PL187792B1 - Sztywna krzyżownica dla zwrotnic i skrzyżowań - Google Patents

Abstract

1 Sztywna krzyzownica dla zwrotnic i skrzy- zowan, z dwiema szynami skrzydelkowymi i umiesz- czonym pomiedzy nimi dziobem krzyzownicy, two- rzacym wraz z szynami skrzydelkowymi zbiezne ku sobie rowki jezdne dla swobodnego przejazdu obrze- za kola, przy czym dwie szyny skrzydelkowe i dziób krzyzownicy spoczywaja na uzebrowanej plycie z pionowo wystajacymi zebrami, pomiedzy którymi usytuowane sa odpowiednio stopki szyn skrzydelko- wych 1 stopka dzioba krzyzownicy, znamienna tym, ze szyny skrzydelkowe (1, 2) i dziób sa za pomoca pionowo elastycznych zacisków (26, 27, 28, 29) za- mocowane pionowo elastycznie na uzebrowanej plycie (247-253), przy czym wzgledne poziome polo- zenie szyn skrzydelkowych (1, 2) 1 dzioba (3, 4, 5, 6) krzyzowmcy, a zatem szerokosc rowka jezdnego (11) jest okreslona wylacznie przez zebra (39, 39a, 39b, 40, 41), pomiedzy którymi stopki szyn skrzydelko- wych wzglednie dzioba krzyzownicy sa zamocowane w przyblizeniu bezluzowo. lu j. PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sztywna krzyzownica dla zwrotnic i skrzyżowań z dwiema szynami skrzydełkowymi i umieszczonym pomiędzy nimi dziobem krzyzownicy, tworzącym wraz z szynami skrzydełkowymi zbieżne ku sobie rowki jezdne dla swobodnego przejazdu obręczy koła, przy czym dwie szyny skrzydełkowe i dziób krzyżownicy spoczywają na użebrowanej płycie z pionowo wystającymi żebrami, pomiędzy którymi usytuowane są odpowiednio stopki szyn skrzydełkowych i stopka dzioba krzyżownicy.

Tego typu krzyzownica jest znana z europejskiego opisu patentowego nr EP 0 282 796. Podobnie jak we wszystkich innych znanych krzyżownicach szyny skrzydełkowe są tutaj za pomocą wkładek utrzymywane w odstępie względem szyny dziobowej, aby zachować szerokość rowka pod obrzeże koła. Aby w takiej krzyżownicy zapewnić pewną elastyczność poszczególnych elementów, jest przez nią z luzem przełozona tuleja, wsparta z obu stron za pomocą elementów dystansowych na wkładkach, które z kolei spoczywają w komorach łubkowych szyn skrzydełkowych. Szyny skrzydełkowe są połączone ze sobą za pomocą sworznia, wkładek, elementów dystansowych i tulei, tworząc tym samym sztywną całość. Jedynie szyna dziobowa może się przemieszczać względem obu szyn skrzydełkowych poziomo i pionowo w ramach zadanego luzu. Obie szyny skrzydełkowe i szyna dziobowa leżą na użebrowanej płycie, zaopatrzonej w pionowe żebra, które służą jako ograniczniki ruchu poziomego dla stóp szyn skrzydełkowych względnie szyn dziobowych i które dzięki zadanemu w poziomie luzowi dopuszczają możliwość żądanego przemieszczenia poziomego.

W międzynarodowym opisie patentowym nr WO 94/02683 przedstawiona jest krzyżownica, która składa się z dwóch niespawanych odcinków szyny, połączonych ze sobą za pomocą wkładki i sworznia, przechodzącego przez żebra szyn skrzydełkowych i krzyżownicę. Aby obie niespawane części szyny dziobowej utrzymać względem siebie w określonym położeniu, przez odcinki szyny krzyżownicy przełożona jest bez luzu tuleja, względnie zwrócone ku sobie powierzchnie odcinków krzyzownicy są sprzężone ze sobą za pomocą wyprofilowania lub biegnącego w kierunku wzdłuznym uzębienia, którego boczne powierzchnie zębów przylegają wzajemnie do siebie bez luzu.

Krzyżownica podobna do przedstawionej w europejskim opisie patentowym nr EP 0 282 796 znana jest również z europejskiego zgłoszenia patentowego EP 0 281 880 BI i niemieckiego zgłoszenia patentowego DE 37 08 233 Al.

Ogólnie rzecz biorąc, proste, sztywne krzyżownicę na zwrotnicach są usytuowane w miejscach, w których wewnętrzne obrzeże kół przecina obie powierzchnie jezdne w obszarze skrzyżowania, co umożliwia bezproblemowy przejazd. Obręcze kół są na tyle szerokie, że pokrywają one szerokość rowka i jeszcze nośna szerokość szyny dziobowej. Przy takim swobodnym przejeżdżaniu obrzeża obręcz koła, która przenosi jego obciążenie, musi umożliwiać bezproblemowy przejazd przez krzyzujące się powierzchnie, bez uszkodzenia wąskiej szyny dziobowej.

187 792

Złożone z szyn, sztywne, proste krzyżownice z trzema częściami głównymi (to znaczy obiema szynami skrzydełkowymi i prostą szyną dziobową) są złączami śrubowymi połączone ze sobą za pomocą wkładek, co ma również zapobiegać wzdłużnemu przesuwowi, spowodowanemu wahaniami temperatur i hamowaniem. Połączenia śrubowe sztywnych prostych krzyżownic, wykonywane obecnie w postaci wysokowytrzymałych połączeń śrubowych, charakteryzują się, poza bardzo wysokimi kosztami wytwarzania i utrzymania, również istotnymi wadami technicznymi mającymi bardzo niekorzystny wpływ zwłaszcza na trwałość. Bardzo wysokie koszty wytwarzania można w pierwszym rzędzie wytłumaczyć tym, że zamiast używanych zwykle w torach i zwrotnicach szyn znormalizowanych na szyny dziobowe stosuje się pełne szyny klockowe o odpowiednim profilu. Aby móc zespawać obie szyny dziobowe, wykonane z pełnych szyn, zarówno główną, jak tez pomocniczą szynę dziobową należy w krytycznym obszarze wyfrezować najczęściej do połowy. Przed spawaniem obu przekrojów w prostą szynę dziobową spawany obszar należy podgrzać do około 400 do 500°C, aby przy spawaniu stali szynowej o dużej zawartości węgla nie dochodziło do powstawania pęknięć. Temperaturę tę należy utrzymywać w czasie całego spawania. Najczęściej nie jest ona jednak utrzymywana na tej wysokości, w związku z czym w obszarze spawania dochodzi do powstania martenzytu, zaś spoiny pękają juz po krótkim czasie względnie następuje pękanie szyn dziobowych, co niestety nadal jest bardzo częste.

Ponadto często obszar przechodzenia obręczy z szyny skrzydełkowej na szynę dziobową lub odwrotnie jest dodatkowo ulepszany cieplnie lub również wyżarzany na perlit, aby zmniejszyć zużycie. Przy wyżarzaniu na perlit w obszarze początkowym i końcowym powstają jednak odwęglenia, obniżające wytrzymałość tego obszaru, co w praktyce już po krótkim czasie eksploatacji prowadzi do zwiększenia kosztów utrzymania wskutek powstawania tak zwanych miękkich garbów.

Z niemieckiego zgłoszenia patentowego nr DE 33 39 442 Cl znane jest również rozwiązanie, w którym szyny dziobowe w obszarze dużego zużycia, zwłaszcza zatem w obszarze początkowym, są zaopatrzone w wybranie, w którym osadza się na stałe wkładkę szyny dziobowej z twardej stali manganowej. Wkładka z twardej stali manganowej jest utrzymywana na zasadzie ciasnego wtłaczania, realizowanego metodą skurczu niskotemperaturowego. Sposób ten wydłuża wprawdzie czas pracy szyn dziobowych, jest jednak bardzo skomplikowany i drogi, ponadto za jego pomocą otrzymuje się praktycznie nieelastyczną szynę dziobową.

Zarówno w blokach krzyżownic, jak też w szynach skrzydełkowych należy wywiercić otwory, co po pierwsze pociąga za sobą duże koszty, po drugie zaś powoduje pękanie szyn, jeżeli krawędzie otworów nie zostaną prawidłowo wygładzone. W miarę możliwości bezluzowe połączenie powierzchni przylegania wkładek z łubkowymi komorami szyn skrzydełkowych powoduje zwiększenie kosztów wytwarzania. Główną przyczyną dużego zużycia, a co za tym idzie, skrócenia czasu pracy, jest o wiele za duża sztywność obszaru przechodzenia obręczy koła z szyny skrzydełkowej na szynę dziobową i odwrotnie, co z kolei jest wynikiem zbyt małego przekroju, a zatem momentu bezwładności względem osi x, jaki wykazuje połączenie szyny skrzydełkowej, szyny dziobowej i wkładek. W europejskim opisie patentowym nr EP 0 282 796 stwierdzono wprawdzie, że problem ten można rozwiązać poprzez zwiększenie elastyczności w stosunku do dotychczasowych rozwiązań, to znaczy poprzez zapewnienie względnej przesuwności pionowej pomiędzy szyną dziobową i szyną skrzydełkową, która umożliwia przenoszenie niewielkich sił w słabym obszarze szyny dziobowej i dużych sił w obszarach szyn o większym przekroju. Dzięki temu, że obie szyny skrzydełkowe są, podobnie jak uprzednio, połączone sztywno ze sobą za pomocą szyn dziobowych, ich moment bezwładności jest również stosunkowo duży. Ponadto szyna dziobowa jest tam osadzona, celem funkcjonowania jak pręt zginany, na zasadzie wysięgnika, czyli jej wolny koniec można odchylać w pionie, natomiast tylny koniec jest sztywno zamocowany. W ten sposób przedni obszar szyny dziobowej jest przy przejeżdżaniu przeginany do dołu, zaś powierzchnia jezdna w obszarze zamocowania jest obciążona naprężeniami rozciągającymi, co juz po krótkim czasie eksploatacji powodowało pękanie szyn.

