ES2278244T3 - Dispositivo para probar una pieza central de cambio de via. - Google Patents

Dispositivo para probar una pieza central de cambio de via. Download PDF

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Abstract

Dispositivo para probar una pieza central de cambio de vía en condiciones de uso, que se corresponden con aquellas de una pieza central de un cambio de vías instalada en la red de vías, caracterizado porque el dispositivo de ensayo presenta un segmento de vías que se utiliza como cuerpo de ensayo (1), en cuyo cabezal de vía se produjo un contorno de la pieza central reducido en escala geométrica.

Description

Dispositivo para probar una pieza central de cambio de vía.
La invención se refiere a un dispositivo para probar una pieza central de cambio de vía en condiciones de uso que se corresponden con aquellas de una pieza central de un cambio de vías instalada en la red de vías, de acuerdo con el concepto general de la reivindicación 4.
En el documento WO 00/70148 A, se revela un dispositivo de este tipo, en el que propusieron varios sensores montados en un vagón para el registro de daños en las vías.
La red de vías de la empresa de ferrocarril Deutsche Bahn AG dispone aproximadamente 90.000 cambios de vías. En relación con otros elementos de la ruta de traslado, estos cambios de vía están sometidos a una solicitación de desgaste especialmente elevada. En especial al sobrepasar el cambio de vía en el sentido agudo -en los círculos especializados se entiende por ello el sobrepaso del cambio de vía desde el principio de la aguja de cambio- al deslizarse las ruedas del vehículo sobre rieles por encima de la pieza central, se producen de modo espontáneo elevadas fuerzas normales y transversales estáticas y dinámicas. Al avanzar el desgaste se forma una diferencia de altura entre la superficie de marcha del riel de ala respecto de la superficie de marcha de la pieza central. A causa de ello, a su vez aumento la solicitación del impacto. Además se producen fenómenos de deslizamiento debido a las diferencias de los radios de rodadura en ambas ruedas de un juego de ruedas de un vehículo, lo que también fomenta el desgaste. Por lo tanto, no es sorpresivo, que las piezas centrales ya presentan las primeras señales de desgaste después de soportar cargar de aproximadamente 3,6 millones de toneladas (ello equivale con una carga promedio de 75.000 toneladas de carga/día, a una vida útil de sólo alrededor de 3,5 meses). Después de haber estado colocadas sólo 4 años, deben reemplazarse muchas piezas centrales debido al desgaste producido. Por esa razón, es objeto declarado de la investigación de las estructuras superiores optimizar la conformación del material como también la conformación constructiva de sistemas de agujas de cambio de vías.
A fin de preparar series de ensayos de elevado costo e insumo de tiempo a realizarse en agujas de cambios de vías verdaderas que se instalan en la red de vías, se aspira por lo tanto a analizar o bien optimizar la mayor cantidad de parámetros en ensayos de laboratorio. Pero, para ello, aún falta aclarar en su mayor parte el aspecto de la solicitación para tales ensayos modelo.
Por lo tanto, la invención se basa en la tarea de desarrollar un dispositivo para probar una pieza central de cambio de vía en condiciones de uso, que se corresponden con aquellas de una pieza central de un cambio de vías instalada en la red de vías, las que aporten datos respecto de la vida útil de definidos conjuntos de materiales para las vías/ruedas. En los círculos técnicos hasta ahora se desconoce especialmente que influencia ejercen las escalas geométricas, las magnitudes de carga, así como los ciclos de solicitación, sobre los resultados de series de ensayos basadas en modelos.
Este objeto se resuelve según la invención en conjunción con el concepto general de la reivindicación 1, en que el dispositivo de ensayo presenta un segmento de vías que se utiliza como cuerpo de ensayo, en cuyo cabezal de vía se produjo un contorno de la pieza central reducido en escala geométrica. De ese modo, se puede probar de un modo sencillo en el dispositivo, un material previsto para utilizar en la pieza central de cambio de vía, en condiciones de uso simuladas y someterse a un análisis con aporte de datos respecto del comportamiento de desgaste.
Se prevé en un complemento adecuado de la idea de la invención que en el área del contorno de la pieza central realizado en el cabezal de vía se incluye una hendidura o ranura de separación completada con una costura de soldadura. De ese modo es posible que también los materiales adicionales para soldadura, que son utilizados durante soldaduras de aplicación realizadas durante tareas de reparaciones o también soldaduras de unión -por ejemplo en piezas centrales que son unidas mediante soldaduras de rayo de electrones a partir de vías ensambladas- que se utilizan en las piezas centrales, sean sometidos a un análisis exhaustivo respecto de su comportamiento de desgaste, su resistencia de uso, así como respecto de la resistencia de flujo. Asimismo también pueden evaluarse todos los demás aspectos metalográficos y físicos metálicos de un procesamiento técnico de soldadura. A este fin, durante la verificación de soldaduras de aplicación, en el cabezal de vía del cuerpo de ensayo en el área del contorno de la pieza central, de preferencia se realiza el fresado de una ranura longitudinal que parte de la punta de la pieza central y es paralela al borde de avance del riel. Esta escotadura luego se completa con material de soldadura, al que se agregó el material adicional de soldadura a verificarse, y luego se perfila.
