Influence cooling to 213 K for strength rail steel

N. Opravkhata, L. Novogrudskii, O. Kachura

Abstract


The paper presents, the data indicating the need to take into account in the calculation of the strength of the railway track of changing the characteristics of the static strength of rail steel perlite class after its long operating time in the railway track with cooling to 213 K. It is shown that neglecting changes in the static strength characteristics of rail steel can significantly affect the performance railways and the safety of freight and passenger transportation. It is established that during the long operation of the rails in transit, the mechanical properties of the rail steel undergo significant changes. When cooling to 213 K of rail material, the values of the static strength characteristics of steel are reduced below the minimum value established by regulatory documents. On the basis of the experimental data, the permissible stresses for the rails material were calculated after long-term operation in transit for different temperatures and it was shown that it is necessary to take into account changes in the operation of the strength characteristics of rail steel when calculating the strength of railway tracks. Significant changes in the values of the characteristics of static strength and permissible stresses of rail steel at low temperatures can lead to a loss of bearing capacity of the rails. The obtained results confirm the need for carrying out extensive experimental studies of the effect of operational factors on the mechanical characteristics of rail steel.

Keywords


mechanical properties; strength; railroad; rail steel

References


Kharris, U.Dzh., Zakharov, S.M., Landgren, Dzh., Torne, Kh. and Ebersen, V. (2002), Obobshchenie peredovogo opyta tiazhelovesnogo dvizheniia: voprosy vzaimodeistviia kolesa i rel'sa [Summary of advanced experience in heavy transport: issues of wheel-rail interaction], in Zakharov, S.M. and Bogdanova, V.M. (ed), Intekst, Moscow, Russia.

Ashkenazi, E.K. (1969), Anizotropiya mashinostroitel'nykh materialov [Anisotropy of engineering materials], Mashinostroenie, Leningrad, Russia.

Strizhalo, V.A. (1978), Tsiklicheskaya prochnost' i polzuchest' metallov pri malotsiklovom nagruzhenii v usloviyakh nizkikh i vysokikh temperature [Cyclic strength and creep of metals under low-cycle loading at low and high temperatures], Naukova dumka, Kiev, Ukraine.

Troshchenko, V.T. (1981), Deformirovanie i razrushenie metallov pri mnogotsiklovom nagruzhenii [Deformation and Fracture of Metals under Multicyclic Loading], Naukova dumka, Kiev, Ukraine.

Danilenko, E.I. and Rybkin, V.V. (2004), Pravyla rozrakhunkiv zaliznychnoyi koliyi na mitsnist' i stiykist' [Rules for calculation of the railway track for durability and stability], Transport Ukrayiny, Kiev, Ukraine.

Pravila proizvodstva raschetov verkhnego stroeniya zheleznodorozhnogo puti na prochnost', (1954), Transzheldorizdat, Moscow, Russia.

Yakovleva, T.G., Karpushchenko, S.I., Klinov, N.N., Putrya, N.N. and Smirnov, M.P. (1999), Zheleznodorozhnyi put' [The railway], in Yakovlevoi, T.G., (ed.), Transport, Moscow, Russia.

Pysarenko, H.S., Kvitka, O.L. and Umans'kyy, Ye.S. (2004), Opir materialiv [Strength of materials], in Pysarenka, H.S., (ed.), Vyshcha shkola, Kiev, Ukraine.

Izotov, V.I., Pozdnyakov, V.A., Luk'yanenko, E.V. and dr. (2008), “Evolyutsiya dislokatsionnoi struktury i obrazovanie mikrotreshchin pri ustalosti perlitno-ferritnoi stali” [The evolution of the dislocation structure and the formation of microcracks in the fatigue of perlite-ferritic steel], Fizika metallov i metallovedenie, vol. 105, no. 5, pp. 549–559.

Savrai, R.A., Makarov, A.V., Tabatchikova, T.I. and dr. (2009), “Osobennosti povedeniya perlita razlichnoi morfologii pri tsiklicheskom rastyazhenii” [Peculiarities of perlite behavior of different morphology under cyclic tension], Deformatsiya i razrushenie materialov, no. 5, pp. 15–20.