Jeżeli porówna się bezwładność, to jest moment bezwładności obszaru przejściowego dwóch szyn skrzydełkowych, dwóch wkładek, ewentualnie pełnej szyny dziobowej, wówczas

187 792 można łatwo stwierdzić, że taki obszar przejściowy działa jak sztywny blok, który wskutek swej sztywności powoduje zgniatanie w obszarze uderzenia. Jeżeli ponadto uwzględni się fakt, że koła kolejowe nigdy nie są okrągłe, co może ewentualnie być wynikiem dużej sztywności punktu uderzenia przy ostrym lub łagodnym przejeżdżaniu prostych krzyżownic, wówczas staje się jasne, że stanowi to kolejną istotną przyczynę zużycia. Aby móc wyeliminować zuzycie szyn dziobowych i szyn skrzydełkowych, spowodowane pionowym zgniataniem, w praktyce zarówno szyny dziobowe, jak tez szyny skrzydełkowe spawa się z napawaniem. Często napawanie to nie jest prowadzone prawidłowo, zwłaszcza jeżeli szyny nie zostaną wystarczająco nagrzane wstępnie, wskutek czego krzyżownica już po krótkim okresie leżenia ulega pękaniu wskutek powstania martenzytu, co pociąga za sobą często konieczność jej wymiany.

Również sztywność pozioma, która wskutek bardzo dużego momentu bezwładności całej krzyżownicy względem osi y odpowiada wielokrotności szyny prostej, powoduje nadmierne obciążenie kierownic. Właściwie w celu zredukowania zużycia kierownicy szyna skrzydełkowa powinna być elastyczna w poziomie, zwłaszcza przy najeżdżaniu tyłami kół.

Pod względem automatycznego prowadzenia pojazdów kolejowych po torze obecne krzyżownice mają tę wadę, że szyny skrzydełkowe nie są podwyzszone odpowiednio do zbieżności obręczy kół. Wskutek tego, gdy szyny skrzydełkowe są umieszczone na jednakowej wysokości, wówczas przy ostrym najeżdżaniu osie zestawu kołowego ulegają znacznemu pionowemu obniżeniu, a zatem silnemu pionowemu przyspieszeniu. Punkt przyłożenia obręczy koła wędruje przy tym od krawędzi jezdnej w kierunku mniejszych średnic obręczy, czego efektem jest znacznie mniejsza prędkość obwodowa koła znajdującego się po stronie krzyżownicy, natomiast koło zestawu znajdujące się na wewnętrznym łuku, poprzez dociąganie do kierownicy toczy się po większej średnicy toru punktu przyłożenia koła. Zjawisko to można nazwać paradoksem, ponieważ wskutek działania kierownicy koło znajdujące się na łuku zewnętrznym, toczy się po znacznie mniejszej średnicy niz koło, znajdujące się na łuku wewnętrznym.

Ponieważ obecnie stosowany dziób krzyżownicy jest przy ostrym przejeżdżaniu obniżony w ostro opadającą powierzchnię jezdną, zestaw kołowy przy przechodzeniu z szyny skrzydełkowej na sztywny dziób krzyżownicy, poza gwałtowną zmianą z małej średnicy punktu przyłożenia koła na większą, to znaczy znacznym zwiększeniem prędkości obwodowej, zostaje „katapultowany” w kierunku przeciwnym do dotychczasowego przyspieszenia, mianowicie nie do dołu, lecz ukośnie do góry. Zarówno dla zestawu kołowego, jak tez dla punktu uderzenia w sztywny dziób krzyżownicy, stanowi to przyczynę plastycznego zgniatania powierzchni jezdnej dzioba i prawdopodobnie również przyczynę utraty okrągłego zarysu obręczy kół.

Co się tyczy elastyczności dotychczasowej konstrukcji krzyżownicy, można stwierdzić, ze również krzyżownica, stosowana od ponad 100 lat, odlewana najczęściej z twardej stali manganowej, a także skręcana śrubami, spoczywa w zwrotnicy praktycznie jak sztywny kloc, a zatem ciało obce. Nie istnieje w przybliżeniu adekwatna konstrukcja elastyczna, dostosowana do elastyczności szyny znormalizowanej. Najczęściej w krzyżownicach skręcanych śrubami obszar przejściowy leży na podkładzie, co dodatkowo zwiększa sztywność. W związku z powyższym umieszczone tam zostały wkładki, dzięki którym moment bezwładności względem osi x, odpowiadający za elastyczne przegięcia dzioba krzyżownicy, wynosi w uderzanym przekroju ponad pięciokrotnie więcej w stosunku do szyny znormalizowanej. Podobnie lub jeszcze gorzej wygląda sytuacja na przejściu z szyny skrzydełkowej na dziób krzyżownicy w przypadku krzyzownic odlewanych, zaś jeszcze gorsze parametry dotyczą krzyzownic blokowych, ponieważ moment bezwładności jest dla nich nie pięcio-, lecz często ponad dziesięciokrotnie większy niż dla szyn znormalizowanych.

Wszystkie opisane powyżej wady i usterki znanych dotychczas prostych sztywnych krzyzownic, z których najbardziej istotne są następujące:

-zbyt duza sztywność pionowa i pozioma, a zatem zbyt mała elastyczność pionowa i pozioma;

-bardzo duze zuzycie materiału;

- zbyt mała dyspozycyjność sztywnych krzyzownic;

187 792

- zbyt wysokie koszty utrzymania;

- zbyt wysokie ceny;

-brak dającego się łatwo korygować podwyższania;

- kłopotliwe procesy spawania łączącego i napawania oraz wiele innych, zostały wyeliminowane za pomocą niniejszego wynalazku.

Głównym celem wynalazku jest takie udoskonalenie krzyżownicy opisanego na wstępie rodzaju, że przy nizszych kosztach wytwarzania i kosztach materiałowych osiągnięty jest dłuzszy okres użytkowania i większa dyspozycyjność krzyzownicy w eksploatowanym torze.

Sztywna krzyżownica dla zwrotnic i skrzyżowań, z dwiema szynami skrzydełkowymi i umieszczonym pomiędzy nimi dziobem krzyżownicy, tworzącym wraz z szynami skrzydełkowymi zbieżne ku sobie rowki jezdne dla swobodnego przejazdu obręczy koła, przy czym dwie szyny skrzydełkowe i dziób krzyżownicy spoczywają na użebrowanej płycie z pionowo wystającymi żebrami, pomiędzy którymi usytuowane są odpowiednio stopki szyn skrzydełkowych i stopka dzioba krzyżownicy, według wynalazku charakteryzuje się tym, że szyny skrzydełkowe i dziób są za pomocą pionowo elastycznych zacisków zamocowane pionowo elastycznie na użebrowanej płycie, przy czym względne poziome położenie szyn skrzydełkowych i dzioba krzyżownicy, a zatem szerokość rowka jezdnego jest określona wyłącznie przez żebra, pomiędzy którymi stopki szyn skrzydełkowych względnie dzioba krzyżownicy są zamocowane w przybliżeniu bezluzowo.

Korzystnie, szyny skrzydełkowe i dziób krzyżownicy spoczywają na warstwach pośrednich, usytuowanych pomiędzy stopką danej szyny i uzebrowaną płytą.

Korzystnie, warstwy pośrednie są elastyczne poprzez wykonanie z elastomeru.

Korzystnie, szyny skrzydełkowe w obszarze przechodzenia koła z krzyżownicy na szynę skrzydełkową i odwrotnie są podwyższone względem wysokości powierzchni szyny, to znaczy wysokości powierzchni dzioba, za pomocą warstw pośrednich o różnej grubości, odpowiednio do zbieżności obręczy koła.

Korzystnie, elastyczne zaciski do mocowania pomiędzy skierowaną do wewnątrz stopką szyny skrzydełkowej i przeciwległą stopką krzyzownicy spoczywają jedynie na wspomnianych stopkach szyn i są zamocowane na odpowiednich żebrach.

Korzystnie, zaciski w wyfrezowanym przednim obszarze dzioba krzyżownicy są wsparte na górnej powierzchni obniżonego obszaru dziobowego i sąsiednich stopkach szyn skrzydełkowych oraz zamocowane na żebrach.

Korzystnie, lezące wewnątrz zaciski wywierają siłę zaciskową, wynoszącą 10-15 kN na miejsce przyłozenia.

