PL216071B1 - Zwrotnica ze wzmocniona szyna iglicowa - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest zwrotnica składająca się z toru zasadniczego i z toru zwrotnego, przy czym jedna szyna każdego toru jest wykonana, jako szyna iglicowa i daje się przesunąć do styku z odpowiednią opornicą.

Podczas przejeżdżania zwrotnicy działają na szyny duże siły a w szczególności duże siły poprzeczne, które zależą w szczególności od promienia krzywizny i kąta odchylenia zwrotnicy, od prędkości, z jaką jest przejeżdżana zwrotnica, i od nacisku osi na szynę. Te siły poprzeczne po większej części muszą być przejmowane przez szynę iglicową, przy czym w szczególności w wypadku rozjazdów łukowych jednostronnych, w których tor zwrotny wychodząc od zakrzywionego toru zasadniczego w kierunku strony wewnętrznej krzywizny odgałęzia się, z powodu dużych sił bezwładności lub sił odśrodkowych można zaobserwować szczególnie duże obciążenia. To prowadzi do zwiększonego zużycia i w ten sposób okres użytkowania ulega znacznemu skróceniu. Ponadto nowoczesne zwrotnice muszą zapewniać możliwość przejeżdżania ich z dużymi prędkościami, co w sposób nieunikniony prowadzi do szyn iglicowych z długimi, cienkimi ostrzami iglic i związaną z tym zwiększoną podatnością na zużycie. Dlatego już wielokrotnie proponowano wytwarzanie szyn iglicowych ze specjalnych materiałów odpornych na zużycie lub z materiałów odpornych na zużycie dzięki dodatkowej obróbce hartowaniem. Jednakże jest z tym związanych szereg wad, przy czym na przykład, z uwagi na potrzeby bezpieczeństwa, dlatego na ogół nie są stosowane szyny iglicowe z hartowaną główką, gdyż ewentualne objawy zużycia powinny być widoczne na szynach iglicowych w taki sposób, aby niebezpieczeństwo pęknięcia mogło być zauważone odpowiednio wcześnie. W szynach iglicowych z hartowaną główką występuje pęknięcie, jednak zwykle jako pęknięcie kruche, tak że nie jest możliwe jego wcześniejsze wykrycie.

Dlatego w przeszłości wielokrotnie proponowano szyny iglicowe, które mają zwiększoną grubość, aby mogły w bardziej niezawodny sposób przejmować siły poprzeczne. Z niemieckiego opisu zgłoszeniowego nr DE-OS 2,046,391 znane są szyny iglicowe, których końce iglic w kierunku do opornicy mają wzmocnienia, których wybrania na krawędzi jezdnej odpowiadają opornicy. Szyna iglicowa w położeniu przylegania do opornicy wchodzi w wybrania w opornicy, tak że w obszarze przejściowym od opornicy do iglicy powstaje ciągła krawędź jezdna. W wykonaniu według niemieckiego opisu zgłoszeniowego nr DE-OS 2,046,391 z powodu wybrań wykonanych w opornicy wynika znaczne osłabienie opornicy i dlatego w położeniu odstawania iglicy wybrania w opornicach są wypełnione klinami nastawczymi. Z europejskiego opisu zgłoszeniowego nr EP 040533 A2 znane jest ponadto, w obszarze, w którym szyna iglicowa przylega do opornicy, zmniejszenie szerokości opornicy w obszarze jej główki i stopki w ten sposób, że iglica w tym obszarze przejściowym może być ukształtowana tak, aby odpowiadała profilowi główki szyny. Także w tym rozwiązaniu profil opornicy jest jednak bardzo osłabiony, tak że istnieje zwiększone niebezpieczeństwo pęknięcia. W celu uniknięcia nadmiernego zmniejszenia przekroju opornicy i mimo to uzyskanie odpowiedniego wzmocnienia szyny iglicowej, często profil główki opornicy w obszarze przylegania iglicy jest sfrezowany ukośnie w dół, jak to jest przedstawione, na przykład w niemieckim opisie zgłoszeniowym nr DE 487877.

