FR2501253A1 - SLIDING CUSHION AND ITS USE IN A RAILWAY HANDLING SYSTEM - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention a pour objet un cous-The subject of the present invention is a cousin
sinet de glissement, utilisable notamment dans les slip, which can be used especially in
systèmes d'aiguillage de voies ferrées. railway referral systems.
Les systèmes d'aiguillage de voies ferrées comportent généralement une contre aiguille droite as- sociée à une aiguille courbe et une aiguille droite associée à une contre-aiguille courbe, qui peuvent Railway track systems generally include a straight counter needle associated with a curved needle and a straight needle associated with a curved counter needle which can
être positionnées entre elles de deux façons différen- be positioned between them in two different ways.
tes pour assurer ou non le branchement avec une voie to ensure or not the connection with a lane
de déviation.deviation.
Dans ces systèmes, les aiguilles sont faites de pièces rabotées dans des rails de profils spéciaux qui sont supportés par des coussinets de glissement In these systems, the needles are made of planed pieces in special profile rails that are supported by sliding bearings
fixés sur les traverses supports de la voie ferrée. fixed on the support rails of the railway.
Généralement, ces coussinets sont réalisés en fonte et comportent sur leur semelle inférieure un évidement de dessous pour alléger l'ensemble. Pour permettre le glissement des aiguilles sur le coussinet lors du changement de position de l'aiguillage, les semelles supérieures des coussinets sont lubrifiées par des Generally, these pads are made of cast iron and have on their bottom sole a recess from below to lighten the whole. To allow the needles to slip on the pad during the change of position of the switch, the upper soles of the pads are lubricated by
graisses appropiées.Appropriate fats.
Cependant, les coussinets actuellement uti- However, the pads currently used
lisés ont l'inconvénient de ne pas présenter une ré- have the disadvantage of not presenting a
sistance suffisante à l'érosion. En effet, le film de sufficient resistance to erosion. Indeed, the film
graisse lubrifiante présent sur la surface du coussi- lubricating grease on the surface of the cushion
net peut retenir les poussières qui s'accumulent sur net can retain the dust that accumulates on
la voie, en particulier le sable qui constitue généra- the way, in particular the sand, which generally
lement la couche inférieure du ballast. Lorsque des poussières aussi dures que le sable s'accumulent dans le film de graisse lubrifiante, ceci conduit à une détérioration du système d'aiguillage car les surfaces des aiguilles et/ou des coussinets finissent par être the lower layer of the ballast. When dust as hard as sand accumulates in the lubricating grease film, this leads to a deterioration of the referral system because the surfaces of the needles and / or pads end up being
érodées par ces particules très dures, ce qui est né- eroded by these very hard particles, which is
faste pour le bon fonctionnement de l'aiguillage en raison des risques de grippage qui entraînerait une the operation of the switch because of the risk of seizure which would lead to
immobilisation de l'aiguillage.immobilization of the switch.
Pour éviter cet inconvénient, on a envisagé de former sur la surface des coussinets de glissement un revêtement de matière plastique, par exemple, de To avoid this disadvantage, it has been envisaged to form on the surface of sliding bearings a plastic coating, for example
polytétrafluoroéthylène. Cependant, les résultats ob- polytetrafluoroethylene. However, the results obtained
tenus avec de tels coussinets n'ont pas été satisfai- held with such bearings have not been satisfactory.
sants. La présente invention a précisément pour objet un coussinet de glissement utilisable notamment sants. The present invention specifically relates to a sliding pad that can be used in particular
dans un système d'aiguillage de voie ferrée, qui per- in a railway referral system, which allows
met d'éviter l'inconvénient précité. avoids the above-mentioned drawback.
Le coussinet de glissement selon l'inven- The sliding pad according to the invention
tion se caractérise en ce qu'il comprend une surface is characterized in that it includes a surface
de glissement réalisée en matériau céramique. slip made of ceramic material.
Selon un premier mode de réalisation de ce According to a first embodiment of this
coussinet, celui-ci comprend un support muni d'un évi- cushion, it comprises a support provided with an
dement et une pièce en matériau céramique fixée dans ledit évidement de façon à constituer ladite surface and a piece of ceramic material fixed in said recess so as to constitute said surface
de glissement.slip.