Korzystnie, użebrowane płyty są wstępnie ukształtowane jako wypukłe w kierunku szyn.

Korzystnie, żebra uzebrowanych płyt mają szerokość mniejszą niż żebra zewnętrzne.

Korzystnie, za obszarem przechodzenia koła z szyny skrzydełkowej na krzyżownicę i odwrotnie, na wzajemnie przeciwległych częściach szyn, umieszczone jest urządzenie zabezpieczające przed przemieszczaniem.

Korzystnie, urządzenie zabezpieczające przed przemieszczaniem składa się z pary ograniczników, zamocowanych na szyjce przyporządkowanej szyny i wchodzące w siebie grzebieniowe we wzdłuznym kierunku szyny.

Korzystnie, ograniczniki mają po jednym pionowym ramieniu w postaci pionowej ścianki, wystającym z wolnego końca danego ogranicznika, przy czym pionowe ścianki zachodzą za siebie naprzemiennie, tworząc ogranicznik w kierunku poprzecznym do wzdłużnej osi szyn.

Korzystnie, tworzące dziób krzyzownicy części szynowe stanowią na całej długości dzioba szyny znormalizowane, zespawane ze sobą w obszarze główki i stopki.

Korzystnie spawane, ze sobą części szyn są zespawane za pomocą otwartego spawania dociskowego, w którym spawane ze sobą części szyn są ustawione w odstępie względem siebie, przy czym w odstęp ten wprowadzony jest agregat podgrzewczy, który po osiągnięciu temperatury spawania jest usuwany, zaś spawane ze sobą części szyn są dociskane do siebie.

187 792

Korzystnie, spawane ze sobą części szyn są zespawane za pomocą zamkniętego spawania dociskowego, w którym spawane ze sobą części szyn są dociskane do siebie, zaś w obszarze spawanego miejsca umieszczony jest agregat podgrzewczy.

Korzystnie, spawanie dociskowe stanowi gazowe spawanie dociskowe lub indukcyjne spawanie dociskowe.

Korzystnie, spawanie dociskowe stanowi gazowe spawanie dociskowe lub laserowe spawanie dociskowe z folią kompensacyjną.

Wynalazek oparto na znajomości faktu, ze trzy główne elementy, mianowicie dwie szyny skrzydełkowe i dziób krzyżownicy, można pod względem ich masy lub momentu bezwładności odłączyć całkowicie od siebie, jeżeli wyeliminuje się wkładki i ich połączenia śrubowe. W ten sposób nie tylko każda z trzech głównych części (dwie szyny skrzydełkowe i dziób krzyzownicy) jest całkowicie odłączona od pozostałych części, lecz w wyniku rezygnacji z wkładek i połączeń śrubowych dodatkowo zmniejszono masę, dzięki czemu zmniejszył się również moment bezwładności. Względne położenie tych trzech głównych części w kierunku poziomym jest zapewnione przez pionowe zebra użebrowanej płyty, pomiędzy którymi, w zasadzie bez luzu (w wąskich tolerancjach), utrzymywane są główne części. Pionowe elastyczne zamocowanie wspomnianych trzech części realizowane jest za pomocą elastycznych zacisków, spinających główne części elastycznie w kierunku pionowym jedynie w obszarze płyty. Szerokość rowka jest zapewniona przez żebra użebrowanej płyty oraz odpowiednią obróbkę stopek i główek szyn skrzydełkowych i dzioba krzyżownicy. Użebrowane płyty są z kolei zamocowane na podkładach, korzystnie przymocowane do nich śrubami. Dzięki temu, że każda z trzech głównych części może się całkowicie niezależnie od pozostałych odkształcać sprężyście w kierunku pionowym, osiągnięto znaczne osłabienie, dotychczas bardzo silnego, uderzenia przy przejściu obręczy koła z szyny skrzydełkowej na dziób, co z kolei powoduje zmniejszenie dotychczasowego zużycia wskutek zgniecenia na sztywnym dziobie krzyżownicy i szynach skrzydełkowych, a najczęściej nawet jego całkowite wyeliminowanie.

Kolejny istotny aspekt wynalazku polega na tym, ze dziób krzyżownicy składa się z szyn znormalizowanych, zespawanych ze sobą na główce i stopce, na całej długości dzioba krzyzownicy.

W kolejnej postaci wynalazku pomiędzy stopkami szyn skrzydełkowych względnie dzioba krzyżownicy oraz powierzchnię spoczywania na użebrowanych płytach wstawiona jest silnie elastyczna warstwa pośrednia. Dzięki temu każda z trzech głównych części może drgać oddzielnie z własną częstotliwością, co zwiększa elastyczność, poprawiając zarazem komfort jazdy i wydłużając czas pracy.

W innej postaci wynalazku poza tymi elastycznymi warstwami pośrednimi można zastosować dodatkowe warstwy pośrednie o różnej grubości. W ten sposób, poprzez wstawienie warstw pośrednich o określonej grubości pod obszar stopki szyny skrzydełkowej lub dzioba krzyzownicy, można bez problemów ustawić dokładnie żądaną większą wysokość powierzchni przejazdowej. Umożliwia to ponadto kompensację zachodzącego zużycia, bez konieczności napawania połączonego z późniejszym przywracaniem pierwotnego kształtu powierzchni jezdnej w obszarze napawanym. Zmniejsza to w istotnym stopniu koszty utrzymania, przede wszystkim zaś zwiększa dyspozycyjność przedmiotu wynalazku w przybliżeniu do 100% czasu jego leżenia w eksploatowanym torze.

Według stanu techniki jedynie obszary zewnętrznych stopek szyn skrzydełkowych są za pomocą zacisków lub innych elementów mocujących dociągane elastycznie w kierunku pionowym do użebrowanych płyt, przy czym siły zaciskowe na jedną stronę mocowania wynoszą maksymalnie 10-15 kN.

W kolejnej postaci wykonania wynalazku również wewnętrzne obszary szyn skrzydełkowych i oba obszary zewnętrznych stopek dzioba krzyżownicy są mocowane za pomocą elastycznych zacisków lub podobnych elementów, przy czym korzystnie osiągane siły zaciskowe wynoszą 10-15 kN na każdy punkt zamocowania. W ten sposób trzy obszary, to jest dziób krzyzownicy i dwie szyny skrzydełkowe, są oddzielnie na tyle silnie dociskane, jak wcześniej cała sztywna krzyzownica. Dzięki temu niezbędne urządzenie zabezpieczające

187 792 przed przemieszczeniem, zapobiegające względnemu przesuwaniu szyn skrzydełkowych i dzioba krzyzownicy we wzdłuznym kierunku szyn, może być tańsze i lżejsze. Takie urządzenie zabezpieczające jest bliżej przedstawione w zastrzeżeniach zależnych i poniższym opisie.

Przy całkowitym zużyciu lub pęknięciu szyny skrzydełkowej i/lub dzioba krzyżownicy każdą z poszczególnych części można łatwo i szybko wymienić, co znacznie zwiększa dyspozycyjność przedmiotu wynalazku w eksploatowanym torze.

Dotychczasowy czas eksploatacji sztywnych, silnie obciążonych, prostych krzyżownic, wynosi zależnie od obciążenia 3 do 4 lat, czasami nawet dłużej. Według wynalazku czas eksploatacji ulega znacznemu wydłużeniu, ponieważ ani w konstrukcji, ani też w spawaniu obu, tworzących dziób krzyżownicy, szyn dziobowych, nie występują słabe miejsca, wobec czego całkowita cena nowego rozwiązania w stosunku do stanu dzisiejszego nie ma zupełnie znaczenia.

Kolejna istotna zaleta wynalazku polega na bardzo prostym i racjonalnym usuwaniu dziobów krzyżownic względnie jednej lub obu szyn skrzydełkowych.

Urządzenia manewrowe, zaopatrzone najczęściej ze względów ekonomicznych w sztywne krzyżownice, znajdują się często w pobliżu osiedli mieszkaniowych. Całkowicie elastyczne osadzenie punktów podparcia szyn skrzydełkowych i dzioba krzyżownicy pociąga za sobą znaczną redukcję emisji dźwięku.

Kolejna znacząca zaleta wynalazku polega na łatwości regulacji wysokości ustawienia powierzchni jezdnych obu szyn skrzydełkowych, a także dzioba krzyżownicy, celem kompensacji zużycia w kierunku pionowym, a także zabezpieczenie szyn przed przemieszczaniem. Dopasowanie stosowanych dotychczas w torach i zwrotnicach zacisków, na przykład powszechnego w Niemczech typu „SKL, nie nastręcza żadnych problemów. W przedmiocie wynalazku punkty przyłożenia zacisków leżą w zasadzie na jednakowej wysokości, w przeciwieństwie do typowych zacisków typu SKL, w których oba punkty przyłożenia leżą na różnej wysokości. Aby zredukować siłę prowadzenia, zwłaszcza przy pokonywaniu zakrętów, pomiędzy obiema szynami skrzydełkowymi i obiema szynami dziobowymi, a także pomiędzy dziobem krzyżownicy i obydwoma skrzydłami, trzy główne części w obszarze każdego z punktów podparcia są zamocowane elastycznie w kierunku pionowym przy użyciu nieco odmiennych zacisków. Ponieważ zarówno pomiędzy obiema szynami skrzydełkowymi, obiema szynami dziobowymi, a także pomiędzy obiema szynami skrzydełkowymi i dziobem krzyżownicy istnieją obszary stopek o jednakowej wysokości, znane zaciski zostały tak zmienione, że oba obszary przylegania leżą na tej samej wysokości. Pozwala to zrezygnować z drogich wkładek, znacznie zwiększających sztywność krzyżownicy.

