CZ4041U1 - Navýšení kolejnic v oblasti srdcovky - Google Patents

Description

Oblast technikv

Technické řešení se týká navýšení kolejnic v oblasti srdcovky, která obsahuje křídlové kolejnice, hlavní hrotovou kolejnici a vedlejší hrotovou kolejnici.

Dosavadní stav technikv

V dosavadní technické praxi v traúovém hospodářství se v místech, kde dochází ke změně či křížení jízdních směrů železničních strojů, používají běžně známé typy srdcovek. Nákolek kola procházejícího srdcovkou má přibližně kuželovitý tvar styčné plochy s kolejnicí. Tento kuželovitý tvar nákolku je používán v důsledku nutnosti kompenzace různých délek kolejnic v obloucích tratí. Kuželovítost nákolků kol však komplikuje průjezd srdcovkou.

Od nejužšího místa srdcovky dochází k tomu, že se kolo železničního stroje dostává na zmenšující se styčný průměr nákolku s horní plochou křídlové kolejnice. Úměrně ke zmenšování styčného průměru nákolku dochází i k poklesu celého železničního stroje. Změnou výškové polohy stroje pak dochází ke zvyšování sil působících na srdcovku. Tento extrémní nárůst tlaků na horní plochu křídlových kolejnic způsobuje po čase jejich projíždění a vymačkávání materiálu ve stopě přejíždějícího nákolku kola. Toto opotřebení dále zvyšuje pokles celého železničního stroje před nájezdem na hrot hlavní hrotové kolejnice, která má stejnou výšku jako horní plocha křídlové kolejnice před popsaným provozním opotřebením. Při nájezdu nákolku kola na hrot hlavní hrotové kolejnice nastává tedy tvrdý ráz, který má vzhledem k extrémní velikosti zatížení a malým styčným plochám za následek extrémní opotřebení horní plochy hlavní hrotové kolejnice a následně i vedlejší hrotové kolejnice, které jsou projety a vymačkány. Při opačném směru průjezdu kola srdcovkou, tedy z hrotových kolejnic na kolejnice křídlové, dochází také k výraznému poklesu nákolku kola v opotřebených oblastech hrotových kolejnic před jeho nájezdem na křídlové kolejnice. Opět dojde k rázu a tím ke stupňování rozsahu a hloubky opotřebených oblastí v horních plochách křídlových kolejnic. Z toho vyplývá, že při větším počtu průjezdů železničního stroje srdcovkou dochází od jistého okamžiku k extrémně rychlému nárůstu opotřebení všech kolejnic tvořících srdcovku. To má za následek výrazné zhoršení vodicích vlastností srdcovky, čímž se zvyšuje nebezpečí směrově i výškově nestabilního průjezdu kola se všemi možnými nebezpečnými následky.

Známým řešením, jak zabránit vzniku opotřebených oblastí kolejnic srdcovky, je snaha zabránit poklesu kola vhodným konstrukčním vytvořením křídlových kolejnic již při výrobě srdcovky nové.

K odstranění poklesu kola při průjezdu srdcovkou je možné na části křídlových kolejnic vytvořit vykováním kompenzační navýšení ve směru nájezdu na hrotové kolejnice. Toto řešení má ovšem nevýhodu v tom, že mechanické vlastnosti materiálu kolejnic se dalším zpracováním výrazně snižují. Životnost vykovaného navýšení je tak

-1CZ 4041 U velmi krátká a posléze dochází opět ke vzniku rozsáhlého opotřebení jako v případě srdcovky bez navýšení křídlových kolejnic.

Cílem dále popisovaného technického řešení je zabránit poklesu kola železničního stroje danému kuželovitostí nákolku a jeho následnému zvedání do původní roviny při průjezdu srdcovkou, čímž se zamezí opotřebení srdcovky a prodlouží její životnost.

Podstata technického řešení

Výše uvedené nevýhody dosavadního stavu techniky odstraňuje technické řešení navýšení kolejnic v oblasti srdcovky, jehož podstata spočívá v tom, že navýšení je tvořeno návarem na alespoň jedné křídlové kolejnici, přičemž horní plocha návaru je vytvořena jako stoupání, začínající nejdříve od nejužšího místa srdcovky ve směru nájezdu nákolku kola na hlavní hrotovou kolejnici nebo na vedlejší hrotovou kolejnici.