Selon un second mode de réalisation de ce According to a second embodiment of this
coussinet, celui-ci comprend un support muni d'un évi- cushion, it comprises a support provided with an
dement et une pluralité de pièces en matériau cérami- and a plurality of pieces of ceramic material
que fixées dans ledit évidement de façon à constituer fixed in said recess so as to constitute
ladite surface de glissement.said sliding surface.
De préférence, dans ce second mode de réali- Preferably, in this second embodiment of
sation, les pièces en matériau céramique ont des bords arrondis pour faciliter le glissement au niveau de la ceramic parts have rounded edges to facilitate sliding at the
-30 jonction entre deux pièces.-30 junction between two pieces.
Selon l'invention, le matériau céramique est un matériau très dur, qui avantageusement résiste According to the invention, the ceramic material is a very hard material, which advantageously resists
de plus à la compression et à la corrosion atmosphéri- in addition to compression and atmospheric corrosion
que.than.
A titre d'exemples de matériaux suscepti- As examples of potential materials
bles d'être utilisés, on peut citer les oxydes tels que l'alumine, l'oxyde de zirconium, les oxydés de terres rares et le corindon, les nitrures tels que le oxides such as alumina, zirconium oxide, rare earth oxides and corundum, nitrides such as
nitrure de bore et le nitrure de silicium, et les car- boron nitride and silicon nitride, and
bures tels que le carbure de silicium et le carbure de bore. Avantageusement, pour les aiguillages de voie ferrée, on utilise de l'alumine de haute dureté qui résiste bien à la compression. En effet, dans cette application, les coussinets doivent supporter such as silicon carbide and boron carbide. Advantageously, for railroad switches, high hardness alumina is used which resists compression. Indeed, in this application, the pads must support
des pressions très importantes qui peuvent aller jus- very significant pressures that can go as far as
qu'à 150 bars dans la zone amincie des aiguilles lors- than 150 bars in the thinned zone of the needles
que ces dernières sont chargées à 10 tonnes par roue. that the latter are loaded at 10 tons per wheel.
L'invention a également pour objet un systè- The invention also relates to a system
me d'aiguillage de voies ferrées comportant une con- routing system with
tre-aiguille droite associée à une aiguille courbe, une contre-aiguille courbe associée à une aiguille droite, une première série de coussinets de glissement pour supporter la contre-aiguille droite et l'aiguille straight needle stitch associated with a curved needle, a curved counter-needle associated with a straight needle, a first series of sliding bearings for supporting the right counter-needle and the needle
courbe et une deuxième série de coussinets de glisse- curve and a second series of glide pads
ment pour supporter l'aiguille droite et la contre- to support the right needle and counter
aiguille courbe, caractérisé en ce que les surfaces de glissement des coussinets de la première et de la deuxième séries sont réalisées en matériau céramique, lesdites surfaces ayant des dimensions telles que les curved needle, characterized in that the sliding surfaces of the bearings of the first and second series are made of ceramic material, said surfaces having dimensions such that the
aiguilles soient toujours en appui sur lesdites surfa- needles are always supported on said surfaces
ces lors du fonctionnement de l'aiguillage. these during the operation of the switch.
Avantageusement, chaque coussinet de la première ou de la deuxième série comporte un support métallique sur lequel est fixée la contre-aiguille droite ou la contre-aiguille courbe, ledit support étant muni d'un évidement dans lequel sont fixées une pluralité de pièces en matériau céramique disposées de Advantageously, each pad of the first or second series comprises a metal support on which is fixed the right counter-needle or the curved counter-needle, said support being provided with a recess in which are fixed a plurality of pieces of material ceramic arranged
façon à former la surface de glissement dudit coussi- to form the sliding surface of said cushion
net. Selon une variante de réalisation du système d'aiguillage de l'invention, l'aiguille courbe et net. According to an alternative embodiment of the switching system of the invention, the needle curves and
l'aiguille droite comprennent également des inclu- the right needle also include
sions de matériau céramique affleurant sur leurs sur- ceramic material flush with their sur-
faces qui sont en contact avec les coussinets de glis- faces that are in contact with the sliding bearings
sement. Selon cette variante, on peut encore amélio- rer les caractéristiques de fiabilité et de sécurité ment. According to this variant, the reliability and safety characteristics can be further improved.
de fonctionnement de l'aiguillage en utilisant un cou- operation of the switch using a
ple de matériaux céramiques choisis de façon à dimi- ceramic materials chosen so as to reduce the
nuer le coefficient de frottement.reduce the coefficient of friction.
