W patencie francuskim nr 831 046 opi¬ sany jest sposób dokladnego pomiaru pra¬ cy lamania szyny oraz przeznaczone do te¬ go urzadzenie.Sposób ten polega na zasadzie nastepu¬ jacej, Taran o ukladzie pionowym zamocowa¬ ny jest na wysokosci wystarczajacej, by mógl posiasc energie niezbedna do zlama¬ nia szyn, po czym w spadku swym lamie on szyne, spoczywajaca na dwóch podstawach, a wreszcie na pewnym znanym poziomie nizszym mierzy sie pozostala jego energie.Urzadzenie do bezposredniego pomiaru pozostalej znacznej energii ulegaloby zni¬ szczeniu, a idea przewodnia wynalazku by¬ lo sprowadzenie pomiaru do pewnego tyl¬ ko ulamka znanego i stalego tej energii, wyobrazajacego pozostala sile zywa zespo¬ lu obciaznika tulei i sprezyny o masie niz¬ szej i zwiazanej z taranem, a wiec ozywio¬ nej ta sama szybkoscia, CO' i on.Skóro taran po zlamaniu szyny osiagnie wysokosc, na której ma byc dokonany po¬ miar energii pozostalej, odpowiedni przy¬ rzad samoczynny odlacza od taranu ze¬ spól obciaznika i sprezyny i unierucha¬ mia górny zwój sprezyny; w ten sposób si¬ la zywa zespolu tego przeksztalca sie w prace, sprezyny.Urzadzenie moze dzialac w spadku wol¬ nym (nie lamiac szyny), a wówczas scisly stosunek matematyczny pomiedzy wysoko¬ scia spadku H i odpowiednim wydluzeniemx sprezyny, odczytanym w urzadzeniu wy- faza sie parabola: x* = 2fH{p + ri 2 lW równaniu tym / oznacza strzalke spre¬ zyny na jednostke obciazenia, p—-ciezar obciaznika, a p' —ciezar sprezyny; wiel¬ kosci te wyrazone sa w pewnym umówio¬ nym z góry ukladzie jednostek (np. w me¬ trach, kilogramach).Scisly wzór powyzszy, w którym spre¬ zyna przejmuje polowe p'[2 swego ciezaru, zastepuje równanie: x2—2fH (p+p')f po¬ dane w pierwszym przyblizeniu w przyto- tesntyaji pateiiirie$fi^cuskim, W kolejnych doswiadczeniach prak¬ tycznych przy rozmaitych wysokosciach 'zamocowania Otrzymuje sie krzywa, zbli¬ zona do teoretycznej paraboli (od której odchyla sie ona nieco wskutek tarcia) i na eksperymentalna te krzywa powoluje sie opis, który dla kazdej wartosci wydluze¬ nia x sprezyny daje wysokosc H odpowie¬ dniego spadku.Po wykresleniu krzywej powyzszej mo¬ zna przystapic do pomiaru pracy zlamania szyny. Wychodzac z pewnej wysokosci h zwolnienia taranu, uskutecznia sie zlama¬ nie szyny i odczytuje w przyrzadzie wy¬ dluzenie x sprezyny. Wydluzeniu x odpo¬ wiada pewna wysokosc.// na krzywej ce¬ chowania. Gdy P oznacza ciezar taranu, energia wylozona równa sie Ph, energia po¬ zostala równa sie PH, a prace zlamania szy¬ ny (z pominieciem tarcia) wyraza wzór: T = Ph — PH = P(h — H) w którym znany jest wyraz P, h a H na krzywej cechowania, wartosci x w przyrza¬ dzie, skad mozna obliczyc T.Przyrzad opisany w patencie francu¬ skim 831 046, przeznaczony do urzeczywist¬ nienia sposobu przytoczonego powyzej, za¬ wieral w zasadzie obciaznik w postaci tillei, polaczony ze sprezyna dokladnie zwzorco- wana i zamocowana odpowiednim narza¬ dem w jednym z katów taranu roboczego w ten sposób, iz zespól tulei tej i sprezyny byl zwiazany z taranem, a wiec i ozywiony ta sama szybkoscia przed, podczas i po zlamaniu szyny, az do polozenia obranego na pomiar pozostalej sily zywej.Scisle w momencie, gdy przyrzad osia¬ ga wzmiankowane polozenie, zwzorcowany zespól tulei i sprezyny odlacza sie samo¬ czynnie od taranu wskutek uderzenia glo¬ wicy o