En las subreivindicaciones se indican otras conformaciones útiles del dispositivo según la invención.
Es especialmente ventajoso cuando el dispositivo de la invención presenta un cuerpo rodante, que al inducirse una fuerza perpendicular rueda sobre el segmento de vía, y el que se realizó en forma de una rueda de ferrocarril, cuyas medidas geométricas en el perfil transversal presentan la misma reducción en escala que el contorno de la pieza central realizado en el segmento de vía.
Se previó de preferencia que la fuerza perpendicular a inducirse durante el proceso de rodado se ubique en una escala de la mitad de la fuerza perpendicular que se produce en el objeto real. En complejas series de ensayos pudo determinarse que con esta regulación, las tensiones de contacto se mantienen de modo similar en el modelo y en el original.
Se propone además que una propulsión por manivela genere el movimiento perpendicular horizontal necesario para el proceso de rodado en un dispositivo que aloja el segmento de vía. Ello ayuda a lograr una conformación de construcción sencilla y economizadora de espacio del dispositivo de la invención.
La idea de la invención se visualiza en el siguiente ejemplo de realización. Se muestra en una representación del principio:
Figura 1 representación esquemática y cinemática del dispositivo de ensayo
Figura 2 representación esquemática de un cambio de vía de ferrocarril con el área de la pieza central marcada
Figura 3 representación esquemática del contorno de la pieza central fresado en la cabeza del segmento de vías (vista de planta sobre un segmento de
vía)
Figura 4 representación en sección transversal del segmento de vía en el área de la pieza central marcada
El dispositivo del banco de prueba se compone de un segmento de vía recto, cuya superficie de avance se ajustó en el plano horizontal y el que se ubica con movilidad axial en el sentido longitudinal de la vía. Este segmento de vía conforma el elemento de prueba a analizar, utilizándose en el transcurso de la serie completa de ensayos, distintos segmentos de vías de diferentes materiales, cuya adecuación se determinó de antemano sobre la base de evaluaciones teóricas, analizándose sus propiedades de desgaste. El objetivo es aquí la clasificación de los materiales que pueden utilizarse para las piezas centrales. En el cabezal del segmento de vías se fresó el contorno reducido en una escala de 2:1, de una pieza central rígida (véase Figura 3).
El segmento de vía (1) se colocó en sentido vertical por debajo de un cuerpo de rodado (2) que gira libremente alrededor del eje de la rueda. Este cuerpo de rodado se realizó respecto de su contorno como una rueda convencional de vehículo de sobre rieles. Mientras que el diámetro de la rueda presenta asimismo las medidas de una rueda estándar de un vehículo sobre rieles (aproximadamente 920 mm) sus medidas en el sentido del corte transversal (es decir, las medidas del perfil transversal) se realizaron reducidas en el factor 2 respecto de las medidas de una rueda estándar de un vehículo sobre rieles. Los valores característicos del material del cuerpo de rodados deben considerarse cumplidas de acuerdo con las directivas europeas y nacionales que rigen para vehículos sobre ruedas, y no pueden variarse, dado que en la operación de los ferrocarriles debe mantenerse garantizado el uso generoso de material rodante a nivel europeo.
El segmento de vía (1) además se colocó sobre un carro de alojamiento (3) horizontal ubicado sobre rodillos, que es propulsado mecánicamente mediante una propulsión por manivela (4) y que realiza movimientos cíclicos en el sentido del eje longitudinal de la vía.
El cuerpo de rodado se carga con una fuerza perpendicular de alrededor de 108 kN (o bien 11 t) y a causa de ello, durante los movimientos horizontales cíclicos del carro de alojamiento (3) es presionado sobre el segmento de vía (1) con el contorno de la pieza central realizada en el mismo. Allí pudo observarse, que existe un movimiento relativo de la rueda (2) respecto del segmento de vía (1) (deslizamiento) de 0,05%.
En las series de ensayos realizados también pudo comprobarse, que la velocidad de propulsión del carro de alojamiento (3) sólo afecta de modo insignificante la capacidad de transmisión de los resultados del ensayo a las condiciones reales. Al comienzo de cada ciclo de ensayo se determinan los valores de dureza del conjunto rueda/vía, produciéndose la reducción de los valores de medición en la rueda en tres posiciones desplazadas en un ángulo de 120° una de otra en el perímetro de la rueda. La medición en el segmento de vía se realiza en puntos de medición en el perfil transversal, dado que debido a la conformación geométrica no puede realizarse una medición en la superficie de la pieza central. A fin de poder brindar datos respecto del inicio de un daño o bien una deformación, se registra además la cantidad de procesos de rodado. Para una evaluación posterior de la evolución del daño, se realizan mediciones geométricas de piezas centrales y rieles en ala en el área de transición. Estas mediciones permiten conocer datos de la deformación de material. Los daños que se producen de ese modo con carga constante, en el segmento de vía (1) permiten brindar -teniendo en cuenta las toneladas de carga-soportadas- una información confiable sobre la capacidad de uso del material en una serie de ensayos posterior realizada en el objeto real.
Lista de referencias
1
segmento de vía
2
cuerpo de rodado
3
carro de alojamiento para segmento de vía
4
propulsión por manivela