Dans ce cas, on peut utiliser, par exemple, de l'alumine pour réaliser les surfaces de glissement des coussinets et réaliser les inclusions en matériau In this case, it is possible to use, for example, alumina for producing the sliding surfaces of the bearings and to make the inclusions of material
différent, par exemple en titanate d'aluminium. different, for example aluminum titanate.
D'autres caractéristiques et avantages de Other features and benefits of
l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la des- the invention will become more apparent on reading the
cription qui suit donnée bien entendu à titre illus- following description given, of course, as an illustration
tratif et non limitatif, en référence au dessin annexé sur lequel: process and not limiting, with reference to the appended drawing in which:
- la figure 1 est une vue de dessus d'un système d'ai- FIG. 1 is a view from above of a system of
guillage, - la figure 2 est une représentation schématique en trimming, - Figure 2 is a schematic representation in
perspective d'un coussinet de glissement selon l'in- perspective of a sliding pad according to the
vention, - la figure 3 est une vue de dessous de l'aiguille représentée sur la figure 2, FIG. 3 is a bottom view of the needle shown in FIG.
- la figure 4 illustre un mode de réalisation du cous- FIG. 4 illustrates an embodiment of the
sinet de l'invention, et - la figure 5 illustre un autre mode de réalisation du sinet of the invention, and - Figure 5 illustrates another embodiment of the invention.
coussinet de l'invention.pad of the invention.
Sur la figure 1, on a représenté une voie In Figure 1, there is shown a path
ferrée et le système d'aiguillage A qui lui est asso- railway and the A switching system associated with it
cié. Avant l'aiguillage A, la voie ferrée est consti- ted. Before switch A, the railway is
tuée de deux rails 1 et 3 qui sont fixés sur des tra- killed by two rails 1 and 3 which are fixed on
verses 5 par l'intermédiaire de dispositifs de fixa- 5 by means of fixing devices
tion munis de tire-fonds 7. Le système d'aiguillage A qui suit comprend une contre-aiguille droite 11, une aiguille courbe 13, une contreaiguille courbe 15 et 7. The following switch system A includes a straight counter-needle 11, a curved needle 13, a curved contrail needle 15, and
une aiguille droite 17. Dans la partie de l'aiguilla- a straight needle 17. In the part of the
ge, les contre-aiguilles droite et courbe sont fixées respectivement sur une première série et une seconde série de coussinets de glissement 19, eux-mêmes fixés ge, the right and curved counter-needles are respectively fixed on a first series and a second series of sliding bearings 19, themselves fixed
par des tire-fonds sur les traverses 5 de la voie fer- by bolts on the sleepers of the railway line
rée. Les aiguilles 13 et 17 sont supportées respecti- SOE. Needles 13 and 17 are supported respectively
vement par la première et la deuxième séries de cous- by the first and second series of cousins
sinets de glissement 19, et elles peuvent être dépla- slip patterns 19, and they can be moved
cées entre une première position dans laquelle l'ai- between a first position in which the
guille 13 est en contact avec la contre-aiguille 11 guille 13 is in contact with the counter needle 11
tandis que l'aiguille 17 est écartée de la contre- while the needle 17 is removed from the counter
aiguille 15, à une seconde position (représentée en pointillés sur le dessin) dans laquelle l'aiguille needle 15, at a second position (shown in dashed lines in the drawing) in which the needle
droite 17 est en contact avec la contre-aiguille cour- 17 is in contact with the counter needle
be 15 tandis que l'aiguille 13 est écartée de la con- be 15 while the needle 13 is removed from the con-
tre-aiguille droite 11. Ce déplacement est obtenu au right hand needle 11. This displacement is obtained at
moyen d'un dispositif de manoeuvre comportant un mo- means of a maneuvering device comprising a
teur 21 qui actionne la tige de manoeuvre 23 associée 21 which actuates the associated operating rod 23
à la tringle d'écartement 25.to the spacer rod 25.