Wykonanie, w którym szyna iglicowa w stanie przylegania do opornicy zahacza o wybranie opornicy znane jest też z opisu USA 175,699. Ponadto opis USA-1,103,720 opisuje zgodną z tym rodzajem zwrotnicę, która składa się z toru zasadniczego i z toru zwrotnego, przy czym dana szyna każdego toru jest wykonana jako szyna iglicowa i daje się przesunąć do styku z odpowiednią opornicą.

Reasumując, nie można określić, jako w pełni zadowalających znanych propozycji wzmocnienia przekroju szyny iglicowej w obszarze przylegania, gdyż zasadnicza poprawa odporności na zużycie szyn iglicowych nie jest zauważalna i ponadto z powodu ubytku materiału na krawędzi jezdnej opornicy powstaje niepożądana zmiana przebiegu krawędzi jezdnej. Odchyłki od prostoliniowego przebiegu krawędzi jezdnej powodują przy dużych prędkościach powstawanie twardych uderzeń pojazdu i dlatego należy im zapobiegać w każdym wypadku.

Celem omawianego wynalazku jest opracowanie w ten sposób szyny iglicowej o zwiększonej odporności na zużycie i większej trwałości w wyniku wzmocnienia iglicy w przednim obszarze, że zwiększone jest bezpieczeństwo wskutek zmniejszenia niebezpieczeństwa pęknięcia, przy czym jednocześnie pierwotny przebieg krawędzi jezdnej powinien wywierać możliwie mały wpływ na zwiększenie komfortu przy przejeżdżaniu zwrotnicy.

PL 216 071 B1

Zadanie to zostało rozwiązane za pomocą wynalazku dzięki zwrotnicy składającej się z toru zasadniczego i z toru zwrotnego, przy czym dana szyna każdego toru jest wykonana jako szyna iglicowa i daje się przesunąć do styku z odpowiednią opornicą, charakteryzującej się tym, że co najmniej jedna opornica w obszarze swojego przylegania do szyny iglicowej jest wykonana z główką szyny o szerokości mniejszej w porównaniu z obszarem leżącym na zewnątrz powierzchni przylegania, przy czym szerokość główki szyny opornicy w obszarze przylegania szyny iglicowej do opornicy wychodząc od ostrza iglicy w pierwszym obszarze do punktu o najmniejszej szerokości główki opornicy zmniejsza się, a w drugim przylegającym do niego obszarze zwiększa się, i że szyna iglicowa w kierunku opornicy jest wykonana ze zwiększonym przekrojem odpowiednio do zmniejszenia szerokości główki opornicy. Dzięki temu, że w obszarze przylegania szyny iglicowej do opornicy zmniejszenie szerokości przekroju opornicy lub wzmocnienie szyny iglicowej nie następuje równomiernie silnie, lecz w pierwszym obszarze zwiększa się i w drugim obszarze przylegającym do niego zmniejsza się, stworzono możliwość dopasowania stopnia wzmocnienia szyny iglicowej do przebiegu przekroju.

Korzystnie szerokość główki opornicy mierzy się w odstępie pionowym 10 do 20 mm, w szczególności 14 mm od górnej krawędzi jezdnej.

Korzystnie opornica w obszarze przylegania do szyny iglicowej jest wykonana z ukośnym ścięciem krawędzi, przy czym ukośne ścięcie krawędzi wychodząc od krawędzi jezdnej przebiega pod kątem w kierunku szyjki szyny.

Korzystnie krawędź wynikająca z przecięcia ukośnego ścięcia krawędzi z profilem główki opornicy jest wykonana jako zaokrąglona.

Korzystnie profil główki opornicy na przejściu w ukośne ścięcie krawędzi jest wykonany za pomocą łuku, którego promień jest mniejszy niż promień odpowiedniego krzywoliniowego obszaru profilu szyny znormalizowanej.

Korzystnie punkt z najmniejszą szerokością główki opornicy leży w odległości od ostrza iglicy wynoszącej od 1/5 do 1/3, zwłaszcza 1/4 długości przylegania szyny iglicowej do opornicy.

Korzystnie największe zmniejszenie szerokości opornicy lub największe zwiększenie szerokości szyny iglicowej wynosi 2 do 5 mm, korzystnie 3 mm.