Izotov, V.I., Get'manov, M.E., Burzhanov, A.A. and dr. (2009), “Vliyanie struktury perlitnoi stali na mekhanicheskie svoistva i osobennosti razrusheniya pri izgibnom nagruzhenii” [Influence of the structure of pearlite steel on mechanical properties and fracture characteristics under bending loading], Fizika metallov i metallovedenie, vol. 108, no. 6, pp. 638–648.

Zhulev, G.G. and Akhmetova, A.R. (2010), “Temperatura zakrepleniya rel'sovykh pletei” [Fastening temperature of railways], Put' i putevoe khozyaistvo, no. 11, pp. 14–15.

Lysyuk, V.S. and Bugaenko, V.M. (2006), Povrezhdeniya rel'sov i ikh diagnostika [Rail damage and diagnostics], ITsK Akademkniga, Moscow, Russia.

Petrov, N.P. and Stoikovoi, N.Ya. (1915), Davlenie koles na rel'sy zheleznykh dorog, prochnost' rel's i ustoichivost' puti [The Pressure of Wheels on Rails. Strength of the Rails and Stability of the Track], Elektro-Tipografiya Petrograd, Russia.

Kogan, A.Ya. (1997), Dinamika puti i ego vzaimodeystvia s podvizhnym sostavom [Dynamics of rail track and its interaction with the rolling stock], Transport, Moscow, Russia.

Verigo, M.F. (1997), Vzaimodeistvie puti i podvizhnogo sostava v krivykh malogo radiusa i bor'ba s bokovym iznosom rel'sov i grebnei koles [Interaction of the track and rolling stock in the curves of small radius and the struggle with lateral wear of rails and crests of wheels], Transport, Moscow, Russia.

BS EN 10002-1 (2001), Tensile testing of metallic materials. Method of test at ambient temperature.

DSTU 4344:2004 (2005), Reyky zvychayni dlya zaliznyts' shyrokoyi koliyi, Zahal'ni tekhnichni umovy, Derzhspozhyvstandart Ukrayiny, Kiev, Ukraine.

Novogrudskii, L.S., Stasyuk, S.Z. and Opravkhata, N.Ya. (2010), “On the assessment of the mechanical characteristics of rail steels under operating conditions”, Strength of Materials, vol. 42, no. 3, pp. 344–351, https://doi.org/10.1007/s11223-010-9223-3

Strizhalo, V.A., Novogrudskii, L.S. and Opravkhata, N.Ya. (2010), “Influence of electric current on the mechanical characteristics of rail steel”, Strength of Materials, vol. 42, no. 4, pp. 471–477, https://doi.org/10.1007/s11223-010-9238-9

Novogrudskii, L.S., Opravkhata, N.Ya. and Voron, M.M. (2012), “Issledovanie struktury rel'sovoi stali pri vozdeistvii IET” [Investigation of the structure of rail steel under the action of electric current], Nadezhnost' i dolgovechnost' mashin i sooruzhenii, vol. 36, pp. 171–176.


