PL183779B1 - Sposób wytwarzania docisku szynowego - Google Patents

Abstract

1. Sposób wytwarzania docisku szyno- wego, do m ocowania szyny do lezacej pod nia plyty szynowej lub sciagu szynowego, przy czym docisk zawiera czesc podstawowa, przy- stosowana do wkladania do wciecia w plycie szynowej lub w sciagu szynowym, albo w urzadzeniu kotwiacym zabezpieczajacym plyte szynowa lub sciag szynowy, oraz zawiera pare równoleglych czlonów, które rozciagaja sie z czesci podstawowej do czesci wspólpra- cujacej z szyna, przy czym czlony równolegle sa zakrzywione tak, ze czesc wspólpracujaca z szyna lezy w poblizu czesci podstawowej, znam ienny tym, ze najpierw formuje sie m ate- rial wstepny przez zagiecie na dlugosci preta materialu, w celu utworzenia pary odnóg, po czym prasuje sie m aterial wstepny dla splasz- czenia lub redukcji grubosci preta materialu wstepnego formujac wytloczke w stepna (11), a nastepnie odksztalca sie wytloczke wstepna (11) formujac docisk (13). FIG. 1 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania docisku szynowego. Ten wynalazek dotyczy wytwarzania elastycznych docisków szynowych używanych w układach mocowania szyn, a w szczególności, chociaż nie wyłącznie, dotyczy sposobu wytwarzania docisków szynowych takiego rodzaju, które są nakładane na szyny pod kątami prostymi.

Elastyczny docisk szynowy został opisany w dokumencie US Patent 4,313,563 (Young). Docisk ten został zaprojektowany do stosowania razem z wykonywanym na specjalne zamówienie progiem, do którego podstawa elastycznego docisku szynowego jest wkładana.

Dlatego jest pożądana produkcja takich docisków sposobem, który może zapobiec występowaniu wtrąceń w punktach wysokich naprężeń docisku.

Zgodnie z niniejszym wynalazkiem, został opracowany sposób wytwarzania docisku szynowego do mocowania szyny do leżącej pod nią płyty szynowej lub ściągu szynowego, przy czym docisk zawiera część podstawową, przystosowaną do wkładania do wcięcia w płycie szynowej lub w ściągu szynowym, albo w urządzeniu kotwiącym zabezpieczającym płytę szynową lub ściąg szynowy, oraz parę równoległych członów, które rozciągają się z części podstawowej do części współpracującej z szyną, przy czym człony równoległe są zakrzywione tak, że część współpracująca z szyną leży w pobliżu części podstawowej charakteryzuje się tym, że najpierw formuje się materiał wstępny przez zagięcie na długości pręta materiału wstępnego, w celu utworzenia pary odnóg, po czym prasuje się materiał wstępny dla spłaszczenia i/lub redukcji grubości pręta materiału wstępnego formując wytłoczkę wstępną, a formując docisk.

183 779

Brane wcześniej pod uwagę sposoby przeznaczone dla produkcji docisku szynowego, typu opisanego w dokumencie US 4,313,563 także są obciążone takimi niedogodnościami jak to, że docisk musi być poddawany operacji kalibrowania by zapobiec nadmiernej koncentracji naprężeń, powstających w obrębie ostrych naroży powstałych w procesie wykrawania na prasie. W dodatku, brane wcześniej pod uwagę sposoby wytwarzania wymagały by uformowany docisk był poddawany operacji wstępnego podginania, w której docisk jest przeginany, w celu wywołania trwałego odkształcenia jego kształtu i korzystnego wstępnego rozkładu naprężeń w docisku.

Sposób według niniejszego wynalazku może zapobiec potrzebie takiej operacji kalibrowania i/lub podginania, jeżeli pręt wyjściowy jest okrągły, a materiał wstępny jest tak prasowany, że wytłoczka wstępna posiada zaokrąglone krawędzie.

Przedmiot wynalazku zostanie uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 do 5 przedstawiają zabiegi we wcześniej branym pod uwagę sposobie, przeznaczonym do wytwarzania elastycznego docisku szynowego, należącym do stanu techniki, fig. 6 do 10 - zabiegi zawarte w sposobie według niniejszego wynalazku, fig. 11 - wykrój wstępny stosowany we wcześniej branym pod uwagę sposobie według fig. 1 do 5; fig. 12 jest widokiem bocznym docisku wytworzonego według sposobu z fig. 1 do 5; fig. 13 - perspektywicznym widokiem materiału wstępnego używanego w sposobie według niniejszego wynalazku; fig. 14 - perspektywicznym widokiem odkuwki wstępnej zgodnie ze sposobem według niniejszego wynalazku.