Výhodou navýšení kolejnic návarem v oblasti srdcovky je zejména to, že zaručuje plynulý nájezdu kuželovitého nákolku kola oddalujícího se od křídlové kolejnice na hrot hlavní hrotové kolejnice bez nežádoucích tvrdých rázů, čímž nedochází k jejímu opotřebení projetím a vymačkáváním materiálu. Navýšení křídlové kolejnice v oblasti srdcovky návarem, který je tvořen vysoce pevným materiálem, dále zabraňuje projetí a vymačkávání materiálu křídlové kolejnice průjezdem kuželovitého nákolku kola.

Začátek stoupání horní plochy kolejnicového návaru je výhodné umístit do oblasti 50 až 150 mm od nejužšího místa srdcovky.

Náběh návaru je s výhodou vytvořen různoběžně k příčnému průřezu křídlové kolejnice.

Dobrou funkci návaru zajišťuje vybrání, jehož spodní plocha je alespoň na části délky vybrání rovinná a rovnoběžná s patou křídlové kolejnice nebo v ní může být vytvořen zámek, zabezpečující návar proti vybočení.

Výhodné je dále provedení návaru plochy křídlové kolejnice, přičemž s výhodou rovna šířce stopy nákolku plochu křídlové kolejnice.

pouze na části šířky horní nejmenší šířka návaru je kola přejíždějícího horní

Horní plocha návaru má s výhodou úhel stoupání a, úměrný úhlu odbočení srdcovky.

Velmi výhodné je také to, že společná tečna horní plochy návaru a horní plochy hlavní hrotové kolejnice je v příčném průřezu srdcovkou skloněna pod úhlem β, rovným úhlu kuželovitostí nákolku. Horní plocha návaru může přitom být v příčném průřezu návaru s výhodou skloněna pod úhlem β, odpovídajícím úhlu kuželovitosti nákolku.

Přehled obrázků na výkrese

Celkové konstrukční uspořádání srdcovky je schematicky znázorněno a obr. 1. Na obr. 2 je znázorněno provedení vybrání pro

-2CZ 4041 U návar v křídlové kolejnici. Provedení návaru v návaznosti na vybrání z obr. 2 je znázorněno na obr. 3, obr. 4 znázorňuje stoupání návaru a obr. 5 částečný příčný řez srdcovkou.

Příklady provedení technického řešení

Celkově známé konstrukční uspořádání srdcovky je patrné z obr. 1. Srdcovka je složena z většího množství jednotlivých součástí, z nichž hlavními součástmi jsou křídlové kolejnice £, hlavní hrotová kolejnice 2. a vedlejší hrotová kolejnice £. Na křídlových kolejnicích 1 je vytvořeno vybrání 4 pro návar 5 některou ze známých a vhodných obráběcích metod, například vybroušením. Toto vybrání 4 může být vytvořeno již na nové křídlové kolejnici £, nebo na horní ploše křídlové kolejnice 1 opotřebené během provozu.

Spodní plocha 41 tohoto vybrání 4 je rovinná a rovnoběžná s patou 12 křídlové kolejnice 1. V dalších alternativních provedeních může být spodní plocha 41 vybrání 4 vytvořena jako rovinná na části své délky nebo jako zámek. Hloubka vybrání £ je volena tak, aby umožňovala správné vytvoření návaru 5. Spodní plocha 6 vybrání £ může být vytvořena od nejužšího místa srdcovky alespoň do místa posledního kontaktu nákolku projíždějícího kola s křídlovou kolejnicí 1, přičemž může zaujímat v průmětu celou horní plochu křídlové kolejnice 1. Vybrání £ má přední stěnu 42 , která je vytvořena různoběžně k příčnému průřezu křídlové kolejnice 1. V příkladném provedení vybrání £ na obr. 2 je přední stěna 42 vybrání £ vytvořena šikmo k podélným okrajům křídlové kolejnice 1 a začíná na vnějším podélném okraji křídlové kolejnice 1 a končí na vnitřním podélném okraji křídlové kolejnice 1. Vybrání £ je ukončeno zadní stěnou 43 ♦ Spodní plocha 41 vybrání £ v tomto příkladném provedení zaujímá v průmětu celou plochu horní plochy křídlové kolejnice 1 od nejužšího místa srdcovky alespoň do místa posledního kontaktu nákolku projíždějícího kola s křídlovou kolejnicí £.

V jiných provedeních může spodní plocha 41 vybrání £ zaujímat v průmětu pouze část horní plochy křídlové kolejnice 1, přičemž tento průmět nemůže být menší, než je průmět stopy nákolku, přejíždějícího horní plochu křídlové kolejnice.