Korzystnie wysokość w kierunku pionowym szyny iglicowej w obszarze przylegania do opornicy wychodząc od ostrza iglicy zwiększa się w kierunku do końca powierzchni przylegania.

Korzystnie wewnętrzna powierzchnia nośna obrzeża koła tocznego, która z osią koła tocznego tworzy zwłaszcza kąt od 50° do 70°, w szczególności 60°, co najmniej w punkcie największego zwiększenia szerokości szyny iglicowej przebiega równolegle do stycznej przyległej do szyny iglicowej i opornicy lub styka się z szynami wzdłuż tej stycznej.

Korzystnie zwrotnica jest rozjazdem łukowym jednostronnym, przy czym szyna iglicowa na zewnątrz łuku ma wzmocniony przekrój.

Przy przejeżdżaniu zwrotnicy powstają szczególnie duże oddziaływania sił na szynę iglicową w obszarze, w którym koło toczne z boku styka się z szyną iglicową i dlatego według wynalazku szerokość główki szyny wychodząc od ostrza iglicy do punktu, w którym koło toczne z boku styka się z szyną iglicową zmniejsza się i w obszarze przylegającym do niego aż do końca powierzchni przylegania szyny iglicowej do opornicy zwiększa się, przy czym oczywiście szyna iglicowa jest wzmocniona (wykonana ze zwiększonym przekrojem) odpowiednio do tego przebiegu. Największe wzmocnienie szyny iglicowej następuje zatem we wrażliwym obszarze przechodzenia obciążenia z opornicy na szynę iglicową i uzyskuje się dzięki temu zwiększenie przekroju i tym samym zwiększenie momentu bezwładności szyny iglicowej, tak że szyna iglicowa może skuteczniej opierać się zwiększonym siłom poprzecznym. Jednocześnie przebieg krawędzi jezdnej opornicy jest tylko nieznacznie zmieniony, tak że przy odstającej iglicy nie są zauważalne negatywne oddziaływania na zachowanie się pojazdu podczas jazdy. Dzięki korzystnej stałej zmianie przekroju eliminuje się zmianę toru jazdy w rodzaju szarpnięć, tak że nie wpływa ona negatywnie na komfort jazdy i zapobiega obciążeniom udarowym szyn.

Krawędź jezdna szyny powstaje na główce szyny w najszerszym miejscu, które jest mierzone w ustalonym z góry lub w ustalonym przez normę odstępie w kierunku pionowym od górnej krawędzi jezdnej. Preferowane jest mierzenie szerokości główki opornicy, która według wynalazku w obszarze przylegania szyny iglicowej najpierw jest wykonana jako zmniejszająca się i bezpośrednio potem jest wykonana jako zwiększająca się, w odstępie pionowym 10 do 20 mm, w szczególności 14 mm od górnej krawędzi jezdnej. Aby w możliwie małym stopniu osłabić przekrój opornicy i mimo to uzyskać wystarczające wzmocnienie szyny iglicowej korzystne jest tego rodzaju udoskonalenie wykonania,

PL 216 071 B1 że opornica w obszarze przylegania do szyny iglicowej jest wykonana z ukośnym ścięciem krawędzi, przy czym ścięcie krawędzi wychodząc od krawędzi jezdnej przebiega pod kątem w kierunku szyjki szyny. Dzięki tego rodzaju ukośnemu ścięciu krawędzi, które znajduje się na krawędzi jezdnej opornicy, uzyskuje się ponadto możliwość wykonania wzmocnienia iglicy bez nadmiernego wpływu na przebieg krawędzi jezdnej.

W zaokrąglonym obszarze na przejściu między górną krawędzią jezdną i krawędzią jezdną powstaje oczywiście krawędź z przecięcia ukośnego ścięcia krawędzi z profilem główki opornicy, z którą styka się obrzeże koła tocznego. Według korzystnego wykonania zwrotnicy według wynalazku, krawędź wynikająca z przecięcia ukośnego ścięcia krawędzi z profilem główki opornicy jest wykonana jako zaokrąglona, przy czym ponadto zaokrąglenie jest wykonane korzystnie w ten sposób, że profil główki opornicy na przejściu górnej krawędzi jezdnej w ukośne ścięcie krawędzi jest wykonany za pomocą łuku, którego promień jest mniejszy niż promień odpowiedniego krzywoliniowego obszaru profilu szyny znormalizowanej. Wskutek tego uzyskuje się w tym obszarze występ, tak że mimo zmniejszenia szerokości główki opornicy powstaje bardzo mała zmiana toru. Ponadto dzięki tego rodzaju wykonaniu jest optymalizowana geometria styku między obrzeżem koła tocznego w obszarze przejścia koła tocznego z opornicy na szynę iglicową w ten sposób, że uzyskuje się w tym obszarze przejście charakteryzujące się brakiem szarpnięć.

