Демпфирование динамических сил материалами, применяемыми при строительстве балластного и безбалластного пути. Полимерные прокладки

В статье проведены расчеты коэффициентов демпфирования полимерных прокладок, выбраны для них материалы, которые обеспечивают минимальные напряжения на грунты под железнодорожным полотном и исключают его просадки в широком рабочем диапазоне температур и частот. На базе теории волновых процессов обосновано применение дополнительной металлической пластины между подкладкой под рельс и прокладкой на шпалу, которая позволяет благодаря отражению в противофазе на границе «металл рельса — полимер» снизить амплитуду вибрационной волны в рельсе и колесе в шесть раз, а при отражении вибрационной волны в сегменте «металлическая пластина — прокладка — бетонная шпала» уменьшает амплитуду волны еще в три раза. Для российского резко континентального климата следует в качестве подкладок под рельсы использовать термоэластопласты, а на шпалы — полиуретан. Для повышения коэффициента демпфирования между подкладкой и прокладкой нужно установить шероховатую алюминиевую пластину, на которую следует напылить полимер. Такая составная прокладка может «работать» и при низких температурах от –60 °С, и при высоких до +80 °С.

упруговязкопластические свойства материалов, демпфирование, вертикальные вибрационные волны, слоистые полимерные материалы, сравнительный анализ

1. Бельков В.М., Антипов Б.В. Физико-химические основы устойчивости пути // Путь и путевое хозяйство. 2013. № 12. С. 21–24.

2. Бельков В. М. Моделирование упруговязкопластических свойств земляного полотна. Постановка задачи 1 // Вестник ВНИИЖТ. 2016. Т. 75. № 6. С. 334–338. DOI: http://dx.doi.org/10.21780/2223-9731-2016-75-6-334-338.

3. Бельков В. М. Моделирование упруговязкопластических свойств земляного полотна. Постановка задачи 2 // Вестник ВНИИЖТ. 2017. Т. 76. № 1. С. 61–64. DOI: http://dx.doi.org/10.21780/2223-9731-2017-76-1-61-64.

4. Бельков В. М. Моделирование вибродемпфирующих свойств упруговязкопластических слоев земляного полотна. Постановка задачи 1 // Вестник ВНИИЖТ. 2017. Т. 76. № 3. С. 187–192. DOI: http://dx.doi.org/10.21780/2223-9731-2017-76-3-187-192.

5. Бельков В. М. Моделирование вибродемпфирующих свойств упруговязкопластических слоев земляного полотна. Постановка задачи 2 // Вестник ВНИИЖТ. 2017. Т. 76. № 5. С. 312–320. DOI: http://dx.doi.org/10.21780/2223-9731-2017-76-5-312-320.

6. Курган Д.М., Бондаренко И.О. Модель напряженно-деформированного состояния железнодорожного пути на основе волновой теории распространения напряжений // Problemy Kolejnictwa. 2013. № 159. С. 99–111.

7. Аки К., Ричардс П. Количественная сейсмология (теория и методы). М.: Мир, 1983. 880 с.

8. Гурьянов В. В. Математические модели распространения плоских сейсмических волн в нелинейных упругих и флюидонасыщенных сплошных средах: автореф. дис. ...д-ра физ.-мат. наук: 05.13.18. Саратов, 2007. 39 с.

9. Коломеец А. О. Алгоритмическое и программно-техническое обеспечение тензометрического контроля колес вагонов в движении: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.11.13. Томск, 2017. 23 с.

10. Вериго М. Ф. Динамика вагонов. Конспект лекций. М.: ВЗИИТ, 1971. 176 с.

11. Пановко Я. Г. Основы теории колебаний и удара. Л.: Машиностроение, 1976. 320 с.

12. Сладковский А., Погорелов Д. Исследование динамического взаимодействия в контакте колесо — рельс при наличии ползунов на колесной паре // Вісник Східноукраїнського національного університету. 2008. № 5 (123). С. 103–112.

13. Наумов В.В., Виноградов В.В. Земляное полотно при воздействии повышенных осевых нагрузок // Путь и путевое хозяйство. 2011. № 1. С. 22–24.

14. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Наука, 1970. 720 с.

15. Наумов В. В. Надежность земляного полотна на участках обращения тяжеловесных поездов // Вестник ДИИТ. 2009. № 5. С. 183 – 186.

16. Евтух Е. С. Влияние рельсовых стыков на контактноусталостную прочность колес железнодорожного подвижного состава: дис. ... канд. техн. наук: 05.22.07. Брянск, 2014. 111 с.

17. Ващук Д. Б., Росин Г. С. Динамические свойства резины // Акустический журнал. 1973. Т. 19, вып. 2. С. 140 – 143.

18. Мазов Ю. Н., Локтев А. А., Сычёв В. П. Оценка влияния дефектов колес подвижного состава на состояние железнодорожного пути // Вестник МГСУ. 2015. № 5. С. 61 – 72.