Místo začátku přední stěny 42 vybrání £ leží v příkladném provedení na obr. 2 v nejužším místě srdcovky. V dalších provedeních může toto místo začátku přední stěny 42 vybrání £ ležet i za tímto místem, tzn. lze ho posunout ve smyslu naznačeného směru průjezdu nákolku o 50 až 150 mm. Směr průjezdu je naznačen na obr. 1. Konec vybrání £ na vnitřním okraji křídlové kolejnice 1 se v příkladném provedení na obr. 2 nachází v místě posledního kontaktu oddalujícího se projíždějícího nákolku s křídlovou kolejnicí £. V dalších provedeních lze umístění konce vybrání £ posunout i za toto místo ve znázorněném směru průjezdu nákolku srdcovkou.

Ve vybrání £ je vytvořen návar 5, jak je znázorněno na obr. 3 v návaznosti na příkladné provedení vybrání £ na obr. 2. Rozměry a tvar vybrání £ určují rozměry a tvar základní části 51 návalu 5, přičemž horní část obvodového profilu základní části 51 návaru 5 v příčném průřezu tímto návarem 5 a příslušnou křídlovou

-3CZ 4041 U kolejnicí 1 odpovídá původnímu profilu příčného průřezu nové křídlové kolejnice 1 nebo křídlové kolejnice před opotřebením. Návar 5 má dále horní plochu 52., která je vytvořena jako stoupání v naznačeném směru nájezdu na hlavní hrotovou kolejnici 2. nebo vedlejší hrotovou kolejnici 3. Velikost horní plochy 52 návaru 5 je určena velikostí spodní plochy 41 vybrání 4. Úhel stoupání horní plochy 52 návanu 5 je úměrný úhlu odbočení srdcovky, což je patrné z obr. 4. Tvar horní plochy 52 návaru 5 je různý z důvodu různých úhlů odbočení srdcovek, přičemž kopíruje tvar dosedací plochy nákolku kola daný průběhem jeho dráhy při odbočení. Návar 5 má náběh 53., přičemž v příkladném provedení návaru 5 určuje úhel přední stěny 42 vybrání 4 vůči podélným okrajům křídlové kolejnice 1 úhel náběhu 53 návaru 5. V jiných provedeních je náběh 53 návaru 5 obecně různoběžný vzhledem k příčnému průřezu křídlové kolejnice 1. Vlastní návar 5 je vytvořen známými technologiemi navařování, přičemž návarové housenky tvořící horní vrstvu návaru 5. jsou při finální úpravě návaru 5 obroušeny do požadovaného provedení horní plochy 52 návaru 5.

Z obr. 5 je patrné, že úhel sklonu společné tečny horní plochy 52 návaru 5 a horní plochy hlavní hrotové kolejnice 2. nebo horní plochy vedlejší hrotové kolejnice 3 je v příčném průřezu srdcovkou roven úhlu kuželovitosti nákolku. Z obr. 5 je dále zřejmé, že úhel sklonu horní plochy 52 návaru 5 v příčném průřezu návarem 5 odpovídá úhlu kuželovitosti nákolku.

Srdcovka je místem, kde dochází ke změně jízdních směrů.

V nejužším místě srdcovky, kde se začíná měnit směr průchodu kola srdcovkou ve směru jízdy naznačeném na obr. 1, dochází k oddalování okolku kola železničního stroje od křídlové kolejnice 1.

V tomto nebo za tímto místem kuželovitý nákolek začíná najíždět na náběh 53 návaru 5. Zmenšování stykového průměru odbočujícího nákolku s křídlovou kolejnicí 1 během další jízdy kola, resp. nákolku, srdcovkou je kompenzováno jízdou po navýšení křídlové kolejnice 1. Toto navýšení zaručuje stálou výškovou polohu kola projíždějícího srdcovkou, tj. osa kola se nachází ve stále stejné rovině jako před začátkem změny směru jízdy. To znamená, že od nejužšího místa srdcovky až po místo posledního kontaktu nákolku s křídlovou kolejnicí 1, resp. horní plochou 52 návaru 5., nedochází k nežádoucímu poklesu kola o úbytek styčného průměru nákolku s křídlovou kolejnicí 1, a tím celého železničního stroje. Ještě před definitivní ztrátou kontaktu nákolku kola s křídlovou kolejnicí 1 ovšem dochází k nájezdu nákolku na špičku hlavní hrotové kolejnice 2. Váha železničního stroje spočívá přes nákolek na křídlové kolejnici 1 i hlavní hrotové kolejnici 2.