Après le système d'aiguillage, chaque cou- After the referral system, each
ple de rails qui constitue la voie principale I et la déviation II, est de nouveau fixé sur les traverses 5 full of rails which constitutes the main track I and the deviation II, is again fixed on the sleepers 5
par des dispositifs à tire-fonds 7. by means of lag bolts 7.
Comme on peut le voir sur la figure 2, cha- As can be seen in Figure 2, each
que coussinet de glissement 19 supporte une contre ai- that sliding pad 19 supports a counter against
guille et l'aiguille qui lui est associée, par exemple guille and the needle associated with it, for example
la contre-aiguille droite 11 et l'aiguille courbe 13. the right counter-needle 11 and the curved needle 13.
La contre-aiguille 11 est rendue solidaire du coussi- The counter-needle 11 is secured to the cushion
net de glissement par un dispositif approprié tel que 31, tandis que l'aiguille 13 peut se déplacer sur le net slip by a suitable device such as 31, while the needle 13 can move on the
coussinet 19 entre deux positions extrêmes. La contre- pad 19 between two extreme positions. The counter
aiguille 11 comprend comme le rail 1 une partie supé- needle 11 comprises, like the rail 1, an upper part
rieure en forme de champignon lla qui supporte le contact de la roue, une partie médiane amincie llb qui constitue l'âme, et une partie inférieure élargie ilc qui constitue le patin utilisé pour la fixation du rail sur les traverses. De même, l'aiguille comprend une partie supérieure 13a dont l'épaisseur augmente progressivement et régulièrement à partir de son point mushroom-shaped lla which supports the contact of the wheel, a thinned middle portion llb which constitutes the core, and an enlarged lower portion ilc which constitutes the pad used for fixing the rail on the sleepers. Similarly, the needle comprises an upper portion 13a whose thickness increases gradually and regularly from its point
de contact avec la contre-aiguille qui lui est asso- contact with the counter needle which is associated with
ciée, une partie médiane 13b et une partie inférieure a middle part 13b and a lower part
en forme de patin 13c.skate-shaped 13c.
Dans les dispositifs de l'art antérieur, les coussinets de glissement 19 étaient réalisés en acier In the devices of the prior art, the sliding bearings 19 were made of steel
et munis de films de graisse lubrifiante sur leur sur- and provided with lubricating grease films on their
face 19a pour favoriser le glissement des aiguilles telles que 13 sur les coussinets 19. Cependant, étant donné que le film de lubrifiant pouvait retenir des poussières, en particulier du sable, on obtenait au 19a to facilitate the sliding of the needles such as 13 on the bearings 19. However, since the film of lubricant could retain dust, especially sand, was obtained at
bout d'un certain temps de fonctionnement une détério- after a certain period of operation a deterioration
ration de la surface supérieure du coussinet et/ou de la semelle de l'aiguille, ce qui pouvait entraîner un the upper surface of the pad and / or the sole of the needle, which could lead to
grippage et une immobilisation du système d'aiguilla- seizure and immobilization of the
ge.ge.
Selon l'invention, on évite cet inconvé- According to the invention, this disadvantage is avoided.
nient en modifiant au moins la surface supérieure l9a des coussinets de glissement 19. Dans ce but, chaque coussinet de glissement 19 comprend une surface de glissement 20 réalisée en matériau céramique, par by means of at least one modification of the upper surface 19a of the sliding bearings 19. For this purpose, each sliding bearing 19 comprises a sliding surface 20 made of ceramic material, for example
exemple en alumine de grande dureté. example in alumina of great hardness.
Ainsi, on peut obtenir un faible coefficient de frottement sans utiliser une couche intermédiaire de lubrifiant et éviter de ce fait les problèmes Thus, a low coefficient of friction can be obtained without using an intermediate layer of lubricant and thereby avoid problems
d'érosion liés à l'emploi de lubrifiant et pouvant en- erosion related to the use of lubricant and
tra;ner un grippage du système d'aiguillage. Traversing a seizure of the switch system.