19. Тема № 9. Балластный слой. Назначение и требования, предъявляемые к балластному слою [Электронный ресурс]. URL: http://static.scbist.com/scb/uploaded/1_1386424319.pdf (дата обращения: 25.02.2018 г.).

20. Сычёв В. П., Новожилов Т. В. Исследование влияния на работу железнодорожного пути демпфирующих прокладок под рельсы и шпалы // Наука и техника транспорта. 2016. № 1. С. 63 – 68.

21. Омарова Б. А. Способы улучшения виброзащитных свойств конструкций верхнего строения пути [Электронный ресурс]. 2014. 7 с. URL: http://arch.kyrlibnet.kg/uploads/OMAROVAB.S..pdf (дата обращения: 25.02.2018 г.).

22. Li D., Chrismer S. Methods of strengthening the way on low earthen canvas // Railway Track & Structures. 1999. No. 10. Р. 15 – 18.

23. Подшпальные прокладки для верхнего строения железнодорожного пути [Электронный ресурс]: [Альбом] / Фирма Getzner. URL: http://www.getzner.com/media…download/Brochure…TrackRU.pdf (дата обращения: 22.02.2018 г.).

24. Андреев В. Г., Бурлаков Т. А. Измерения сдвиговой упругости и вязкости резиноподобных материалов // Акустический журнал. 2007. Т. 53. № 1. С. 50–54.

25. Федотовский В. С., Верещагина Т. Н. Резонансная дисперсия продольных волн в дисперсных композитах // Акустический журнал. 2010. Т. 56. № 4. С. 497 – 504.

26. Федотовский В. С., Прохоров Ю. П., Верещагина Т. Н. Продольные волны сжатия в дисперсно-армированных композициях: препринт / ФЭИ-3169. Обнинск, 2009. 55 с.

27. Яковлев С. Н. О некоторых физических свойствах конструкционных полиуретанов [Электронный ресурс] // Известия Санкт-Петербургского государственного политехнического. университета. 2013. № 20 (46). URL: http://science.spb.ru/files/IzvetiyaTI/2013/20/articles/18/files/assets/basic-html/toc.html (дата обращения: 23.02.2018 г.).

28. Datta J. Synthesis and investigation of glycolysates and obtained polyurethane elastomers // Journal of Elastomers and Plastics. 2010. Vol. 42. P. 117 – 127.

29. Maity M. Polyblend systems of polyurethane rubber and silicone rubber in the presence of silane grafting agent // Journal of Elastomers and Plastics. 2001. Vol. 33. Р. 211 – 224.

30. Rek V. Thermal degradation of polyurethane elastomers: Determination of kinetic parameters // Journal of Elastomers and Plastics. 2003. Vol. 35. Р. 311 – 323.

31. Кноте K. Динамические свойства резиновых рельсовых подкладок: пер. с англ. // Железные дороги мира. 2005. № 8. С. 73–78.

32. Саржанов Т. С. Прокладки для скреплений [Электронный ресурс] / Казахский университет путей сообщения. URL: http://www.rusnauka.com/15.PNR_2007/Tecnic/21788.doc.htm (дата обращения: 22.02.2018 г.).

33. Новые вибропоглощающие материалы / Ю. В. Сытый [и др.] // Авиационные материалы и технологии. 2012. № 2. С. 51 – 54.

34. Вибропоглощающие материалы на основе термопластов / Ю. В. Сытый [и др.] // Труды ВИАМ: электронный журнал. 2013. № 3. URL: http://viam-works.ru/plugins/content/journal/uploads/articles/pdf/19.pdf (дата обращения: 23.02.2018 г.).

35. Черкасов В. Д., Юркин Ю. В., Надькин Е. А. Вибропоглощающие материалы экстра-класса. Саранск: Изд-во Мордовского ун-та, 2007. С. 17 – 19.

36. Мясникова М. П., Позамонтир А. Г., Громов В. В. Методы регулирования вибропоглощающих свойств полимерных материалов // Материалы семинара «Вибропоглощающие материалы и покрытия и их применение». [Б. м.], 1974. С. 41 – 45.

37. Эффективные подрельсовые и нашпальные прокладки из материалов SYLOMER и SYLODYN [Электронный ресурс] / ООО «Акустические материалы и технологии» (Киев). URL: http://www.acoustic.ua/articles/113 (дата обращения: 24.02.2018 г.).

38. Термоэластопласты, фторкаучуки, полисульфон: реферат по материаловедению [Электронный ресурс]. URL: https://xreferat.com/108/1495-1-termoelastoplasty-ftorkauchuki-polisulfon.Html (дата обращения: 22.02.2018 г.).

39. Физико-механические свойства полиуретановых термоэластопластов, пластифицированных нитроэфирами / Т. Б. Ломоносова, Ю. М. Лотменцев, Н. Н. Ильичева [и др.] // Успехи химии. 2010. Т. XXIV. № 3 (108). С. 51 – 55.