Zabiegi wcześniej branego pod uwagę sposobu wytwarzania elastycznego docisku szynowego są pokazane na figurach od 1 do 5. Produkcja według tego sposobu zaczyna się od wykonania prostokątnego wykroju wstępnego 1 (fig. 1). Wykrój wstępny powinien być normalnie formowany ze stali.

Prostokątny wykrój wstępny jest następnie rozcinany na dwa, wykroje 2 (fig. 2) w kształcie litery U. Każdy wykrój 2 w kształcie litery U tworzy podstawowy kształt wstępny do wykonania docisku szynowego.

Wykrój 2 w kształcie litery U jest obcinany na długości, a ostre krawędzie są kalibrowane w celu ich zaokrąglenia (fig. 3). Operacje obcinania i kalibrowania krawędzi są zazwyczaj wykonywane na gorąco. Zaokrąglanie krawędzi przez operację kalibrowania jest niezbędne dla uniknięcia nadmiernego spiętrzenia naprężeń w gotowym docisku.

Kalibrowanie jest właściwym zabiegiem, którym się próbuje polepszyć kształt zaostrzonych krawędzi, zbliżając je do tych, które normalnie towarzyszą gorąco walcowanej stali. Zabieg ten przeprowadza się zwykle na mocnych prasach pracujących z parą matryc. Nieobrobiony wykrój jest układany w matrycach i ściskany do ukształtowania się okrągłych krawędzi na wykroju. Jest to operacja krytyczna dla okresu użytkowania sprężystego docisku wytwarzanego z zaostrzonego płaskiego materiału i wymaga kontroli jakości na wysokim poziomie podczas produkcji.

W branym wcześniej pod uwagę sposobie obcinania i kalibrowania, wykrój jest wówczas kształtowany na gorąco w docisk o kształcie pokazanym na fig. 4, przez przeginanie wolnych końców dla ukształtowania części palcowych 7, które opierają się na szynie kiedy docisk jest założony. Część podstawowa jest utworzona przez zagięcie środkowej części wykroju o kształcie U. Część podstawowa jest przewidziana do współpracy z płytą podstawową, w której docisk jest stosowany.

Docisk jest następnie poddawany operacji podginania, w której część podstawowa 5 docisku jest sztywno trzymana pomiędzy szczękami 6. Na części palcowe 7 jest przyłożona taka siła by przegiąć docisk. Następnie siła jest zwalniana. Siła może być przykładana i zwalniana więcej niż jeden raz, na przykład trzy razy, i wtedy docisk jest usuwany ze szczęk 6. Taki zabieg wytwarza docisk 8 posiadający wymagany rozkład naprężeń wstępnych i wymagany kształt.

Figury 6, 7, 8 i 9 przedstawiają różne zabiegi sposobów wytwarzania według niniejszego wynalazku.

Jak pokazano na fig. 6a i 6b, materiał wyjściowy w postaci pręta okrągłego, zazwyczaj stal, jest zagięty w miejscu środkowym pomiędzy jego końcami, w celu początkowego ufor4

183 779 mowania materiału wstępnego 10, ogólnie w postaci kształtu U, posiadającego dwie odnogi 14 połączone między sobą łukowatą częścią 16. W materiale wstępnym z fig. 6a odnogi 14 są równoległe, a w materiale wstępnym na fig. 6b odnogi są zbieżne w kierunku ich swobodnych końców.

Materiał wstępny 10 jest następnie spłaszczany do formy wytłoczki wstępnej 11. Figury 7a i 7b pokazują wytłoczki wstępne 11 wykonane z materiału wstępnego z fig. 6a i fig. 6b, odpowiednio. Wytłoczki wstępne są wykonane przez prasowanie na gorąco materiału wstępnego 10 w operacji tłoczenia w otwartym tłoczniku. Ukształtowanie płyt prasujących zależy od końcowego kształtu docisku, który jest wymagany. Przykład takiej prasy jest pokazany w widoku z boku na fig. 8. Materiał wstępny jest układany na dolnej matrycy 22. Górna matryca 21 jest wprowadzana w kontakt z materiałem wstępnym 10 w kierunku strzałki f na fig. 8. Wytłoczka wstępna 11 jest prasowana dopóty, dopóki górna matryca 21 nie osiągnie ograniczników 24 na dolnej matrycy 22. Ukształtowanie powierzchni prasującej 23 górnej matrycy przenosi wymagany kształt na wytłoczkę wstępną 11. Ukształtowanie powierzchni prasującej 23 zostało wyolbrzymione w fig. 8 dla przejrzystości. Inne formy ukształtowania powierzchni prasującej powinny być stosowane do formowania kształtów wytłoczki wstępnej 11 pokazanych na figurach 7a i 7b.