De plus, le fait de diminuer le coefficient de frottement permet d'utiliser une énergie moindre pour déplacer les aiguilles entre leurs deux positions extrêmes. Selon l'invention, on peut aussi utiliser une couche de lubrifiant entre la surface du coussinet et la surface de l'aiguille mobile pour améliorer le glissement. En effet, compte tenu de la dureté de la surface de glissement en céramique, on évite les pro- In addition, the fact of reducing the coefficient of friction makes it possible to use less energy to move the needles between their two extreme positions. According to the invention, a layer of lubricant can also be used between the surface of the pad and the surface of the moving needle to improve sliding. Indeed, given the hardness of the ceramic sliding surface, it avoids the
blèmes de grippage susceptibles de se produire en rai- problems of seizure likely to occur
son de l'ancrage de particules minérales dans le film sound of anchoring mineral particles in the film
de lubrifiant.of lubricant.
Selon une variante de réalisation du système According to an alternative embodiment of the system
d'aiguillage de l'invention, les aiguilles compren- of the invention, the needles comprise
nent elles aussi des inclusions de matériau céramique affleurant sur leurs surfaces destinées à venir en they also include inclusions of ceramic material flush with their surfaces intended to come into
contact avec les coussinets de glissement 19. contact with sliding bearings 19.
Cette variante de réalisation est représen- This variant embodiment is
tée sur la figure 3 qui est une vue de dessous de l'aiguille 13 de la figure 2. Sur cette figure, on voit que la semelle 13c de la partie inférieure ou patin de l'aiguille 13 comprend un évidement 14 à l'intérieur duquel est fixée une pièce en céramique 3 is a view from below of the needle 13 of FIG. 2. In this figure, it can be seen that the sole 13c of the lower part or shoe of the needle 13 comprises a recess 14 on the inside. of which is fixed a ceramic piece
22, de haute dureté.22, high hardness.
Dans ce cas, on- utilise de préférence pour In this case, it is preferable to use
la pièce 22 un autre matériau céramique que celui uti- the piece 22 another ceramic material than the one used
lisé pour la pièce 20 afin de diminuer encore le coef- for part 20 to further reduce the coef-
ficient de frottement, par exemple, on peut utiliser du titanate d'aluminium pour la pièce 22 lorsque la surface d'appui 20 du coussinet de glissement est friction, for example, aluminum titanate can be used for the workpiece 22 when the bearing surface 20 of the sliding bearing is
réalisée en alumine.made of alumina.
Bien que sur ce dessin on ait représenté un seul évidement et une seule pièce en céramique, il va de soi que la semelle 13c de l'aiguille 13 comprend une pluralité d'évidements 14, ces évidements étant effectués au niveau des coussinets de glissement 19 et Although in this drawing there is shown a single recess and a single ceramic part, it goes without saying that the sole 13c of the needle 13 comprises a plurality of recesses 14, these recesses being made at the sliding bearings 19 and
comportant chacun une pièce de matériau céramique 22. each having a piece of ceramic material 22.
Toutefois, il est à noter que le fait de modifier les aiguilles par des insertions de céramique pose certains problèmes pour conserver les propriétés However, it should be noted that the modification of the needles by ceramic inserts poses certain problems to preserve the properties
mécaniques des parties mobiles des rails d'aiguillage. mechanical parts of the moving parts of the switch rails.
Aussi, il est généralement préférable de ne pas modi- Also, it is generally best not to modify
fier le profil des aiguilles en créant des évidements dans leurs semelles. Afin d'éviter ces évidements, on peut coller directement les éléments en céramique sur proud profile of the needles by creating recesses in their soles. In order to avoid these recesses, the ceramic elements can be glued directly onto
la semelle des aiguilles.the sole of the needles.
Le coussinet de glissement 19 représenté sur The sliding pad 19 shown in
la figure 2 peut être obtenu de la façon suivante. Figure 2 can be obtained as follows.