Szczególnie obciążalną i odporną na zużycie zwrotnicę uzyskuje się wtedy, gdy największe wzmocnienie szyny iglicowej, jak już wspomniano, jest wykonane w obszarze, w którym koło toczne styka się z boku z szyną iglicową i dlatego zwrotnica według wynalazku według korzystnego wykonania jest udoskonalona w ten sposób, że punkt z największym wzmocnieniem szyny iglicowej lub z najmniejszą szerokością główki opornicy leży w odległości od ostrza iglicy wynoszącej od 1/5 do 1/3, korzystnie w odległości 1/4 długości przylegania szyny iglicowej do opornicy. W tym punkcie można oczywiście zauważyć największe odchylenie przebiegu krawędzi jezdnej od przebiegu zgodnego z normą i dlatego rozmiar wzmocnienia szyny iglicowej lub zmniejszenie szerokości opornicy są dobierane w ten sposób, że uzyskuje się zwiększoną odporność na zużycie przy jednocześnie możliwie małej zmianie krawędzi jezdnej. Szczególnie korzystne wykonanie uzyskuje się wtedy, gdy największe zmniejszenie szerokości opornicy lub największe wzmocnienie szyny iglicowej wynosi 2 do 5 mm, korzystnie 3 mm.

Jak już wspomniano, pożądane jest przejście koła tocznego z opornicy na szynę iglicową charakteryzujące się brakiem szarpnięć i w związku z tym zwrotnica według wynalazku korzystnie jest udoskonalona w ten sposób, że wychodząc od ostrza iglicy w kierunku do końca powierzchni przylegania wysokość w kierunku pionowym szyny iglicowej w obszarze przylegania do opornicy zwiększa się. Dzięki temu powstaje ciągłe przejście toczącego się obciążenia z opornicy na szynę iglicową, przy czym geometria styku w tym obszarze może być nadal udoskonalona, gdy - jak to odpowiada korzystnemu wykonaniu - wewnętrzna powierzchnia nośna obrzeża koła tocznego, która z osią koła tocznego korzystnie tworzy kąt od 50° do 70°, w szczególności 60°, co najmniej w obszarze największego wzmocnienia szyny iglicowej przebiega równolegle do stycznej przyległej do szyny iglicowej i opornicy lub styka się z szynami wzdłuż tej stycznej. Dzięki temu jest zapewnione, że w szczególności w obszarze najeżdżania koła tocznego na szynę iglicową, mimo wzmocnienia przekroju iglicy koło toczne styka się zarówno z szyną iglicową, jak i z opornicą, przy czym zapobiega się unoszeniu się w górę koła tocznego.

Jak już wspomniano wzmocnienie według wynalazku przekroju szyny iglicowej i związane z tym zwiększenie odporności na zużycie korzystne jest w szczególności w wypadkach geometrii zwrotnic, w których występują duże siły poprzeczne. Dlatego zwrotnica według wynalazku, korzystnie jest rozjazdem łukowym jednostronnym, przy czym szyna iglicowa na zewnątrz łuku ma wzmocniony przekrój. Dzięki temu uwzględnia się okoliczność, że w wypadku rozjazdów łukowych jednostronnych na zewnątrz łuku, z powodu małego promienia krzywizny i kąta odchylenia na szynę iglicową działają szczególnie duże siły poprzeczne.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania jest uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok z góry obszaru zwrotnicy, w którym szyna iglicowa przylega do opornicy, fig. 2 - przekrój według linii 2 - 2 na fig. 1, fig. 3 - przekrój według linii 3 - 3 na fig. 1, fig. 4 - przekrój według linii 4 - 4 na fig. 1, fig. 5 - w powiększeniu główkę opornicy według fig. 3 i fig. 6 - w powiększeniu główkę opornicy z przylegającą szyną iglicową w przekroju według fig. 3.