wspornik, zaopatrzony w odpowie¬ dni narzad, przeznaczony do momentalne¬ go zaryglowania glowicy i zapobiegajacy odskakiwaniu tejze.Sila zywa ukladu tulei i sprezyny, po¬ siadajacego te sama szybkosc, co i taran, udziela sprezynie pewnego wydluzenia, które mozna okreslic przez odczytanie na skali dzieki zaryglowaniu za pomoca od¬ powiedniej zasuwki tulei w najnizszym punkcie jej ruchu.Przedmiot wynalazku niniejszego sta¬ nowi udoskonalenie opisanego powyzej przyrzadu do pomiaru wykonanej pracy, a w szczególnosci pracy lamania szyny, po¬ legajace: a) na zastosowaniu ulepszonego spo¬ sobu zapewnienia zaryglowania tulei na jej precie prowadniczym po osiagnieciu punk¬ tu najnizszego swego ruchu, a zwolnienia po odczytaniu jej drogi na skali, zaznaczo¬ nej na wzmiankowanym precie, które usku¬ tecznia sie przez odsrubowanie reka na¬ gwintowanego pierscienia lub w jakikol¬ wiek inny sposób; b) na zastosowaniu wspornika, zbudo¬ wanego w ten sposób, ze zapobiega on wszelkiemu odskakiwaniu glowicy przy¬ rzadu dzieki zastosowaniu rygli, polaczo¬ nych ze sprezynami przeciwdzialajacymi, a uzbrojonych w delikatne narzady odicliy* lane glowica przyrzadu pomiarowego, co pozwala zapobiec uderzeniu w rygiel przed — 2 —ciosem roboczym; rygle te zostaja zwolnio¬ ne w sposób dowolny odpowiednimi narza¬ dami po zlamaniu szyny w ten sposób, ze przyrzad zyskuje moznosc powrotu w polo¬ zenie pierwotne; c) na sprezystym zamocowaniu piono¬ wym przyrzadu na taranie za pomoca na¬ rzadów pólsztywnych, które pekaja w chwi¬ li odebrania ciosu celem zapobiezenia przed ciosem jakimkolwiek drganiom lub prze¬ sunieciom pionowym przyrzadu pomiaro¬ wego wzgledem tarami, co zapewnia nieza¬ wodnosc dzialania; d) na unieruchomieniu przed ciosem tulei wzgledem aparatu pomiarowego oraz wzgledem taranu dzieki zaryglowaniu cze¬ sci górnej tulei wzgledem glowicy aparatu, a dolnej jej czesci wzgledem wydrazonej opórki, jednolitej z taranem, celem zapo¬ biezenia jakimkolwiek drganiom podczas pracy przyrzadu i wreszcie e) na zastosowaniu parabolicznego ru¬ chomego narzadu wsporczego o powierzch¬ niach pochylych. Przyrzad posiada dwie powierzchnie pochyle, symetryczne wzgle¬ dem plaszczyzny prowadnicze j taranu, przy czym nachylenie ich wzrasta w mia¬ re oddalania sie od prowadnicy. Obie opo¬ ry spoczywaja odpowiednio na owych po¬ chylych plaszczyznach powierzchniami, na¬ chylonymi do poziomu pod tym samym ka¬ tem w ten sposób, ze opora pozostaje pio¬ nowa, kiedy sie slizga po plaszczyznie po¬ chylej. Taran porusza sie swobodnie po¬ miedzy oporami w górnej ich czesci, a na¬ stepnie, zanim osiagnie podstawe, wciska sie w postaci klina pomiedzy powierzchnie wewnetrzne uksztaltowanych parabolicz¬ nie opór, wprawionych w ruch jednostajnie przyspieszony po pochylych plaszczyznach.Sila ciezkosci odprowadza je na powrót w polozenie pierwotne.Przyrzad pomiarowy, opisany w druku patentowym francuskim nr 816 514, daje ze scisloscia wystarczajaca, jak to stwier¬ dzono w praktyce, maksimum przyspiesze¬ nia zwalniajacego taranu podczas lamania, a znajac przeto mase taranu — maksymal¬ ny wysilek lamania. Równiez i ten przy¬ rzad zbudowany jest z zastosowaniem ob¬ ciaznika i sprezyny, pracujacych podczas lamania szyny, ale nie wspólpracujacych z zadnym przyrzadem udarowym.Z tego wzgledu myslano o zaopatrzeniu taranu w dwa