Skoro jest zastosowana operacja prasowania w otwartej matrycy, wewnętrzne i zewnętrzne czoła boczne 18, 20 odnóg 14c i wewnętrzna powierzchnia łukowatej części 16, nie są ograniczane przez płyty prasy, a więc podczas prasowania materiał z kawałka materiału wstępnego 10 może płynąć niepowstrzymanie w kierunku oddalania się od osi środkowej odnóg 14 i do wewnątrz łukowatej części 16. W następstwie tego, w czasie spłaszczania, górnego i dolnego, czół materiału wstępnego, wewnętrzne i zewnętrzne czoła boczne przyjmują zaokrąglony kształt bez ostrych krawędzi.

Alternatywnie, materiał wstępny 10 może być spłaszczany przez układ zamkniętego tłocznika w operacji prasowania, do wytworzenia wytłoczki wstępnej 11, jak pokazano na fig. 9a. Figury 9b i 9c pokazują przekroje poprzeczne wzdłuż linii IXb-IXb i IXc-IXc, odpowiednio.

Kształt matrycy używany w operacji prasowania w zamkniętym tłoczniku jest taki, że nadmiar materiału wypływa wkoło osi środkowej wytłoczki wstępnej, a wszystkie krawędzie zewnętrzne mają odpowiednie promienie, ponieważ sam tłocznik może być tak wykonany, że nie występują w nim ostre krawędzie, a wszystkie są odpowiednio zaokrąglane. Przed formowaniem na gorąco wytłoczki wstępnej w końcowy kształt spinacza, jest wymagana końcowa operacja okrawania dla usunięcia nadmiaru materiału.

Grubość wytłoczki wstępnej 11 może być zmieniana zgodnie z wymaganiami geometrycznego kształtu docisku i poziomami naprężeń, które wystąpią w różnych częściach wykończonego i zainstalowanego docisku. W przykładzie pokazanym na fig. 7a strefa końcowa 12 wytłoczki wstępnej 11, odpowiadająca części łukowatej 16 materiału wstępnego 10 z fig. 6a, została uformowana zbieżnie. Taka zbieżność może być wymagana do współpracy docisku z płytą podstawową. Kształty pozostałych części wytłoczki wstępnej 11 są dobierane dla optymalizowania sztywności i rozkładu naprężeń w wykończonym docisku. Na przykład, strefy wysokich naprężeń mogą być grubsze niż strefy niskich naprężeń. Cieńsze strefy niskich naprężeń powinny umożliwiać większe odkształcenie docisku podczas stosowania.

Jak pokazano na fig. 10, spłaszczona wytłoczka wstępna 11 jest formowana w docisk 13 o wymaganym kształcie. Docisk pokazany na fig. 10 jest typu opisanego w dokumencie US Patent No. 4,313,563, chociaż sposób powinien być nadający się do zastosowania do innych kształtów docisku, na przykład tych opisanych w International Patent Application No. PCT/GB96/0319, albo w dokumencie US Patent No. 3,067,947. Docisk 13 jest formowany przez zaginanie swobodnych końców wytłoczki wstępnej 11 do kształtu części palcowych 14, które będą spoczywać na szynie kiedy docisk zostanie zastosowany. Część podstawowa jest formowana przez zaginanie ukształtowanej ze skosem końcowej części 12 wytłoczki wstępnej 11 ponad środkową część wytłoczki wstępnej.

Zaletą sposobów opisanych z nawiązaniem do figur od 6 do 10 jest to, że wytwarzana wytłoczka wstępna posiada łagodnie zaokrąglone krawędzie, które nie były zaostrzone. Zaokrąglone krawędzie służą do unikania spiętrzeń naprężeń, a do osiągnięcia tego efektu nie

183 779 jest wymagane kalibrowanie. Co więcej, wytłoczki wstępne produkowane w operacji prasowania w otwartym tłoczniku (figury 7a, 7b i 8), odmiennie niż w operacji prasowania w zamkniętym tłoczniku (figury 9a, 9b i 9c), nie wymagają obcinania wypływki.