GOST Style Citations


  1. Обобщение передового опыта тяжеловесного движения: вопросы взаимодействия колеса и рельса / [У. Дж. Харрис, С. М. Захаров, Дж. Ландгрен и др.]; пер. с англ. С. М. Захаров, С. С. Карцев, В. Л. Мельников, Б. М. Райскин; под ред. С. М. Захарова, В. М. Богданова. – М. : Интекст, 2002. – 408 с.
  2. Ашкенази Е. К. Анизотропия машиностроительных материалов / Е. К. Ашкенази. – Л. : Машиностроение, 1969 – 112 с.
  3. Стрижало В. А. Циклическая прочность и ползучесть металлов при малоцикловом нагружении в условиях низких и высоких температур / В. А. Стрижало. – К. : Наукова думка, 1978. – 240 с.
  4. Трощенко В. Т. Деформирование и разрушение металлов при многоцикловом нагружении / В. Т. Трощенко. – К. : Наукова думка, 1981. – 344 с.
  5. Правила розрахунків залізничної колії на міцність і стійкість / Е. І. Даніленко, В. В. Рибкін. – К. : Транспорт України, 2004. – 69 с.
  6. Правила производства расчетов верхнего строения железнодорожного пути на прочность. – М. : Трансжелдориздат, 1954. – 70 с.
  7. Железнодорожный путь / [Т. Г. Яковлева, Н. И. Карпущенко, С. И. Клинов и др.]; под ред. Т. Г. Яковлевой. – М. : Транспорт, 1999. – 405 с.
  8. Писаренко Г. С. Опір матеріалів: підручник для студ. механіч. спец. вищ. навч. закл. / [Писаренко Г. С., Квітка О. Л., Уманський Є. С.]; за ред. Г. С. Писаренка. – К. : Вища школа, 2004. – 655 с.
  9. Изотов В. И. Эволюция дислокационной структуры и образование микротрещин при усталости перлитно-ферритной стали / В. И. Изотов, В. А. Поздняков, Е. В. Лукьяненко и др. // Физика металлов и металловедение. – 2008. – 105, № 5. – С. 549–559.
  10. Саврай Р. А. Особенности поведения перлита различной морфологии при циклическом растяжении / Р. А. Саврай, А. В. Макаров, Т. И. Табатчикова и др. // Деформация и разрушение материалов. – 2009. – № 5. – С. 15–20.
  11.  Изотов В. И. Влияние структуры перлитной стали на механические свойства и особенности разрушения при изгибном нагружении / В. И. Изотов, М. Е. Гетьманов, А. А. Буржанов и др. // Физика металлов и металловедение. – 2009. – 108, № 6. – С. 638–648.
  12.  Жулев Г. Г. Температура закрепления рельсовых плетей / Г. Г. Жулев, А. Р. Ахметова // Путь и путевое хозяйство. – 2010. – № 11. – С. 14–15.
  13. Лысюк В. С. Повреждения рельсов и их диагностика / В. С. Лысюк, В. М. Бугаенко. – М. : ИЦК Академкнига, 2006. – 638 с.
  14. Петров Н. П. Давление колес на рельсы железных дорог, прочность рельс и устойчивость пути / Н. П. Петров. – Петроград : Электро-Типография Н. Я. Стойковой, 1915. – 321 с.
  15. Коган А. Я. Динамика пути и его взаимодействие с подвижным составом / А. Я. Коган. – М. : Транспорт, 1997. – 326 с.
  16. Вериго М. Ф. Взаимодействие пути и подвижного состава в кривых малого радиуса и борьба с боковым износом рельсов и гребней колес / М. Ф. Вериго. – М. : Транспорт, 1997. – 207 с.
  17. Tensile testing of metallic materials. Method of test at ambient temperature : BS EN 10002-1:2001. – [2001-07-01] – 57 p.
  18. Рейки звичайні для залізниць широкої колії. Загальні технічні умови: ДСТУ 4344:2004. – [Введений 2005-10-01]. – К. : Держспоживстандарт України, 2005. – 20 с. – (Національний стандарт України).
  19. Novogrudskii L. S. On the assessment of the mechanical characteristics of rail steels under operating conditions / L. S. Novogrudskii, S. Z. Stasyuk, N. Ya. Opravkhata // Strength of Materials. – 2010. – Volume 42, Issue 3. – P. 344–351.
  20. Strizhalo V. A. Influence of electric current on the mechanical characteristics of rail steel / V. A. Strizhalo, L. S. Novogrudskii, N. Ya. Opravkhata // Strength of Materials. – 2010. – Volume 42, Issue 4. – P. 471–477.
  21. Новогрудский Л. С. Исследование структуры рельсовой стали при воздействии ИЭТ / Л. С. Новогрудский, Н. Я. Оправхата, М. М. Ворон // Надежность и долговечность машин и сооружений. – 2012. – № 36. – С. 171–176.

 





DOI: https://doi.org/10.20535/2521-1943.2017.80.109754

Refbacks

  • There are currently no refbacks.