Aby krzyżownicę według wynalazku można było w jak najkrótszym czasie zamontować na miejscu budowy, dostarcza się ją juz w stanie zmontowanym z przyporządkowanymi jej użebrowanymi płytami. Dzięki temu można w każdym przypadku zamontować bez problemu optymalną, prostą, sztywną krzyżownicę w jak najkrótszym czasie. Części zamienne, jak obie szyny skrzydełkowe i szyny dziobowe, można trzymać w magazynie, dzięki czemu w ciągu możliwie najkrótszego czasu, bez większych zapasów magazynowych, zapewniona jest w przybliżeniu stuprocentowa dyspozycyjność przedmiotu wynalazku w warunkach eksploatacji na kolei.

Odnośnie elastycznych w kierunku pionowym zamocowań poszczególnych punktów podparcia należy stwierdzić, co następuje:

Aby uzyskać jak największą szerokość stopek obu szyn skrzydełkowych (od wewnątrz), także krzyżownicy (od zewnątrz), wewnętrzne żebra mocujące są węższe i wyższe - przy jednakowej nośności - niz zebra zewnętrzne, tak aby szerokość stopek szyn była jak największa i aby można było w razie potrzeby wymieniać śruby hakowe bez demontażu szyn. Szerokość ta zalezy od standardowej szerokości śrub hakowych, stosowanych zazwyczaj przy zaciskach typu SKL, wynoszącej 24 mm, co przy szczelinie powietrznej równej 1 mm z każdej strony żebra daje w efekcie całkowitą szerokość równą 24 mm. Ponieważ stabilność krzyzownicy zalezy wyłącznie od szerokości stopki szyny w obszarze płyty, uzebrowane płyty są poszerzone, aby przy mocowaniu nie ulegały wklęśnięciu i w czasie pracy nie „pompowały”, wstępnie ukształtowane jako wypukłe i wykonane ze stali drobnoziarnistej o wysokiej wytrzymałości.

187 792

W przypadku silnie obciążonych zwrotnic stopka powinna być jedynie w wewnętrznym obszarze płyty nieco poszerzona do połowy szerokości zebra. Ponieważ żebro jest na całej długości odkute jako jeden element, zespawany z płytą, odpowiednie obszary stopek są zwężone jedynie na długości co najwyżej 120 mm.

W przypadku słabiej obciążonych krzyżownic (na przykład w ruchu miejscowym) obie stopki są, odpowiednio do czynnej szerokości żebra, wycięte lub wyfrezowane na całej swej długości, co oznacza niskie koszty wytwarzania.

Najważniejsze aspekty i zalety wynalazku są zatem następujące:

Krzyzownica i szyny skrzydełkowe są za pomocą zacisków (SKL) połączone elastycznie w kierunku pionowym z użebrowanymi płytami podkładów. Dotychczas stosowane bloki złożone ze sztywnej krzyżownicy i szyn skrzydełkowych, są zatem podzielone na pojedyncze szyny. Pojedyncze szyny wykazują własną elastyczność, w związku z czym pod względem drgania i tłumienia przedmiot wynalazku zachowuje się jak normalna szyna torowa. Stosowane dotychczas wkładki nie są juz potrzebne, podobnie jak stosowane dotychczas połączenia śrubowe.

Poszczególne szyny są łatwe do wymiany. Pod szynami można później zamontować dodatkowe warstwy pośrednie z tworzywa sztucznego, umożliwiające ciągłą regulację wysokości ustawienia powierzchni jezdnych. Nie są tu potrzebne dotychczasowe naprawy szyn skrzydełkowych za pomocą napawania. Mocowanie odbywa się również za pomocą zacisków. Pomiędzy stopkami poszczególnych szyn w obszarze najciaśniejszego ustawienia istnieje z boku szczelina powietrza, wynosząca około 1 mm. Końce obu szyn znormalizowanych, rozciągających się na całej długości krzyżownicy bez spoiny i tworzących dziób krzyzownicy, są zespawane ze sobą w jak najkrótszym obszarze na główce i na stopce. W grę wchodzą tutaj takie metody spawania, jak gazowe spawanie dociskowe, spawanie w osłonie CO2, indukcyjne spawanie dociskowe, spawanie wiązką elektronów lub spawanie laserowe.

W obszarze przejścia koła z dzioba na szynę skrzydełkową i odwrotnie ta ostatnia jest tak podwyższona, ze wyrównuje różnicę wysokości stosowanego obecnie, stożkowego profilu obręczy koła.

Krzyżownica składa się z dwóch szyn znormalizowanych, na przykład typu UIC 60, które w obszarze dziobów, na przylegających główkach i stopkach, są dopasowane odpowiednio w drodze obróbki skrawaniem do zwężenia w obszarze dzioba oraz na główce i stopce tak utworzonego dzioba są zespawane za pomocą spoin pachwinowych lub spoin innego rodzaju.

Przedni obszar dzioba może być również wykonany w całości jako odkuwka lub odlew i zespawany z obiema szynami dziobowymi, zespawanymi z kolei ze sobą w obszarze główki i stopki.

Ponieważ na szynę skrzydełkową i dziób krzyżownicy, wskutek temperatury i hamowania, działają duże siły w kierunku wzdłużnym, pomiędzy tymi trzema głównymi częściami należy zastosować urządzenie zabezpieczające przed przemieszczeniem, zapobiegające wzdłużnemu przemieszczaniu połączonemu ze względnym przesuwem pomiędzy dziobem krzyżownicy i szynami skrzydełkowymi. To urządzenie zabezpieczające przed przemieszczaniem jest montowane jak najbliżej na przejściu koła, przy czym każda szyjka szyn skrzydełkowych i dzioba krzyzownicy jest skręcona oddzielnie z elementami zabezpieczającymi za pomocą śrub wysokiej wytrzymałości.

Ustawianie różnych wysokości szyn skrzydełkowych jest niezbędne, by skompensować zuzycie główek szyn skrzydełkowych, zwłaszcza w przejściowym obszarze koła. Pomiędzy śrubami i powiększonymi otworami w szyjkach szyn znajdują się tuleje mimośrodowe dla urządzenia zabezpieczającego przed przemieszczeniem. Urządzenie to jest wówczas z każdej strony jednoczęściowe.

W jednym z wariantów wykonania wynalazku każda ze stron urządzenia zabezpieczającego jest dwuczęściowa i ma kilka powierzchni styku w kierunku wzdłuznym i poprzecznym, które przenoszą siły wzdłuzne z dzioba na szynę skrzydełkową i odwrotnie. Siły te wynoszą w kierunku wzdłuznym na przykład około 600-800 kN. Dla pokrycia różnic wysokości przy zuzyciu powierzchni jezdnych szyn skrzydełkowych pod stopkami szyn skrzydełkowych umieszczane są albo dodatkowe, albo mające różną grubość, warstwy pośrednie.

187 792

Obie współpracujące ze sobą części można w celu regulacji wysokości szyn przesuwać pionowo względem siebie. Za pomocą kilku powierzchni styku mogą one przenosić we wzdłużnym kierunku szyn duże siły, które są kilkukrotnie większe niż stosowane zwykle w iglicach zwrotnic urządzenia zabezpieczające przed przemieszczaniem, znane ze stanu techniki. Mały luz ruchowy pomiędzy powierzchniami styku może zmniejszyć przenoszone siły wzdłużne. Również w poprzecznym kierunku szyn ruch można ograniczyć za pomocą powierzchni styku z luzem ruchowym.

