменение показаний индикатора механического напряжения металла ИН-02 по мере приближения к стыку стальных рельсов (а) и при удалении от него (б)

 

В областях т.н. «прижогов» металла, возникающих на поверхности стальных рельсов вследствие пробуксовки ведущих колес перед началом движения локомотива, наблюдается относительно небольшое, но резкое повышение уровня механических напряжений металла (рис. 4).

С течением времени концентрация напряжений в области «прижогов» стальных рельсов может вернуться практически к первоначальному состоянию, что обусловлено действием двух основных факторов:

- при прохождении железнодорожного состава на участке стального рельса происходит существенное перераспределение напряжений металла;

- при нагревании и остывании стальных рельсов из-за постоянных суточных колебаний температуры окружающей среды происходит релаксация концентраторов механического напряжения металла.

Наибольшие механические напряжения металла локализованы, как правило, в области сварных и болтовых соединений (стыков) стальных рельсов, превышая в 2-3 раза средний уровень напряжений металла (рис.5). При этом распределение напряжений металла вблизи соединения имеет резко неравномерный характер, который практически не меняется при воздействии на металл внешних факторов.