Výše popsané konstrukční uspořádání navýšení křídlové kolejnice 1 zaručuje plynulý nájezd nákolku oddalujícího se od křídlové kolejnice 1 na hrot hlavní hrotové kolejnice 2. nebo dále na vedlejší hrotovou kolejnici 3. bez nežádoucích tvrdých rázů. Nedochází tak k opotřebení projetím a vymačkáváním materiálu hrotu hlavní hrotové kolejnice 2. při častém projíždění srdcovkou v naznačeném směru a průjezd kola těžkého železničního stroje je plynulý a bezpečný. Navýšení křídlové kolejnice 1 návarem 5, který je vyhotoven z vysoce pevného materiálu elektrod dále zabrání projetí a vymačkávání materiálu křídlové kolejnice 1 extrémními tlaky vznikajícími při postupném zmenšování styčných oblastí oddalujícího se nákolku a horní plochy křídlové kolejnice 1.

-4CZ 4041 U

Pokud nákolek kola projíždí srdcovkou proti naznačenému směru jízdy, tzn. z hlavní hrotové kolejnice 2. nebo vedlejší hrotové kolejnice 3 na křídlovou kolejnici 1, tak horní plocha 52 návaru 5, slouží pro najíždějící nákolek jako klesání. Účinek celého technického řešení zůstává ovšem stejný. Osa kola zůstává při průjezdu srdcovkou stále ve stejné rovině, z čehož vyplývají všechny výše zmíněné kladné efekty. Průjezd kola srdcovkou oběma směry je bezpečný a plynulý bez nežádoucích směrových a výškových změn dráhy kola železničního stroje a bez nežádoucího opotřebení všech částí srdcovky.

Claims (9)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Navýšení kolejnic v oblasti srdcovky, která obsahuje křídlové kolejnice, hlavní hrotovou kolejnici a vedlejší hrotovou kolejnici, vyznačující se tím, že navýšení je tvořeno návarem (5) na alespoň jedné křídlové kolejnici (1), přičemž horní plocha (52) návaru (5) je vytvořena jako stoupání, začínající nejdříve od nejužšího místa srdcovky ve směru nájezdu na hlavní hrotovou kolejnici (2) nebo vedlejší hrotovou kolejnici (3).
2. 2. Navýšení kolejnic podle nároku 1, vyznačující se tím, že začátek stoupání tvořeného horní plochou (52) kolejnicového návaru (5) je v oblasti 50 až 150 mm od nejužšího místa srdcovky.
3. 3. Navýšení kolejnic podle nároku la2, vyznačující se tím, že návar (5) má náběh (53) vytvořený různoběžně k příčnému průřezu křídlové kolejnice (1).
4. 4. Navýšení kolejnic podle nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že návar (5) je vytvořen ve vybrání (4), jehož spodní plocha (41) je alespoň na části délky vybrání rovinná a rovnoběžná s patou (12) křídlové kolejnice (1).
5. 5. Navýšení kolejnic podle nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že návar (5) je vytvořen ve vybrání (4), v jehož spodní ploše (41) je vytvořen zámek.

   Navýšení kolejnic podle nároků 1 až 5, se tím, že návar (5) je vytvořen plochy křídlové kolejnice (1).

   vyznačuj ící na části šířky horní
6. 7. Navýšení kolejnic podle nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že velikost horní plochy (52) návaru (5) je nejméně rovna velikosti stopy nákolku přejíždějícího horní plochu křídlové kolejnice (1).
7. 8. Navýšení kolejnic podle nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že horní plocha (52) návaru (5) má úhel stoupání a. úměrný úhlu odbočení srdcovky.

   -5CZ 4041 U
8. 9. Navýšení kolejnic podle nároků 1 až 8, vyznačující se tím, že společná tečna horní plochy (52) návaru (5) a horní plochy hlavní hrotové kolejnice (2) nebo horní plochy vedlejší hrotové kolejnice (3) je v příčném průřezu srdcovkou skloněna pod úhlem rovným úhlu β kuželovitosti nákolku.
9. 10. Navýšení kolejnic podle nároků 1 až 9, vyznačující se tím, že horní plocha (52) návaru (5) je v příčném průřezu návaru (5) skloněna pod úhlem odpovídajícím úhlu β kuželovitosti nákolku.