Wchodzące w siebie grzebieniowe części urządzenia zabezpieczającego przed przemieszczaniem mogą mieć również kształt trapezowy.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia krzyżownicę w widoku z góry, fig. 2 - dziób krzyżownicy z fig. 1 w widoku z boku, fig. 3 - wysokość powierzchni jezdnej obu szyn skrzydełkowych w krzyżownicy z fig. 1, w widoku z boku, fig. 4 - płytę 249 z fig. 1 w przekroju, fig. 5 - przekrój z fig. 4 w widoku z góry (na płytę 249), fig. 6 - płytę 251 z fig. 1 w przekroju, fig. 7 - przekrój z fig. 6 w widoku z góry, fig. 8 - część krzyżownicy z urządzeniem zabezpieczającym przed przemieszczaniem w pierwszym wariancie wynalazku, w widoku z góry, fig. 9 - przekrój wzdłuz linii B-B na fig. 8, fig. 10 - urządzenie zabezpieczające przed przemieszczaniem w pierwszym wariancie wynalazku, w przekroju wzdłuz linii C-C na fig. 8, fig. 11 - pierwszy wariant urządzenia zabezpieczającego przed przemieszczaniem w różnych widokach i przekrojach, fig. 12 - część krzyżownicy z urządzeniem zabezpieczającym przed przemieszczaniem w drugim wariancie wynalazku, w przekroju widzianym z góry, fig. 13 - część krzyżownicy z urządzeniem zabezpieczającym przed przemieszczaniem w trzecim wariancie wynalazku, w przekroju widzianym z góry, fig. 14 - przekrój wzdłuż linii I-I z fig. 13, fig. 15a do 15c - przekroje wzdłuż linii F-F, G-G lub H-H z fig. 13, fig. 16 - zastosowaną w wynalazku użebrowaną płytę w widoku z góry, fig. 17 - przekrój wzdłuż linii E-E na fig. 16, fig. 18 wewnętrzne żebro użebrowanej płyty z fig. 16 i fig. 17, w widoku z boku, fig. 19 -zewnętrzne żebro użebrowanej płyty z fig. 16 i fig. 17, w widoku z boku, fig. 20 - dwie szyny, tworzące dziób krzyżownicy, podczas procesu wstępnego nagrzewania przy otwartym spawaniu dociskowym, w przekroju, fig. 21 - przekrój zbliżony do fig. 20, po zakończeniu otwartego spawania dociskowego, fig. 22 - dwie szyny, tworzące dziób krzyżownicy, podczas procesu wstępnego nagrzewania przy zamkniętym spawaniu dociskowym, w przekroju zbliżonym do fig. 20, a fig. 23 - przekrój zbliżony do fig. 22, po zakończeniu zamkniętego spawania dociskowego.

Jednakowe odnośniki na poszczególnych figurach oznaczają te same części lub części odpowiadające sobie pod względem działania.

Na fig. 1 ukazana jest w widoku z góry krzyżownica według wynalazku. Obie szyny znormalizowane 4 i 5, które wspólnie tworzą dziób 3 krzyzownicy i zwane są także szynami dziobowymi, są przedłuzone poza teoretyczny punkt krzyżownicowy i w przednim obszarze zespawane na główce i stopce jako dziób 3 krzyżownicy. Z obu stron dzioba 3 krzyżownicy, z zachowaniem rowka jezdnego, znajduje się również po jednej szynie skrzydełkowej 1 i 2. Wspomniane części szyn spoczywają na użebrowanych płytach 246-253 względnie 223 (numery te odnoszą się do oznaczeń stosowanych w Deutsche Bahn AG).

W przeciwieństwie do stanu techniki części krzyżownic w postaci szyny skrzydełkowej 1 i 2 oraz dzioba 3 krzyżownicy nie są połączone sztywno ze sobą za pomocą wkładek i połączeń skręcanych, lecz są zamocowane elastycznie w kierunku pionowym, za pomocą zacisków 26, 27, 28 lub 29, na odpowiedniej użebrowanej płycie 246-253 i 223. W szczególności szyny skrzydełkowe 1 i 2 są od zewnątrz zamocowane w typowy sposób za pomocą zacisków 26, przy czym zaciskami tymi mogą być na przykład typowe zaciski typu SKL 12. W obszarze, w którym szyny skrzydełkowe lezą bezpośrednio naprzeciw siebie, to znaczy na uzebrowanych płytach 246 i 247, znajduje się wewnętrzne zamocowanie szyn skrzydełkowych w postaci zacisku 27, naciskającego na skierowane do wewnątrz stopki leżących naprzeciw siebie szyn skrzydełkowych 1 i 2. W obszarach, gdzie szyna skrzydełkowa leży naprzeciw dzioba krzyzownicy, przewidziane są połączenia dziobów i szyn skrzydełkowych w postaci zacisków 28, wspartych z jednej strony na stopce szyny skrzydełkowej, z drugiej zaś na stop187 792 ce dzioba krzyzownicy. W niespawanym obszarze krzyżownicy, w którym szyny dziobowe lezą względem siebie w większym odstępie, przewidziane jest wewnętrzne zamocowanie dzioba w postaci zacisku 29, spoczywającego na skierowanych do wewnątrz stopkach obu szyn dziobowych.

Wszystkie elementy szyn są zatem zamocowane elastycznie w kierunku pionowym względem użebrowanych płyt, poza tym jednak są odłączone od siebie. Każda z trzech głównych części (dwie szyny skrzydełkowe i jedna szyna dziobowa) mogą zatem drgać całkowicie niezależnie od pozostałych części i odkształcać się elastycznie w kierunku pionowym i poziomym. Istniejąca elastyczność własna powoduje takie osłabienie uderzenia przy przejściu obręczy koła z szyny skrzydełkowej na dziób i odwrotnie, że dotychczasowe zużycie w postaci zgniatania praktycznie nie występuje.

Ponieważ główne części, z uwagi na zastosowanie zacisków, są zamocowane w zasadzie jedynie poprzez połączenie tarciowe pomiędzy stopką szyny i użebrowanymi płytami, należy sprawić, by główne części nie mogły się przemieszczać względem siebie w ogóle lub jedynie w takim stopniu, że zachowana zostaje odpowiednia szerokość rowka jezdnego 11. Aby zapobiec względnemu przesuwowi pomiędzy dziobem 3 krzyżownicy i szynami skrzydełkowymi 1 i 2 wzdłuż szyn, zastosowane jest urządzenie zabezpieczające 30 przed przemieszczaniem. Urządzenie to jest tutaj umieszczone pomiędzy użebrowanymi płytami 250 i 251, alternatywnie jednak może być również usytuowane pomiędzy użebrowanymi płytami 249 i 250. Urządzenie zabezpieczające 30 przed przemieszczaniem jest dokładniej opisane w odniesieniu do fig. 6 do 11.

W korzystnym wariancie urządzenia zabezpieczającego przed przemieszczaniem działa ono tylko wzdłuz szyn, zapobiegając pionowemu sprzęganiu głównych elementów, dzięki czemu również w tym obszarze nie następuje zwiększenie momentu bezwładności. Urządzenie zabezpieczające 30 przed przemieszczaniem jest przykręcone do żeber dzioba 3 i odpowiedniej szyny skrzydełkowej 1 lub 2. Odpowiednio do tego szyny skrzydełkowe względnie dziób mają w tym obszarze otworów 31 lub 32, widoczne na fig. 7 i 8.

Na fig. 2 ukazany jest w widoku z boku dziób 3 z wyfrezowanym, obniżonym obszarem dziobowym 6. Ponadto pomiędzy płytami 248 i 249 widoczny jest obszar przejściowy 34, w którym powierzchnia jezdna krzyżownicy jest lekko obniżona na stosunkowo małej długości.

Na fig. 3 ukazana jest w widoku z boku szyna skrzydełkowa 1, przy czym na fig. 1, 2 i 3 przedstawione jest ustawienie głównych elementów względem wzdłużnego kierunku szyn.

Wreszcie, na fig. 1 widać, ze wszystkie użebrowane płyty 246-253 i 223 są przymocowane za pomocą śrub 33 do nie przedstawionych podkładów.

Aby poszczególne szyny nie mogły przesuwać się poprzecznie do wzdłużnego kierunku szyn, na użebrowanych płytach umieszczone są pionowe żebra, pomiędzy którymi części szyn są utrzymywane w zasadzie bez luzu (w wąskich tolerancjach). W praktyce luz ten wynosi jedynie co najwyżej około 0,5-1 mm. W szczególności użebrowane płyty są dokładniej opisane w odniesieniu do fig. 12-15.

Wreszcie w związku z fig. 3 należy stwierdzić, że szyna skrzydełkowa 1 w obszarze pomiędzy obydwoma punktami 35 wystaje nieznacznie ponad powierzchnię jezdną dzioba krzyżownicy, odpowiednio do zbieżności obręczy kół, w związku z czym koło przy przejściu z dzioba na szynę skrzydełkową i odwrotnie nie jest ani podnoszone, ani opuszczane. Wysokość powierzchni szyny skrzydełkowej jest zaznaczona cieńszą linią 36, przebiegającą płasko (poziomo) pomiędzy punktami 35 względem powierzchni jezdnej 37 szyny skrzydełkowej.

Na fig. 4 ukazany jest przekrój wzdłuz linii A-A na płycie 249 z fig. 1. W tym obszarze dziób 3 ma zachowaną w dużym stopniu swą pełną wysokość i przenosi nadal część obciążenia kół.

Również obie ciągłe dziobowe szyny znormalizowane 4 i 5 są na stopce i na główce zespawane ze sobą metodą spawania w osłonie CO 2.

Uzebrowana płyta 249 ma dwa pionowe żebra 39a i 39b oraz dwa boczne, niższe zebra 40 i 41. Odstęp pomiędzy zebrami 40 i 39a lub 39b i 41 odpowiada istniejącej w tym miejscu szerokości stopki 16 szyn skrzydełkowych 1 i 2, przy czym zawsze zachowany jest bardzo mały luz, wynoszący co najwyżej 0,5-1 mm, w związku z czym stopka 16 obu szyn skrzydeł12

187 792 kowych 1 i 2 jest unieruchomiona pomiędzy żebrami 40 i 39a lub 41 i 39b w kierunku poprzecznym do wzdłuznego kierunku szyn. Obie szyny skrzydełkowe 1 i 2 są wsparte na warstwach pośrednich 42, mających grubość na przykład 9 mm i są korzystnie z elastycznego materiału. Ponadto między warstwę pośrednią i spód stopki wstawiona jest dodatkowa warstwa pośrednia 43, za pomocą której można regulować wspomniane podwyższenie szyny skrzydełkowej względem wysokości powierzchni szyny dziobowej. Warstwy pośrednie 43 można łatwo wymieniać i przy zużyciu powierzchni jezdnej szyn skrzydełkowych zastąpić grubszą warstwą pośrednią, co pozwala zrezygnować z opisanego wyżej napawania, mającego na celu poprawienie powierzchni jezdnej szyn skrzydełkowych 1 i 2.

