CZ7231U1 - Výhybková srdcovka - Google Patents

Description

(54) Název užitného vzoru:

Výhybková srdcovka

CZ 7231 Ul

CZ 7231 Ul

Výhybková srdcovka

Oblast techniky

Technické řešení se týká regenerované srdcovky kolejové výhybky obsahující dvojici křídlových kolejnic, hlavní hrotovou kolejnici s hrotem a k ní svým hrotem přiléhající vedlejší hrotoi vou kolejnici, kde hlavy těchto kolejnic obsahují pojezdové plochy pro kola železničních vozidel.

Dosavadní stav techniky

V dosavadní technické praxi v traťovém hospodářství se v místech, kde dochází ke změně či křížení jízdních směrů železničních vozidel používají běžně známé typy srdcovek.

Jízdní obrys kola procházejícího srdcovkou má obecně zakřivený tvar jízdní plochy stýkající se s kolejnicí, kde poloměr tohoto kola železničního vozidla se směrem od vnějšího okraje kola k okolku zvětšuje. Tento tvar jízdního obrysu je používán v důsledku nutnosti kompenzace různých délek kolejnic v obloucích tratí a pro středění dvojkolí v ose kolejové dráhy při jízdě v přímém úseku. Zároveň však tento tvar jízdního obrysu kola komplikuje průjezd srdcovkou.

Od nejužšího místa srdcovky dochází k tomu, že se místo styku kola železničního vozidla a křídlové kolejnice posouvá k vnějšímu okraji kola, čímž se dostává na menší průměr kola. Úměrně ke zmenšování tohoto styčného průměru kola dochází i k poklesu celého železničního vozidla. Změnou výškové polohy vozidla pak dochází ke zvyšování kolových sil působících na srdcovku. Tento extrémní nárůst tlaků na horní plochu křídlových kolejnic způsobuje po čase jejich projíždění a vymačkávání materiálu ve stopě přejíždějícího kola, a to ve výše zmíněné oblasti přechodu kola žel, vozidla z jedné kolejnice na druhou. Takto situované opotřebení dále zvyšuje pokles celého železničního vozidla před nájezdem na hrot hlavní hrotové kolejnice, při němž pak nastává 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 tímto projety a vymačkány. Při opačném směru průjezdu kola srdcovkou, tedy z hrotových kolejnic na kolejnice křídlové, dochází také k výraznému poklesu 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 vozidla srdcovkou dochází od jistého okamžiku k extrémně rychlému nárůstu opotřebení všech kolejnic tvořících srdcovku. Toto má za následek výrazné zhoršení vodicích vlastností srdcovky se všemi nebezpečnými následky. Pro odstranění tohoto nežádoucího jevu se v současné době běžně provádí konstrukční úpravy srdcovek v podobě tzv. kompenzačního navýšení ve směru nájezdu kola žel, vozidla z křídlových kolejnic na hrotové kolejnice, které eliminuje vliv posouvání kola železničního vozidla ke svému vnějšímu okraji. Toto kompenzační navýšení se provádí jak při výrobě srdcovky nové, a to vykováním, tak i při regeneraci opotřebované srdcovky,

-1CZ 7231 Ul a to navařováním speciálními elektrodami (viz. CZ UV 4041).

Toto řešení má ovšem jednu zásadní nevýhodu spočívající v tom, že dalším zpracováním vyrobených kolejnic, při němž je při prvotní výrobě vykováno nebo při regeneraci navařeno navýšení, dochází k tepelnému ovlivnění materiálu základní části kolejnice, čímž dochází k výraznému poklesu úrovně mechanických vlastností materiálu kolejnic, které před těmito zásahy vykazují velmi vysoké hodnoty. U navařováním regenerovaných srdcovek se navíc projevuje vliv únavy základního materiálu kolejnic, který dovoluje provedení pouze několika takových renovačních cyklů než se tyto materiálové, tedy zejména únavové, možnosti základního materiálu, vyčerpají. Celková životnost srdcovky s takto provedeným navýšením je proto relativně omezená a posléze je nutno za velkých ekonomických nákladů vyměnit celou srdcovku, přestože k výraznému opotřebení dochází pouze v omezené části srdcovky a zbylé oblasti celé srdcovky kolejové výhybky jsou provozem opotřebeny podstatně méné.