On forme un évidement à la partie supérieure d'un coussinet 19 réalisé en acier, puis on dispose A recess is formed at the upper part of a pad 19 made of steel, and then
dans le fond de l'évidement des fils en matière plas- in the bottom of the recess of the son in plastic material
tique, par exemple des fils de nylon. On prépare sépa- tick, for example nylon threads. We prepare sepa-
rément une pièce en matériau céramique, par exemple en alumine ayant une forme qui correspond sensiblement à celle de l'évidement, puis on introduit une certaine rély a piece of ceramic material, for example alumina having a shape that corresponds substantially to that of the recess, then introduced some
quantité de colle constituée par exemple par une rési- quantity of glue constituted for example by a residence
ne époxyde au centre de l'évidement, et on met en pla- epoxy in the center of the recess, and
ce. la pièce en céramique dans l'évidement en la com- this. the ceramic piece in the recess in the
primant pour assurer son collage au moyen de la résine époxyde. priming to ensure its bonding by means of the epoxy resin.
On précise que les fils de nylon sont desti- It is specified that nylon threads are intended
nés à favoriser l'étalement de la colle sur toute la surface de l'évidement, ce qui permet d'assurer ainsi un bon collage de la pièce en céramique. Dans ce but, to promote the spreading of the adhesive over the entire surface of the recess, which ensures a good bonding of the ceramic part. For this reason,
ces fils ont généralement une épaisseur de 5/10 de mm. these threads are generally 5/10 mm thick.
Les inclusions de matériau céramique dans l'aiguille 13 peuvent être réalisées de la même façon après avoir pratiqué des évidements dans la semelle The inclusions of ceramic material in the needle 13 can be made in the same way after having made recesses in the soleplate
13c de l'aiguille 13.13c of the needle 13.
Bien que dans ces deux exemples on ait il- Although in these two examples we have
lustré la mise en place d'une seule pièce en céramique dans les évidements correspondants, on peut utiliser plusieurs pièces en céramique par évidement comme cela polished the establishment of a single piece of ceramic in the corresponding recesses, we can use several ceramic pieces by recess like this
est représenté sur les figures 4 et 5. is shown in Figures 4 and 5.
Dans le cas de la figure 4 qui représente un autre mode de réalisation du coussinet 19, celui-ci comprend également un support de forme appropriée pour In the case of Figure 4 which shows another embodiment of the pad 19, it also comprises a support of appropriate shape for
assurer la fixation de la contre-aiguille, et ce sup- secure the attachment of the counter-needle, and this
port est muni d'un évidement dans lequel sont fixées deux plaquettes en céramique 20a et 20b disposées de façon telle que la jonction entre les plaquette port is provided with a recess in which are fixed two ceramic plates 20a and 20b arranged so that the junction between the wafer
s'étende selon une direction parallèle au sens de dé- extends in a direction parallel to the direction of de-
placement de l'aiguille entre ses deux positions ex- placement of the needle between its two ex-
trêmes. De la sorte on évite les problèmes de glisse- treme. In this way we avoid the problems of sliding
ment de l'aiguille, qui pourraient se poser au niveau the needle, which could be
de la jonction entre deux plaquettes. of the junction between two platelets.
Cependant, comme représenté sur la figure 5, on peut disposer les plaquettes de céramique de façon However, as shown in FIG. 5, the ceramic plates can be arranged in a
différente, par exemple avec des jonctions entre pla- different, for example with junctions between
quettes s'étendant selon des directions perpendicu- extending in perpendicular directions
laires au sens de déplacement de l'aiguille. Toute- in the direction of movement of the needle. Toute-
fois, il est préférable dans ce cas, d'utiliser des plaquettes 20a, 20b... dont les bords sont arrondis au niveau des jonctions entre plaquettes successives afin d'éviter les problèmes de glissement qui pourraient se poser en raison d'une différence d'épaisseur entre it is preferable in this case to use plates 20a, 20b ... whose edges are rounded at the level of the junctions between successive plates in order to avoid the problems of sliding that might arise due to a difference thick between
deux plaquettes consécutives.two consecutive pads.
Lorsque les coussinets comprennent plu- When the pads have more than one
sieurs plaquettes en céramique, ils peuvent être réa- ceramic plates, they can be
lisés de la même façon que les coussinets comportant une seule plaquette en assemblant les plaquettes dans l'évidement muni de fils en matière plastique et de in the same way as the pads having a single plate by assembling the pads in the recess provided with plastic son and
colle, et en comprimant ensuite l'ensemble. glue, and then compressing the whole.
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