Skierowane na zewnątrz części 16' stopek szyn są dociśnięte sprężyście w kierunku pionowym, za pomocą typowych zacisków 26, do górnej powierzchni 38 użebrowanej płyty. W tym celu na zewnętrznych żebrach 40 lub 41 zamocowana jest na zasadzie ..jaskółczego ogona” śruba hakowa 44. Z uchwytu śruby wystaje gwintowany trzpień, na który nakręcona jest nakrętka 45 z podkładką 46, co powoduje dociśnięcie zacisku 26 z jednej strony do użebrowanej płyty 249, z drugiej zaś do skierowanej na zewnątrz części 16' stopki danej szyny skrzydełkowej 1 lub 2. Na fig. 4 widać ponadto wyraźnie, ze zacisk 26 spoczywa na użebrowanej płycie i stopce na różnych wysokościach. W podobny sposób obie wewnętrzne części stopek szyn skrzydełkowych 1 i 2 są za pomocą wewnętrznych zacisków 28 szyn skrzydełkowych dociśnięte do użebrowanej płyty 249, przy czym na środkowych żebrach 39a i 39b są również umieszczone śruby hakowe z nakrętkami 45, za pomocą których, poprzez podkładki 46, zamocowane są zaciski 28. Zacisk 27 spoczywa na obu stopkach 16 i 49 danej szyny skrzydełkowej i dzioba krzyżownicy, w przybliżeniu na jednakowej wysokości.

Na fig. 4 widać ponadto wyraźnie, że obie szyny skrzydełkowe 1 i 2 są w kierunku pionowym całkowicie odłączone od siebie, dzięki czemu mogą swobodnie drgać względnie wyginać się sprężyście. Jak juz wspomniano, zewnętrzne zaciski 26 stanowią typowe elementy zaciskowe, używane w Deutsche Bahn AG pod nazwą SKL 12. Zaciski 28 dla wewnętrznego zamocowania mają w widoku z góry, ukazanym na fig. 5, w przybliżeniu taki sam kształt, jak zacisk 26. W przekroju, uwidocznionym na fig. 4, różni się on jednak tym, że obie strony spoczywają w zasadzie na jednakowej wysokości na wewnętrznych częściach stopek 16 obu szyn skrzydełkowych i stopkach dzioba krzyżownicy.

Na fig. 5 ukazany jest w odpowiednim widoku z góry obszar użebrowanej płyty 249. Również tutaj użebrowana płyta ma cztery żebra, analogicznie do płyty 248, to znaczy dwa zewnętrzne, niższe żebra 40 i 41 oraz dwa wewnętrzne, wyższe żebra 39a i 39b. Obie szyny dziobowe, czyli szyny znormalizowane 4 i 5 tworzące dziób 3, są zespawane ze sobą na główce i stopce, przy czym są one zaopatrzone w skierowane na zewnątrz stopki 49, na których wsparte są wewnętrzne zaciski szyn skrzydełkowych i dziobowych, mające tutaj również postać zacisków. Różnią się one jednak od zacisków 28 tym, że dziób 3 krzyzownicy spoczywa niżej na stopkach 49 niż szyny skrzydełkowe 1 i 2 spoczywają na stopkach 16.

Należy zwrócić uwagę na to, ze w obszarze użebrowanej płyty 249 obie szyny skrzydełkowe 1 i 2 są dodatkowo podwyzszone za pomocą grubej dodatkowej warstwy pośredniej 43, co zaznaczono za pomocą linii, która przedstawia wysokość powierzchni jezdnej 37 (fig. 4) szyn skrzydełkowych 1 i 2, i względem której cofnięta jest do dołu powierzchnia jezdna 36 dzioba 3.

Na fig. 6 ukazany jest przekrój użebrowanej płyty 251 w obszarze, w którym szyny znormalizowane 4 i 5 przechodzą od oddzielnego obszaru dziobowego w zespawany obszar dzioba, co uwidacznia spoina 51 na fig. 7. Użebrowana płyta ma tutaj ogółem pięć żeber, mianowicie dwa zewnętrzne żebra 40 i 41, dwa żebra 39a i 39b dla zamocowania szyn skrzydełkowych i dziobowych oraz jedno środkowe zebro 52, usytuowane pomiędzy szyną dziobową 4 i szyną dziobową 5 oraz utrzymujące obie te szyny we wzajemnym odstępie w kierunku poprzecznym do wzdłużnego kierunku szyn. Ponieważ w tym obszarze zewnętrzne części stopek szyn dziobowych 4 i 5 mają w dużej mierze standardowy profil szyny znormalizowanej, zaciski 28 dla wewnętrznego połączenia szyn skrzydełkowych i dziobowych są tak ukształtowane, ze z obu stron spoczywają na jednakowej wysokości. Można zatem w zasadzie stosować te same zaciski, jak w przypadku zamocowania szyn skrzydełkowych z fig. 4 i fig. 5.

187 792

Należy ponadto zauważyć, że obie szyny skrzydełkowe w przedmiocie wynalazku kończą się już za płytą 251, natomiast w stanie techniki kończą się one dopiero za płytą 253. Skrócenie to było możliwe dzięki o wiele większej poziomej elastyczności obu szyn skrzydełkowych, zamocowanych jedynie na stopce.

Na fig. 7 ukazany jest w widoku z góry przekrój fig. 6. Widoczny jest tutaj zwłaszcza obszar przejścia ze spawanej części dzioba 3 krzyżownicy (spoina 51) na szyny znormalizowane 4 i 5, a także węższe zebro 52'.

Na fig. 8 widoczny jest pierwszy wariant urządzenia zabezpieczającego 30 przed przemieszczeniem, zaopatrzony w pięć śrub (porównaj fig. 1) w widoku z góry z pominięciem główek szyn dziobowych i skrzydełkowych. Urządzenie to lezy w obszarze dzioba pomiędzy użebrowanymi płytami 250 i 251, a więc w obszarze, w którym obie szyny dziobowe są już zespawane na główce i na stopce. Urządzenie zabezpieczające 30 przed przemieszczaniem składa się z dwóch par elementów zabezpieczających 57 i 58, z których zewnętrzny jest zamocowany na szynie skrzydełkowej 1 lub 2, zaś wewnętrzny 58 jest zamocowany na przyporządkowanym dziobie 3 krzyżownicy. Zamocowanie realizowane jest korzystnie za pomocą śrub 59 wysokiej wytrzymałości z naprężeniem wstępnym, które przechodzą przez otwór 32 (fig. 3) szyny skrzydełkowej oraz za pomocą śrub 60, które przechodzą przez otwory 31 obu szyn dziobowych 4 i 5. Oba elementy zabezpieczające 57 i 58 jednej pary mają po jednym, wchodzącym do komory łubkowej 18 szyn skrzydełkowych 1 lub 2 względnie do komory łubkowej 61 szyn dziobowych 4 i 5, rozciągającym się równolegle do danego żebra szyny, korpusie 62 lub 63, który za pomocą przyporządkowanej mu śruby 59 lub 60 jest wciśnięty w komorę łubkową i dociśnięty do zebra szyny. Ponadto każdy z elementów zabezpieczających 57 i 58 ma prostopadłe do wzdłużnej osi szyny, wystające poziomo z korpusu 62 lub 63, ograniczniki 64 lub 65, przesunięte względem siebie wzdłuż szyny, wskutek czego ograniczniki 64 i 65 jednej pary 57, 58 wchodzą w siebie grzebieniowe, tworząc tym samym ograniczniki dla wzdłużnego przesuwu sąsiednich szyn 1, 4 lub 5, 2 względem siebie. Ograniczniki są odpowiednio do tego tak ukształtowane, że przy układaniu szyn w torze najpierw nasadza się szyny dziobowe 4 i 5 z przykręconymi elementami zabezpieczającymi 58 na użebrowane płyty, a następnie opuszcza się od góry pionowo szyny skrzydełkowe z przykręconymi elementami zabezpieczającymi 57, przy czym elementy zabezpieczające 57 i 58 wchodzą w siebie grzebieniowe i zapewniają ustawienie szyn względem siebie w ich kierunku wzdłuznym. Ograniczniki 64 lub 65 danych elementów zabezpieczających 57 i 58 tworzą, jak widać na fig. 9, otwarty w kierunku przeciwległej szyny mający kształt garnka cylindryczny otwór 73, umożliwiając tym samym włożenie śruby 59 i schowanie jej łba.