Na fig. 1 opornica toru zasadniczego rozjazdu jest oznaczona za pomocą oznaczenia odsyłającego 1, a szyna iglicowa toru zwrotnego rozjazdu jest oznaczona za pomocą 2, przy czym przedstaPL 216 071 B1 wiony jest tylko ten obszar, w którym szyna iglicowa 2 przylega do opornicy. W najszerszym miejscu opornicy 1 jest wykonana krawędź jezdna, przy czym na fig. 1 jest widoczne, że krawędź jezdna nie przebiega prostoliniowo, lecz że szerokość główki opornicy 1 w obszarze przylegania szyny iglicowej 2 do opornicy 1 wychodząc od ostrza iglicy 3 w pierwszym obszarze do punktu 4 o najmniejszej szerokości główki opornicy zmniejsza się, a w drugim przylegającym do niego obszarze zwiększa się, tak że uzyskuje się łamany przebieg krawędzi jezdnej 5.

Szyna iglicowa 2 odpowiednio do zmniejszenia szerokości opornicy 1 w kierunku do opornicy 1 jest wzmocniona - wykonana ze zwiększonym przekrojem, przy czym w punkcie 4, w którym koło toczne z boku styka się z szyną iglicową przewidziane jest największe wzmocnienie. Na widokach przekrojów według fig. 2, fig. 3 i fig. 4 jest tylko widoczne, że zmniejszenie szerokości główki opornicy uzyskuje się za pomocą ukośnego ścięcia krawędzi lub podcięcia główki opornicy. Rozmiar podcięcia w punkcie 4, któremu odpowiada widok przekroju według fig. 3, jest największy, a zatem szyna iglicowa 2 najbardziej rozszerza się, ponieważ w tym obszarze zużycie w wyniku wprowadzenia sił poprzecznych w rodzaju szarpnięć jest największe.

Na widokach przekrojów według fig. 2, fig. 3 i fig. 4 ponadto widać, że wysokość w kierunku pionowym szyny iglicowej 2 wychodząc od ostrza iglicy 3 aż do opornicy 1 jest wykonana jako zwiększająca się. Umożliwia to wolne od szarpnięć i w sposób ciągły przejmowanie toczącego się obciążenia przez szynę iglicową 2.

Na fig. 5 przedstawiony jest przekrój główki opornicy w punkcie 4, w którym szerokość opornicy 1 jest najbardziej zmniejszona. Za pomocą linii kreskowej 6 jest zaznaczony profil znormalizowany opornicy 1, taki jaki jest ukształtowany poza powierzchnią przylegania szyny iglicowej 2. Krawędź jezdna profilu znormalizowanego zaznaczonego za pomocą linii kreskowej 6 przebiega w tym wypadku w miejscu oznaczonym za pomocą 7, przy czym za pomocą 8 jest oznaczone ukośne ścięcie krawędzi lub podcięcie, jakie jest wykonane według znanych wykonań lub według stanu techniki, wychodząc od krawędzi jezdnej 7 przebiegające ukośnie w dół w celu ułatwienia przylegania szyny iglicowej 2.

Według wynalazku, wychodząc od obszaru ostrza iglicy 3 podcięcie aż do punktu 4 jest teraz wykonane jako zwiększające się, tak że w punkcie 4 uzyskuje się profil główki opornicy przedstawiony za pomocą linii grubej na fig. 5. Szerokość opornicy 1 jest zmniejszona o odstęp a, przy czym oczywiście szyna iglicowa 2 o taki sam wymiar jest powiększona. Ograniczony lukiem obszar leżący na obszarze przejściowym od ukośnego ścięcia krawędzi do profilu znormalizowanego może być wykonany za pomocą promienia £1, który jest mniejszy niż promień r₂, który odpowiada łukowi profilu znormalizowanego. Dzięki temu uzyskuje się przesunięcie krawędzi jezdnej jedynie o odległość b, która jest mniejsza niż odległość a, o którą jest zmniejszona szerokość opornicy.