przyrzady, umieszczone naj¬ korzystniej po jego rogach, z których jeden, odpowiadajacy przyrzadowi pomiarowemu wedlug wynalazku, pozwolilby wyznaczyc prace dokonana zlamania szyny, dzialajac po jej zlamaniu, drugi zas przyrzad analo¬ giczny w zasadzie z przyrzadem, opisanym w patencie francuskim nr 816 514, zawiera zwzorcowany zespól obciaznika i sprezyny, identyczny z przyrzadem stanowiacym przedmiot wynalazku, który jednak, pozba¬ wiony przyrzadu udarowego, zwiazany jest z taranem w ten sposób, iz pozwala usku¬ teczniac pomiar maksymalnego wysilku la¬ miacego.Wynalazek ma na celu polaczenie z tym samym taranem dwóch powyzszych przy¬ rzadów pomiarowych, okreslajacych prace zlamania oraz maksymalny wysilek zla¬ mania.Zalaczony rysunek uwidocznia tytulem przykladu kilka odmian wykonania przed¬ miotu wynalazku.Fig. 1 przedstawia widok boczny oraz przekrój przyrzadu wedlug wynalazku; fig. 2 — widok boczny przyrzadu po roz¬ luznieniu sztywnego polaczenia z taranem; fig. 3 — szczegól urzadzenia, umozliwiaja¬ cego zaryglowywanie oraz odryglowywanie tulei na jej precie prowadniczym; fig. 4 — widok perspektywiczny wspornika zderze¬ niowego, zaopatrzonego w urzadzenia do blokowania glowicy przyrzadu pomiarowe¬ go po zderzeniu; fig. 5 — widok boczny oporków parabolicznych i podstawe z rów¬ niami pochylymi; fig. 6 — wykres, na któ¬ rym nakreslono wyznaczone doswiadczal¬ nie krzywe cechowania. Na fig. 7 i 8 przed- — 3 —stawiono taran, zaopatrzony w ulepszone narzady, umozliwiajace wykonanie pomia¬ ru pracy lamania szyny oraz najwiekszej sily podczas lamania.Jak widac z fig. 1, przyrzad wedlug wy¬ nalazku zawiera nastepujace czesci glów¬ ne: glowice 1 przyrzadu, wykonana najle¬ piej z duraluminu, sluzaca z poczatku do zablokowywania przyrzadu na taranie, na¬ stepnie zas jako czesc uderzajaca, pret pro- wadiniczy 2, przymocowany do glowicy 1 srodkowo wzgledem tej glowicy, sprezyne precyzyjna 3 obciazona na rozciaganie, przy czym górne jej zwoje wkrecone sa w pier¬ scien 4, polaczony sztywno z glowica 1, tu¬ leje 5, w której prowadzony jest przesuw¬ nie pret 2 i która nakrecona jest na dolne zwoje sprezyny 3, otslz urzadzenie do wska¬ zywania dlugosci suwu tulei, uruchamiane w sposób nastepujacy.W celu wyznaczania dlugosci suwu tu- lei zastosowane sa, jak to widac dokladniej z fig. 3, zapadki 6, które, popychane pier¬ scieniem kauczukowym 7, wchodza w za¬ czep ze srubowymi gwintami 8 preta 2. Za¬ opatrzona w ten sposób tuleja moze przeto poruszac sie w dól, nie moze jednak pod¬ nosic sie. Suw tulei odczytuje sie na po- dzialce 9, nakreslonej na precie 2. Odkre¬ cajac gwintowany pierscien 10, mozna zgniesc pierscien kauczukowy 7, co powo¬ duje odsuniecie zapadek 6. W ten sposób mozna zwolnic dowolnie tuleje 5 i mozna ja wprowadzic w jej polozenie czynne, któ¬ re odpowiada kresce zerowej podzialki 9.Na fig. 2 przedstawiono widok boczny przyrzadu wedlug wynalazku po uderze¬ niu glowicy 1 o wspornik zderzeniowy 11, które to uderzenie powoduje odlaczenie, przyrzadu od tarami.Wspornik zderzeniowy 11, posiadajacy ksztalt podkowy, opiera sie na wkleslym slupie, najlepiej stalowym, nie przedsta¬ wionym na fig. 1 i 2, który siega w dól az do równi pochylych, na których spoczywa¬ ja oporki. Glowica 1 przyrzadu oraz pret 2 wchodza w dwa cylindryczne wydrazona wsporniki 12 i 13, polaczone