Aby zapewnić także odstęp szyn, a zatem szerokość rowka jezdnego, ograniczniki są zaopatrzone, co widać najlepiej w lewej części fig. 8, przede wszystkim zaś na fig. 9, w pionowe ścianki 67 i 68, które wchodzą w siebie wzajemnie, tworząc tym samym ogranicznik w kierunku prostopadłym do wzdłużnej osi szyny w kierunku y. Pionowe ścianki 67 i 68 rozciągają się jedynie w przybliżeniu na połowie mierzonej prostopadle do wzdłużnej osi szyny, długości ograniczników 64 i 65 i rozpoczynają się na wolnym końcu ograniczników. Pionowe ścianki 67 ograniczników, połączonych z szynami znormalizowanymi 4 lub 5, przebiegają przy tym z dołu do góry, to znaczy od stopki szyny w kierunku jej główki, natomiast pionowe ścianki 68, połączone z szyną skrzydełkową 1 lub 2, biegną od góry do dołu, czyli od główki szyny do jej stopki, dzięki czemu szyny skrzydełkowe wraz z ich elementami zabezpieczającymi można wkładać od góry.

Chociaż sąsiednie szyny 1 i 4 lub 5 i 2 są połączone ze sobą za pomocą elementów zabe/piec/ąjących, nie ma tutaj sztywnego połączenia, jakie powstaje na przykład przy użyciu typowych wkładek, lecz części szyn mogą się niezależnie od siebie przeginać, przemieszczać lub drgać, w związku z czym są pod względem momentu bezwładności w kierunku pionowym całkowicie odłączone od siebie, zwłaszcza jeżeli główna masa układu znajduje się w pobliżu obojętnej osi x.

Na fig. 11 jeszcze lepiej widoczne jest urządzenie zabezpieczające przed przemies/c/eniem. Każdy z elementów zabezpieczających 51 i 58 ma ograniczniki 64 i 65, pomiędzy którymi znajdują się wybrania 75, mieszczące w sobie odpowiednio przeciwległe ograniczniki

187 792 lub 65, wskutek czego elementy zabezpieczające wchodzą w siebie grzebieniowe. Wystające z korpusów 62 i 63 ograniczniki 64 i 65 mają cylindryczny otwór 73, w którego dnie znajduje się otwór 74 dla przełożenia śruby mocującej. Oba końcowe ograniczniki każdego elementu zabezpieczającego 57 i 58 mają pionowe ścianki 67 i 68, tworzące ramiona, które również wchodzą w siebie wzajemnie (porównaj przekrój a-a), dzięki czemu szyna skrzydełkowa i dziób krzyżownicy są utrzymywane przy sobie również w kierunku poprzecznym do wzdłużnej osi szyn, to znaczy w kierunku y, zabezpieczając tym samym szyny przed przechylaniem. Tutaj również, co należy szczególnie podkreślić, nie ma połączenia w kierunku pionowym, w związku z czym wszystkie szyny, to znaczy dziób krzyżownicy i obie szyny skrzydełkowe mogą się swobodnie poruszać w kierunku pionowym względem innych szyn, a co za tym idzie, zawsze działa tylko moment bezwładności pojedynczej szyny, co znacznie zwiększa pionową elastyczność.

Dalsze szczegóły wynikają dla specjalisty bezpośrednio z fig. 9 do fig. 11.

Na fig. 12 ukazany jest wariant urządzenia zabezpieczającego przed przemieszczeniem, z trzema śrubami w przekroju widzianym z góry. Również tutaj urządzenie zabezpieczające przed przemieszczeniem składa się z dwóch par elementów zabezpieczających 57 i 58, z których zewnętrzny 57 jest za pomocą trzech śrub zamocowany do żebra szyny skrzydełkowej 1 lub 2, zaś wewnętrzny 58 jest również za pomocą trzech śrub 60 zamocowany do żeber 4 i 5 szyn znormalizowanych, tworzących dziób krzyżownicy. Każde ze wspomnianych żeber ma otwór do umieszczenia śrub. Również tutaj oba elementy zabezpieczające 57 i 58 jednej pary mają po jednym, wchodzącym do komory łubkowej szyn skrzydełkowych względnie szyn dziobowych, rozciągającym się równolegle do danego zebra szyny, korpusie 62 lub 63, z których wystają zęby 93-98, służące jako ograniczniki i wchodzące w siebie grzebieniowe. Zamocowany na szynie skrzydełkowej 1 lub 2 element zabezpieczający 57 ma przy tym dwa, przesunięte względem siebie wzdłuz szyny, zęby 93 i 94, natomiast umieszczony na szynie znormalizowanej 4 element zabezpieczający 58 ma dwie pary zębów 95, 96 i 97, 98, pomiędzy którymi mieszczą się odpowiednio zęby 93 lub 94. W przykładzie wykonania z fig. 12 zęby 93 i 94 mają w widoku z góry kształt trapezu poszerzonego u podstawy, dzięki czemu mogą przejmować większe siły. Przerwy pomiędzy zębami 95 i 96 lub 97 i 98 są również trapezowe, w związku z czym elementy zabezpieczające wchodzą w siebie z niewielkim luzem (2-3 mm). Ponieważ przy występowaniu sił, działających wzdłuż szyn, trapezowy kształt zębów powoduje powstanie składowej siły, skierowanej poprzecznie względem wzdłuznego kierunku szyn, na obu końcach pary elementów zabezpieczających 57, 58 znajdują się wchodzące w siebie wzajemnie mające kształt haków ścianki 67, 68, które przejmują te siły poprzeczne.

Wariant uwidoczniony na fig. 13 różni się od wariantu z fig. 12 tym, że zęby 93-98 mają w widoku z góry prostokątny zarys, co pozwala zrezygnować z haków.

Jak widać na przekrojach przedstawionych na fig. 15a i 15b, poszczególne zęby elementu zabezpieczającego są połączone ze sobą żebrami 99 lub 100, przy czym żebra te leżą równolegle do płaszczyzny jazdy i są przesunięte względem siebie. W przedstawionym przykładzie wykonania zebro 99 połączonego z dziobem krzyżownicy elementu zabezpieczającego 58 leży nad żebrem 100 elementu zabezpieczającego 57, połączonego z szyną skrzydełkową. Umożliwia to wkładanie krzyżownicy od góry przy już zamocowanej w torze szynie skrzydełkowej.

Na fig. 15c ukazany jest przekrój haków, przejmujących siły poprzeczne.

Na fig. 14 uwidocznione jest ponownie, w przekroju wzdłuż linii I-I na fig. 13, grzebieniowe wchodzenie w siebie zębów 93-98 oraz pokrywające zęby żebra 99 i 100.

Na fig. 16 ukazana jest w widoku z góry, zaś na fig. 17 w przekroju, użebrowana płyta, jaka znajduje zastosowanie w wynalazku. Przedstawiony tutaj przykład wykonania z czterema żebrami wchodzi w grę dla uzebrowanych płyt 250 i 251. z fig. 1, przy czym należy zwrócić uwagę na to, że na fig. 12 i 15 zebra przebiegają równolegle do siebie i prostopadle do krawędzi użebrowanej płyty, natomiast w praktyce (porównaj fig. 1) muszą one być oczywiście ustawione pod ostrym kątem, pod którym przebiegają szyny. Uzebrowaną płytę stanowi wydłużona, prostokątna, płaska płyta 83, z której górnej powierzchni wystają pionowo żebra 40,

187 792

39a, 39b i 41. Odstęp pomiędzy przeciwległymi powierzchniami żeber 40 i 39a oraz 39b i 41 odpowiada od zewnątrz połowie szerokości stopki, zaś od wewnątrz skróconej stopce szyn skrzydełkowych, natomiast odstęp pomiędzy przeciwległymi stronami żeber 39a i 39b odpowiada dopasowanej szerokości stopki obu zespawanych szyn dziobowych. Ponadto uzebrowane płyty mają z obu stron po jednym otworze 85, przez który można przełożyć śruby mocujące (na przykład śruby 33 do podkładów drewnianych na fig. 1 lub śruby z łbem i nakrętką dla podkładów betonowych) do połączenia z podkładem.

Żebra 40 i 41 z jednej strony oraz żebra 39a, 39b z drugiej strony mają różne wysokości i uwzględniają różne wysokości usytuowania zacisków. Żebra mają prostopadłościenny korpus i są zamocowane na płycie 83, na przykład poprzez zespawanie lub spawanie otworowe, w ramach którego przykładowo krótkie cylindryczne kołki 86, wykute na żebrach, wstawia się w otwory płyty 83.

Na fig. 18 i 19 przedstawione są w widokach z boku zebra 39a lub 41. Wszystkie żebra mają na swej górnej powierzchni 87 prostokątny w widoku z góry na fig. 17, otwór 88, rozszerzający się ku dołowi w kierunku płyty 83 w wybranie 89 w kształcie „jaskółczego ogona”. Za pomocą tych, mających kształt ..jaskółczego ogona”, wybrań 89 na użebrowanej płycie zamocowane są uchwyty śrubowe w postaci śrub hakowych 44 (fig. 4).