Na fig. 6 oprócz opornicy 1 przedstawiona jest dodatkowo przylegająca do niej iglica 2, przy czym za pomocą linii kreskowej jest pokazane koło toczne 9 z obrzeżem 10. Geometria jest tutaj zoptymalizowana w ten sposób, że wewnętrzna powierzchnia nośna 11 obrzeża 10 stanowi wspólną styczną do opornicy 1 i do szyny iglicowej 2.

Reasumując, za pomocą wynalazku jest opracowana odporna na zużycie zwrotnica o zwiększonej trwałości co powoduje, że osiąga się większe bezpieczeństwo dzięki zmniejszeniu niebezpieczeństwa pęknięcia. Geometria styku jest zoptymalizowana w ten sposób, że przebieg krawędzi ma

Claims (10)

1. Zwrotnica składająca się z toru zasadniczego i z toru zwrotnego, przy czym dana szyna każdego toru jest wykonana jako szyna iglicowa i daje się przesunąć do styku z odpowiednią opornicą, znamienna tym, że co najmniej jedna opornica (1) w obszarze swojego przylegania do szyny iglicowej (2) jest wykonana z główką szyny o szerokości mniejszej w porównaniu z obszarem leżącym na zewnątrz powierzchni przylegania, przy czym szerokość główki szyny opornicy (1) w obszarze przylegania szyny iglicowej (2) do opornicy (1) wychodząc od ostrza iglicy (3) w pierwszym obszarze do punktu (4) o najmniejszej szerokości główki opornicy zmniejsza się, a w drugim przylegającym do niego obszarze zwiększa się, i że szyna iglicowa (2) w kierunku opornicy (1) jest wykonana ze zwiększonym przekrojem odpowiednio do zmniejszenia szerokości główki opornicy.

2. Zwrotnica według zastrz. 1, znamienna tym, że szerokość główki opornicy mierzy się w odstępie pionowym 10 do 20 mm, w szczególności 14 mm od górnej krawędzi jezdnej.

PL 216 071 B1

3. Zwrotnica według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że opornica (1) w obszarze przylegania do szyny iglicowej (2) jest wykonana z ukośnym ścięciem krawędzi, przy czym ukośne ścięcie krawędzi wychodząc od krawędzi jezdnej przebiega pod kątem w kierunku szyjki szyny.

4. Zwrotnica według zastrz. 3, znamienna tym, że krawędź wynikająca z przecięcia ukośnego ścięcia krawędzi z profilem główki opornicy jest wykonana, jako zaokrąglona (£1).

5. Zwrotnica według zastrz. 3 albo 4, znamienna tym, że profil główki opornicy na przejściu w ukośne ścięcie krawędzi jest wykonany za pomocą łuku, którego promień jest mniejszy niż promień odpowiedniego krzywoliniowego obszaru profilu szyny znormalizowanej.

6. Zwrotnica według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że punkt (4) z najmniejszą szerokością główki opornicy leży w odległości od ostrza iglicy (3) wynoszącej od 1/5 do 1/3, zwłaszcza 1/4 długości przylegania szyny iglicowej (2) do opornicy (1).

7. Zwrotnica według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że największe zmniejszenie szerokości opornicy (1) lub największe zwiększenie szerokości szyny iglicowej (2) wynosi 2 do 5 mm, korzystnie 3 mm.

8. Zwrotnica według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że wysokość w kierunku pionowym szyny iglicowej (2) w obszarze przylegania do opornicy (1) wychodząc od ostrza iglicy (3) zwiększa się w kierunku do końca powierzchni przylegania.

9. Zwrotnica według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że wewnętrzna powierzchnia nośna obrzeża koła tocznego, która z osią koła tocznego tworzy zwłaszcza kąt od 50° do 70°, w szczególności 60°, co najmniej w punkcie (4) największego zwiększenia szerokości szyny iglicowej (2) przebiega równolegle do stycznej przyległej do szyny iglicowej (2) i opornicy (1) lub styka się z szynami wzdłuż tej stycznej.

10. Zwrotnica według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że zwrotnica jest rozjazdem łukowym jednostronnym, przy czym szyna iglicowa na zewnątrz łuku ma wzmocniony przekrój.