V současné době jsou proto při výrobě nových kolejových výhybek extrémně namáhané oblasti srdcovky, tj. v oblasti mezi hrdlem srdcovky a hrotem vedlejší hrotové kolejnice, nahrazovány vloženým dílem vyrobeným ze speciálního materiálu, který svými vlastnostmi velmi dobře splňuje požadavky na odolnost vůči extrémnímu nárůstu zatížení v oblasti přechodu kola železničního vozidla z křídlové kolejnice na kolejnici hrotovou a naopak. Tímto materiálem je Hatfieldova ocel, což je manganová austenitická ocel s deformačně indukovanou martenzitickou přeměnou. Za hrdlem srdcovky se křídlové kolejnice vzájemně vzdalují více, než odpovídá poměrům při průjezdu kola železničního vozidla srdcovkou, takže v této oblasti vlastně tvoří lištu vymezující prostor pro vložený díl. Vložený díl je tvořen odlitkem, který po obou stranách ve směru od hrdla srdcovky obsahuje postupně se rozšiřující hrot přiléhající na boční plochu hlavy příslušné křídlové kolejnice, který postupným rozšiřováním se ve směru od hrdla srdcovky k hlavní hrotové kolejnici plně přebírá funkci přilehlé křídlové kolejnice a její pojezdové plochy, tak jak je známa z klasických konstrukcí srdcovek, tzn., že v oblasti za hrdlem srdcovky pojezdová plocha příslušné křídlové kolejnice postupně přechází na přilehlý hrot vloženého dílu. V příslušné oblasti potom mezi oběma hroty přebírajícími funkci křídlových kolejnic je tímto vloženým dílem tvořen také hrot srdcovky, který pak navazuje na vlastní, standardním způsobem ze standardního materiálu vyrobené, hrotové kolejnice přivařené k vloženému dílu. Kromě vloženého dílu jsou všechny ostatní součásti kolejové výhybky vyrobeny ze standardně používaných materiálů. V oblasti od počátku hrotu vloženého dílu srdcovky se potom křídlové kolejnice vzájemně přibližují, což působí proti možnému posunu vloženého dílu, který je s křídlovými kolejnicemi spojen spojovacími šrouby.

Toto uspořádání je však uplatňováno pouze u nově vyráběných kolejových výhybek s vloženým dílem, neboť u stávajících klasických kolejových výhybek, jejichž počet v současné době stále převažuje nad výše uvedenými novými kolejovými výhybkami s vloženým dílem, je při renovaci jejich přestavba umožňující aplikaci tohoto vloženého dílu vzhledem odlišné konstrukci a uspořádání křídlových kolejnic srdcovky nemožná, přičemž hlavní i vedlejší

-2CZ 7231 Ul hrotová kolejnice jsou navíc k vloženému dílu přivařeny. Další nevýhodou tohoto řešení je vysoká spotřeba drahého speciálního materiálu potřebného k výrobě vloženého dílu, která je dána jeho nadměrně velkými rozměry.

Cílem technického řešení je proto nalézt takové konstrukční opatření, které umožní využít výhodných vlastností speciálních materiálů při renovacích kolejových výhybek s klasickou konstrukcí .

Podstata technického řešení

Cíle technického řešení je dosaženo výhybkovou srdcovkou, jejíž podstata spočívá v tom, že hrot hlavní hrotové kolejnice a alespoň část hlavy každé z křídlových kolejnic obsahující její pojezdovou plochu jsou v oblasti mezi místem začátku oddalování vzájemně přilehlých vnitřních stran obou hrotových kolejnic a hrdlem srdcovky tvořeny výměnným dílem.

Tímto opatřením se při volbě příslušného materiálu výměnného dílu dosáhne vyrovnání životnosti nejvíce namáhané oblasti srdcovky s ostatními oblastmi kolejové výhybky, přičemž toto konstrukční řešení vyhovuje jednak požadavkům kladeným na nově vyráběné srdcovky, a zároveň umožňuje přestavbu klasických srdcovek stávajících konstrukcí, při zachování všech spojovacích a upevňovacích prvků stávající konstrukce srdcovky. Tímto konstrukčním řešením je dále zajištěna neměnnost výškového vztahu hrotu srdcovky a křídlových kolejnic.