Na fig. 20 ukazane są w przekroju dwie, tworzące dziób krzyzownicy, szyny znormalizowane przed „otwartym” spawaniem. Przekrój jest przy tym poprowadzony w przybliżeniu pomiędzy użebrowanymi płytami 249 i 250 z fig. 1. Spawane ze sobą stanowiące szyny dziobowe szyny znormalizowane 4 i 5 są wstępnie obrobione na zwróconych ku sobie powierzchniach główki 15, stopki 16 i szyjki 17 szyny, przy czym szyny są tutaj spawane tylko na powierzchniach 52 w obszarze główki i 53 w obszarze stopki. W przykładach wykonania z fig. 20 i 21 chodzi o tak zwane spawanie otwarte, w którym spawane ze sobą powierzchnie 52-52 i 53-53 mają względem siebie poziomy odstęp, w którym umieszczony jest agregat podgrzewczy 54 lub 54' w postaci palnika acetylenowo-tlenowego lub podgrzewacza indukcyjnego. Za pomocą tych palników lub podgrzewaczy spawane powierzchnie podgrzewa się do temperatury spawania. Następnie agregaty podgrzewcze 54 i 54' w postaci palników lub pogrzewaczy usuwa się z tego obszaru, na przykład odchyla, po czym dociska do siebie oba obszary szyn, tworząc spoiny 55 i 56. To otwarte spawanie dociskowe charakteryzuje się stosunkowo małym garbem. Osiąga się również to, że obie szyjki 17 szyn leżą stosunkowo ciasno obok siebie, zaś ich odstęp 56' wynosi co najwyżej około 3-4 mm, co znacznie zwiększa stabilność, zwłaszcza w przednim obszarze dzioba 3 krzyżownicy.

Na fig. 21 ukazany jest dziób krzyżownicy po spawaniu na stopce za pomocą spoiny 56 i na główce za pomocą spoiny 55.

Na fig. 22 i 23 ukazany jest przedmiot fig. 20 i 21, tym razem dla zamkniętego spawania dociskowego. Agregaty podgrzewcze 54 i 54' są usytuowane nad główką 15 i pod stopką 49 szyn dziobowych 4 i 5, zaś spawane ze sobą powierzchnie 52 i 53 są dociskane do siebie z pewnym dociskiem wstępnym. Po wstępnym podgrzaniu i zmniejszeniu docisku wskutek zmiękczenia materiału następuje automatyczne rozpoczęcie procesu spawania.

Wykonywane spoiny mogą mieć znaczną długość 1-2 m, a nawet większą. Mimo tej długości wykonywane dociskowe spoiny wykazują bardzo dobrą jakość materiału, ponieważ nie jest stosowany żaden materiał dodatkowy, można również praktycznie zrezygnować z krytycznego dodatkowego nagrzewania wstępnego, jakie ma miejsce przy spawaniu w osłonie CO2 według stanu techniki.

Na fig. 23 widać, że garb spawalniczy 56 przy spawaniu zamkniętym jest nieco większy niż przy otwartym spawaniu dociskowym. Na zewnętrznych powierzchniach główki i stopki usuwa się ten garb, na przykład za pomocą szlifowania, co przedstawia fig. 23.

187 792

V/ on

Λ* Λ

187 792

187 792

187 792

187 792

187 792

187 792

187 792

ai ϊψ·6ι

187 792

ni χ—t cn

L_

187 792

187 792

Fig. 14

187 792

Ηε '•’θε

187 792

187 792

187 792

187 792

187 792

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz. Cena 6,00 zł.

Claims (17)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sztywna krzyżownica dla zwrotnic i skrzyżowań, z dwiema szynami skrzydełkowymi i umieszczonym pomiędzy nimi dziobem krzyżownicy, tworzącym wraz z szynami skrzydełkowymi zbiezne ku sobie rowki jezdne dla swobodnego przejazdu obrzeża koła, przy czym dwie szyny skrzydełkowe i dziób krzyżownicy spoczywają na użebrowanej płycie z pionowo wystającymi żebrami, pomiędzy którymi usytuowane są odpowiednio stopki szyn skrzydełkowych i stopka dzioba krzyżownicy, znamienna tym, że szyny skrzydełkowe (1,2) i dziób są za pomocą pionowo elastycznych zacisków (26, 27, 28, 29) zamocowane pionowo elastycznie na użebrowanej płycie (247-253), przy czym względne poziome położenie szyn skrzydełkowych (12) i dzioba (3, 4, 5, 6) krzyzownicy, a zatem szerokość rowka jezdnego (11) jest określona wyłącznie przez żebra (39, 39a, 39b, 40, 41), pomiędzy którymi stopki szyn skrzydełkowych względnie dzioba krzyżownicy są zamocowane w przybliżeniu bezluzowo.
2. 2. Krzyżownica według zastrz. 1, znamienna tym, że szyny skrzydełkowe (1, 2) i dziób (3, 4, 5, 6) krzyżownicy spoczywają na warstwach pośrednich (42, 43), usytuowanych pomiędzy stopką danej szyny i użebrowaną płytą (242-253).
3. 3. Krzyżownica według zastrz. 2, znamienna tym, że warstwy pośrednie (42, 43) są elastyczne poprzez wykonanie z elastomeru.
4. 4. Krzyżownica według zastrz. 2 albo 3, znamienna tym, że szyny skrzydełkowe (1, 2) w obszarze przechodzenia koła z krzyzownicy na szynę skrzydełkową i odwrotnie są podwyższone względem wysokości powierzchni szyny, to znaczy wysokości powierzchni dzioba, za pomocą warstw pośrednich (42,43) o różnej grubości, odpowiednio do zbieżności obręczy koła.
5. 5. Krzyżownica według zastrz. 1, znamienna tym, że elastyczne zaciski do mocowania pomiędzy skierowaną do wewnątrz stopką (16) szyny skrzydełkowej i przeciwległą stopką krzyżownicy spoczywają jedynie na wspomnianych stopkach szyn i są zamocowane na odpowiednich żebrach (39a, 39b).
6. 6. Krzyzownica według zastrz. 5, znamienna tym, że zaciski (28) w wyfrezowanym przednim obszarze (6) dzioba krzyżownicy są wsparte na górnej powierzchni obniżonego obszaru dziobowego (6) i sąsiednich stopkach (16) szyn skrzydełkowych (1 lub 2) oraz zamocowane na zebrach (39a, 39b).
7. 7. Krzyżownica według zastrz. 6, znamienna tym, że leżące wewnątrz zaciski (27, 28,29) wywierają siłę zaciskową, wynoszącą 10-15 kN na miejsce przyłożenia.
8. 8. Krzyżownica według zastrz. 1, znamienna tym, że użebrowane płyty (247-253) są wstępnie ukształtowane jako wypukłe w kierunku szyn.
9. 9. Krzyżownica według zastrz. 1, znamienna tym, że żebra (39, 39a, 39b, 40, 41) użebrowanych płyt (247- 253) mają szerokość mniejszą niż zebra zewnętrzne (40, 41).
10. 10. Krzyżownica według zastrz. 1, znamienna tym, że za obszarem przechodzenia koła z szyny skrzydełkowej na krzyżownice i odwrotnie, na wzajemnie przeciwległych częściach szyn, umieszczone jest urządzenie zabezpieczające (30) przed przemieszczaniem.
11. 11. Krzyżownica według zastrz. 10, znamienna tym, ze urządzenie zabezpieczające (30) przed przemieszczaniem składa się z pary ograniczników (64, 65), zamocowanych na szyjce przyporządkowanej szyny (1, 4; 2, 5) i wchodzące w siebie grzebieniowe we wzdłużnym kierunku szyny.
12. 12. Krzyzownica według zastrz. 11, znamienna tym, że ograniczniki (64, 65) mają po jednym pionowym ramieniu w postaci pionowej ścianki (68, 67), wystającym z wolnego końca danego ogranicznika, przy czym pionowe ścianki (67, 68) zachodzą za siebie naprzemiennie, tworząc ogranicznik w kierunku poprzecznym do wzdłuznej osi szyn.
13. 13. Krzyzownica według zastrz. 1, znamienna tym, ze tworzące dziób (3, 6) krzyżownicy części szynowe stanowią na całej długości dzioba szyny znormalizowane, zespawane ze sobą w obszarze główki i stopki.

    187 792
14. 14. Krzyżownica według zastrz. 13, znamienna tym, że spawane ze sobą części szyn są zespawane za pomocą otwartego spawania dociskowego, w którym spawane ze sobą części szyn są ustawione w odstępie względem siebie, przy czym w odstęp ten wprowadzony jest agregat podgrzewczy (54), który po osiągnięciu temperatury spawania jest usuwany, zaś spawane ze sobą części szyn są dociskane do siebie.
15. 15. Krzyżownica według zastrz. 13, znamienna tym, że spawane ze sobą części szyn są zespawane za pomocą zamkniętego spawania dociskowego, w którym spawane ze sobą części szyn są dociskane do siebie, zaś w obszarze spawanego miejsca umieszczony jest agregat podgrzewczy (54).
16. 16. Krzyżownica według zastrz. 14, znamienna tym, że spawanie dociskowe stanowi gazowe spawanie dociskowe lub indukcyjne spawanie dociskowe.
17. 17. Krzyżownica według zastrz. 14, znamienna tym, ze spawanie dociskowe stanowi gazowe spawanie dociskowe lub laserowe spawanie dociskowe z folią kompensacyjną.