Claims (6)

1. Dispositivo para probar una pieza central de cambio de vía en condiciones de uso, que se corresponden con aquellas de una pieza central de un cambio de vías instalada en la red de vías, caracterizado porque el dispositivo de ensayo presenta un segmento de vías que se utiliza como cuerpo de ensayo (1), en cuyo cabezal de vía se produjo un contorno de la pieza central reducido en escala geométri-
ca.
2. Dispositivo para probar una pieza central de cambio de vía de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque en el área del contorno de la pieza central realizado en el cabezal de vía se incluyó una hendidura o ranura de separación completada con una costura de soldadura.
3. Dispositivo para probar una pieza central de cambio de vía de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el dispositivo presenta un cuerpo rodante (2), que al inducir una fuerza perpendicular rueda sobre el contorno de la pieza central del segmento de vía (1).
4. Dispositivo para probar una pieza central de cambio de vía de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque el cuerpo rodante (2) se realizó en forma de una rueda de ferrocarril, cuyas medidas geométricas en el perfil transversal presentan la misma reducción en escala que el contorno de la pieza central realizado en el segmento de vías (1).
5. Dispositivo para probar una pieza central de cambio de vía de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la fuerza inducida durante el proceso de rodadura se ubica en una escala de la mitad de la fuerza perpendicular que se produce en el objeto real.
6. Dispositivo para probar una pieza central de cambio de vía de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque una propulsión por manivela (4) produce el movimiento relativo horizontal necesario para el proceso de rodadura en un dispositivo (3) que aloja el segmento de vía.
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