Výměnný díl je s výhodou tvořen kompaktním tělesem uloženým na stojině alespoň hlavní hrotové kolejnice a alespoň jedné patní opěrné ploše každé křídlové kolejnice.

V oblasti mezi místem začátku oddalování vzájemně přilehlých vnitřních stran obou hrotových kolejnic a hrdlem srdcovky jsou vnitřní části hlav obou křídlových kolejnic s výhodou tvořeny částí výměnného dílu, kde vnější boční plochy výměnného dílu jsou tvořeny bočními opěrnými plochami, jimiž výměnný díl přiléhá na opěrné plochy křídlových kolejnic.

Podle jiného výhodného provedení jsou v oblasti mezi místem začátku oddalování vzájemně přilehlých vnitřních stran obou hrotových kolejnic a hrdlem srdcovky celé hlavy obou křídlových kolejnic tvořeny částí výměnného dílu, který je uložen na stojinách obou křídlových kolejnic a hlavní hrotové kolejnice.

Přehled obrázků na výkrese

Příklady provedení technického řešení jsou schematicky znázorněny na obrázcích, kde znázorňuje obr. 1 půdorys srdcovky kolejové výhybky s vyměnitelným dílem podle provedení z obr. 3 (čárkovaně naznačeno provedení z obr. 2), obr. 2 příčný řez regenerovanou srdcovkou s připraveným lůžkem pro uložení vyměnitelného dílu, obr. 2a příčný řez regenerovanou srdcovkou s vyměnitelným dílem uloženým v lůžku z obr. 2, obr. 2b příčný řez regenerovanou srdcovkou s vyměnitelným dílem uloženým v lůžku z obr. 2 v místě otvoru pro zajištovací šroub, obr. 3 příčný řez regenerovanou srdcovkou s připraveným lůžkem pro uložení vyměnitelného

-3CZ 7231 Ul dílu, obr. 3a příčný řez regenerovanou srdcovkou s vyměnitelným dílem uloženým v lůžku z obr. 3 a obr. 3b příčný řez regenerovanou srdcovkou s vyměnitelným dílem uloženým v lůžku z obr. 3, v místě otvoru pro zajišťovací šroub.

Příklady provedení technického řešeni

Výhybková srdcovka je uložena na neznázorněné soustavě pražců a obsahuje dvojici křídlových kolejnic 1, mezi nimiž jsou uspořádány hlavní hrotová kolejnice 2 a na ni plynule navazující vedlejší hrotová kolejnice 2· ^v příkladě provedení znázorněném na výkrese obsahují obě křídlové kolejnice 1 v oblasti přechodu kola železničního vozidla z křídlové kolejnice 1 na hlavní hrotovou kolejnici 2 a zpět nadvýšení, které zabraňuje poklesu kola železničního vozidla při jeho průjezdu srdcovkou. V jiném neznázorněném příkladě provedení jsou křídlové kolejnice 1 provedeny bez nadvýšení.