Możliwość zmiany grubości wytłoczki wstępnej, a skutkiem tego docisku, może dawać w rezultacie docisk z bardziej korzystnym rozkładem naprężeń niż mogłoby to być osiągnięte we wcześniej branych pod uwagę sposobach wytwarzania. Różnicowanie grubości docisku w ten sposób może umożliwić zredukowanie lub wyeliminowanie operacji podginania, a w ten sposób dociski mogą być produkowane, sposobem zgodnym z niniejszym wynalazkiem, bardziej ekonomicznie niż te produkowane sposobami wcześniej branymi pod uwagę.

Sposoby opisane z nawiązaniem do figur od 6 do 10 posiadają inne zalety, które będą opisane w odniesieniu do figur od 11 do 14.

Wykrój 2 (fig. 2) stosowany we wcześniej branym pod uwagę sposobie wytwarzania jest wycinany z walcowanej stalowej blachy produkowanej ze stalowych wlewków walcowniczych. Takie wlewki zawierają zanieczyszczenia lub wtrącenia szczególnie w strefach środkowych wlewków. Jak pokazano na fig. 11, te wtrącenia 31 są zagęszczone w strefie środkowej walcowanej blachy 30. Wykroje 32 i 33 są wycinane z blachy 30, a więc wykończony docisk będzie zawierał wtrącenia przy krawędziach, jak pokazano na fig. 12. Linie A-A i B-B na fig. 11 pokazują miejsca największych naprężeń w wykończonym docisku. Jak może być zauważone na fig. 11, są tam trzy zaostrzone krawędzie posiadające wtrącenia 31 w strefach najwyższych naprężeń w wykończonym docisku. Uszkodzenia zmęczeniowe mogą zaczynać się i powiększać począwszy od tych wtrąceń.

Jednakże w sposobie wytwarzania według niniejszego wynalazku, wtrącenia są utrzymywane wewnątrz docisku i nie występują przy krawędziach wykończonego docisku. Jak pokazano na fig. 13, wtrącenia 31 w prętach walcowanych są skoncentrowane wewnątrz pręta 34. Kiedy pręt jest prasowany jak opisano powyżej, wtrącenia 31 są utrzymywane wewnątrz prasowanej wytłoczki wstępnej 35 i skutkiem tego z dala od krawędzi wykończonego docisku co pokazano na fig. 14. Taki rozkład wtrąceń w docisku obniża prawdopodobieństwo uszkodzeń zmęczeniowych w docisku.

183 779

FIG. 13

FIG. 4

183 779

³\ ίΧΧΧΧΧχχχχχ

FIG. 1

183 779

2L

FIG. 9α

Ί,

ΖΖ

LZZZZZZZZŹ

FIG. 9b

FIG. 9c

183 779

π η

FIG. 6α

(Π......

FIG.6b ¹¹^

Η'--

II II

FIG. 7α

FIG. 7b

183 779

FIG. 1

FIG. 3

FIG. 5

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims (6)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania docisku szynowego, do mocowania szyny do leżącej pod nią płyty szynowej lub ściągu szynowego, przy czym docisk zawiera część podstawowa, przystosowaną do wkładania do wcięcia w płycie szynowej lub w ściągu szynowym, albo w urządzeniu kotwiącym zabezpieczającym płytę szynową lub ściąg szynowy, oraz zawiera parę równoległych członów, które rozciągają się z części podstawowej do części współpracującej z szyną, przy czym człony równoległe są zakrzywione tak, że część współpracująca z szyną leży w pobliżu części podstawowej, znamienny tym, że najpierw formuje się materiał wstępny przez zagięcie na długości pręta materiału, w celu utworzenia pary odnóg, po czym prasuje się materiał wstępny dla spłaszczenia lub redukcji grubości pręta materiału wstępnego formując wytłoczkę wstępną (11), a następnie odkształca się wytłoczkę wstępną (11) formując docisk (13).
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że pręt wyjściowy jest okrągły, a materiał wstępny (10) po uformowaniu przez prasowanie do kształtu wytłoczki wyjściowej (11) posiada zaokrąglone krawędzie.
3. 3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że podczas zabiegu prasowania materiał, w kawałku materiału wstępnego (10), jest swobodnie odkształcany w kierunku równoległym do płaszczyzny zawierającej osie środkowe odnóg.
4. 4. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że operacja prasowania zawiera zabieg prasowania, który przeprowadza się w otwartym tłoczniku.
5. 5. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że operacja prasowania zawiera zabieg prasowania, który przeprowadza się w zamkniętym tłoczniku.
6. 6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że po zabiegu prasowania wytłoczkę wstępną (11) okrawa się z nadmiaru materiału.