V oblasti vymezené hrdlem srdcovky, tj. místem nejmenší vzájemné vzdálenosti křídlových kolejnic 1, a hrotem 30 vedlejší hrotové kolejnice 23® alespoň část hlav 100 křídlových kolejnic 1 obsahující pojezdové plochy pro kola železničních vozidel a celá hlava hlavní hrotové kolejnice 2 srdcovky odstraněna, jak je znázorněno na obr. 2, 2a, 2b, 3, 3a a 3b. Do takto vytvořeného lůžka A je vložen výměnný díl 4, který je tvořen kompaktním tělesem, a které obsahuje ukládací tvarovou plochu 40 a horní tvarovou plochu 41. Ukládací tvarová plocha 40 je opatřena prostředky pro dosednutí na příslušné plochy výše uvedeného lůžka A, přičemž horní tvarová plocha 41 tvoří pojezdovou plochu hrotu 20 hlavní hrotové kolejnice 2, žlábky 10 mezi tímto hrotem 20 a každou z obou křídlových kolejnic 1 a dále tvoří výše popsanou pojezdovou plochu na odstraněné části hlavy 100 příslušné křídlové kolejnice 1. Vložený výměnný díl 4 takto svojí horní tvarovou plochou 41 v místě původních, extrémním zatížením opotřebovaných, pojezdových ploch na hlavách 100 křídlových kolejnic 1 a hrotu 20 hlavní hrotové kolejnice 2 tvoří nové pojezdové plochy srdcovky. Všechny části horní tvarové plochy 41 výměnného dílu 4, které tvoří některou z pojezdových ploch srdcovky plynule navazují na pojezdovou plochu na neodstraněné části hlavy 100 křídlových kolejnic 1 a hlavu hlavní hrotové kolejnice 2 srdcovky, přičemž tento přechod je ve směru průjezdu kola železničního vozidla srdcovkou, pro zabránění vzniku vad v tomto místě, situován ve směru šikmém ke směru průjezdu kola železničního vozidla. V jiném nezná zorněném příkladě provedení je výměnný díl situován v oblasti mezi místem R začátku oddalování vzájemně přilehlých vnitřních stran obou hrotových kolejnic 2 a 3 a hrdlem srdcovky. Místo R začátku oddalování vzájemně přilehlých vnitřních stran obou hrotových kolejnic 2 a 2 je znázorněno na obr. 1.

Obr. 2, 2a a 2b ukazují jedno z příkladných provedení regenerované srdcovky kolejové výhybky, kde je v oblasti před hrotem 30 vedlejší hrotové kolejnice 2 úplně odstraněna hlava hlavní hrotové kolejnice 2, takže z původní hlavní hrotové kolejnice 2 zůstane jen pata 21 a stojina 12. V tomto příkladě provedení jsou rovněž odstraněny vnitřní části hlav 100 obou křídlových kolejnic

I, jak je znázorněno na obr. 2, čímž se na vnitřní straně každé křídlové kolejnice 1 vytvoří velká rovinná boční opěrná plocha

II, takže obě křídlové kolejnice i jsou ve výše uvedené oblasti

-4CZ 7231 Ul srdcovky tvořeny patou 12., stojinou 13 a vnější a střední částí hlavy 100. Boční opěrná plocha 11 každé křídlové kolejnice 1 je vůči základní rovině srdcovky šikmá, takže vzájemná vzdálenost mezi bočními opěrnými plochami 11 obou křídlových kolejnic se ve směru od pojezdových ploch k patám 12 zmenšuje. Část paty 12 na vnitřní straně každé z křídlových kolejnic 1 je upravena do patní opěrné plochy 14, jak je znázorněno na obr. 2. Výměnný díl 4 obsahuje v tomto příkladě provedení rovinné boční plochy 42., které jsou vzájemně situovány ve stejném úkosu jako boční opěrné plochy 11 křídlových kolejnic 1, na něž dosedají, přičemž každá z rovinných bočních ploch 42 dále úkosem přechází do vnitřní spodní opěrné plochy 43., kterou dosedá na patní opěrnou plochu 14. příslušné křídlové kolejnice 1, jak je znázorněno na obr. 2a a 2b. Z těchto obrázků je také patrné, že příslušná část výměnného dílu 4 nahrazuje odstraněnou část přilehlé hlavy 100 příslušné křídlové kolejnice 1, přičemž současně tvoří tu část pojezdové plochy srdcovky, po níž se odvaluje kolo železničního vozidla v tomto úseku při přechodu z křídlové kolejnice 1 na hlavní hrotovou kolejnici 2 a zpět. Ve střední části ukládací tvarové plochy 40 je výměnný díl 4 opatřen drážkou 44 ♦ Touto drážkou 44 je výměnný díl £ situován na stojině 13 hlavní hrotové kolejnice 2, čímž se dále ztužuje jeho uložení na tělese srdcovky. Proti nežádoucímu uvolnění a zároveň pro další ztužení uložení výměnného dílu 4 na tělese srdcovky je celá soustava v příčném směru sešroubována spojovacími šrouby, jak je znázorněno na obr. 2b.

V jiném příkladě provedení znázorněném na obr. 3, 3a a 3b je v příslušné, výše uvedené, oblasti srdcovky úplně odstraněna jak hlava hlavní hrotové kolejnice 2, tak i hlavy 100 obou křídlových kolejnic 1, takže z těchto původních kolejnic 1 a 2 zůstanou jen pata 21 a stojina 13 hlavní hrotové kolejnice 2 a paty 12 a stojiny 13 obou křídlových kolejnic 1, jak je znázorněno na obr. 3. Horní plochy pat 12 po obou stranách stojiny 13 každé z křídlových kolejnic 1 jsou upraveny pro dosednutí příslušných vnitřních spodních opěrných ploch 43 a vnějších spodních opěrných ploch 43a výměnného dílu 4, jak je znázorněno na obr. 3a a 3b. Výměnný díl 4 v tomto příkladě provedení obsahuje ukládací tvarovou plochu 40, která je opatřena trojicí drážek 44, jimiž je výměnný díl 4 uložen na stojinách 13 křídlových kolejnic 1 a na stojině 13 hlavní hrotové kolejnice 2, jak je znázorněno na obr. 3a a 3b, přičemž je zároveň vnitřními spodními opěrnými plochami 43 a vnějšími spodními opěrnými plochami 43a uložena na příslušných výše uvedených plochách na horní straně pat 12 křídlových kolejnic 1. Výměnný díl 4 tvoří v tomto příkladě provedení v příslušné oblasti srdcovky jak hrot 20 hlavní hrotové kolejnice 2, tak i celé hlavy 100 křídlových kolejnic 1. Horní tvarová plocha .41 výměnného dílu 4 pak tvoří pojezdové plochy hlavní hrotové kolejnice 2, žlábky 10 mezi kolejnicemi 1,2a pojezdové plochy křídlových kolejnic 1. Proti nežádoucímu uvolnění a zároveň pro další ztužení uložení výměnného dílu 4. v srdcovce je celá soustava podobně jako v předchozím příkladě provedení v příčném směru sešroubována, jak je znázorněno na obr. 3b.

Claims (4)

1. NÁROKY NA

   OCHRANU

   1. Výhybková srdcovka obsahující dvojici křídlových kolejnic, hlavní hrotovou kolejnici s hrotem a k ní svým hrotem přiléhající vedlejší hrotovou kolejnici, kde hlavy těchto kolejnic obsahují pojezdové plochy pro kola železničních vozidel, vyznačující se tím, že hrot (20) hlavní hrotové kolejnice (2) a alespoň část hlavy (100) každé z křídlových kolejnic (l)_ř obsahující její pojezdovou plochu, jsou v oblasti mezi místem (R) začátku oddalování vzájemně přilehlých vnitřních stran obou hrotových kolejnic (2) a (3) a hrdlem srdcovky tvořeny výměnným dílem (4).
2. 2. Výhybková srdcovka podle nároku 1, vyznačující se tím, že výměnný díl (4) je tvořen kompaktním tělesem uloženým na stojině (13) alespoň hlavní hrotové kolejnice (2) a alespoň jedné patní opěrné ploše (14) každé křídlové kolejnice (1).
3. 3. Výhybková srdcovka podle nároků la2, vyznačující se tím, že v oblasti mezi místem (R) začátku oddalování vzájemně přilehlých vnitřních stran obou hrotových kolejnic (2) a (3) a hrdlem srdcovky jsou vnitřní části hlav (100) obou křídlových kolejnic (1) tvořeny částí výměnného dílu (4), kde vnější boční plochy výměnného dílu (4) jsou tvořeny bočními opěrnými plochami (42), jimiž výměnný díl (4) přiléhá na opěrné plochy (11) křídlových kolejnic (1).
4. 4. Výhybková srdcovka podle nároků la2, vyznačující se tím, že v oblasti mezi místem (R) začátku oddalování vzájemně přilehlých vnitřních stran obou hrotových kolejnic (2) a (3) a hrdlem srdcovky jsou celé hlavy (100) obou křídlových kolejnic (1) tvořeny částí výměnného dílu (4), který je uložen na stojinách (13) obou křídlových kolejnic (1) a hlavní hrotové kolejnice (2).