sztywno z ta¬ ranem. W ten sposób przyrzad zostaje za¬ blokowany na taranie w kierunku pozio¬ mym. Wsporniki 12 i 13 przechodza swo¬ bodnie pomiedzy ramionami podkowy, na¬ tomiast glowica 1 przyrzadu nie moze przejsc pomiedzy nimi i uderza o wspornik zderzeniowy 11.W tej samej chwili wyzwolony zostaje* narzad, sluzacy do blokowania glowicy 1 na wsporniku 11 dla zapobiezenia odska¬ kiwaniu glowicy. Blokowanie to uskutecz¬ niane jest, jak to widac z fig. 4, przez trzy rygle 14, znajdujace sie pod dzialaniem sprezyn 15. Aby zabezpieczyc rygle przed uderzeniami, zanim glowica 1 uderzy o wspornik, zastosowane sa trzy dwura- mienne dzwignie 16, które napinaja rygle. 14 za posrednictwem palców /7, polaczo¬ nych sztywno z osiami dzwigni 16 i moga¬ cych wchodzic do wyciec 18, wykonanych w ryglach 14.W przykladzie wykonania, przedsta¬ wionym na fig. 4, rygle 14 sa napiete, gdy dzwignie dwuramienne 16 zajmuja poloze¬ nie poziome i sa skierowane ku wnetrzu podkowy. Przypadek ten zachodzi dla ry¬ gla, przedstawionego po lewej stronie fi¬ gury 4. Podczas spadania glowica przy¬ rzadu odsuwa dzwignie 16, przekrecajac je* w dól z bardzo malym wysilkiem, przy czym dzwignie te wyzwalaja rygle 14.'. Na fig. 4 przedstawiono rygiel po pra¬ wej stronie rysunku w polozeniu wyzwole¬ nia. Gdy rygle te sa w ten sposób wyzwo-. lone, wystaja one ze swych lóz i zapobiega¬ ja odskakiwaniu w góre glowicy po uderze¬ niu jej o wspornik 11.Gdy dzwignie 16 ustawione sa poziomo, lecz sa skierowane na zewnatrz, to rygle usuwane sa za pomoca palców, polaczo¬ nych sztywno z osiami dzwigni 16, wykona¬ nych tak samo jak palce, wspomniane wy¬ zej, ale ustawionych srednicowo przeciw¬ legle, i wnikajacych w te same wyciecia 18*. — 4 —Rygle zostaja w ten sposób zwolnione i przyrzad moze swobodnie podnosic sie w góre wraz z taranem.W kierunku pionowym przyrzad zablo¬ kowany jest podatnie wzgledem taranu za pomoca zwyklego drutu z czerwonej miedzi pomiedzy hakiem 19, wykonanym przy dol¬ nym koncu preta 2, a napinaczem srubo¬ wym 20. W chwili zderzenia ten narzad polaczenia pólsztywnego, który stanowi ro¬ dzaj bezpiecznika mechanicznego, zostaje zerwany. Urzadzenie takie posiada zale¬ te wielkiej niezawodnosci dzialania, iW chwili przygotowania do pracy spre¬ zyna 3 dzwiga jedynie tuleje 5, ustawiona na zerze podzialki i zablokowana u góry wzgledem glowicy przyrzadu, u dolu zas przez wydrazona nasadke odbojowa 21, która jest wkrecona we wspornik 11 i któ¬ ra pozwala na swobodne przejscie preta 2, jak to przedstawiono na fig. 1. Dzieki te¬ mu zapobiega sie wszelkim niepozadanym wibracjom podczas pracy, poniewaz tuleja jest przed zderzeniem calkowicie unieru¬ chomiona wzgledem przyrzadu pomiarowe¬ go i wzgledem taranu.Na fig. 5 przedstawiono dogodna postac oporków parabolicznych z podstawa o rów¬ niach pochylych. Oporki 22 posiadaja w górnej czesci pionowe scianki wewnetrz¬ ne, przechodzace w ksztalt paraboliczny czesci dolnej, w strefie 23. Taran przecho¬ dzi swobodnie pomiedzy oporkami w górnej ich czesci, przy czym pomiar pozostalej energii kinetycznej .dokonywa sie wlasnie w tej strefie oporków, po czym wchodzi on na ksztalt klina pomiedzy powierzchnie pa¬ raboliczne. Tutaj taran jest hamowany i udziela oporkom ruchu jednostajnie przy¬ spieszonego. Oporki zostaja rozrzucone, poruszajac sie w góre po równiach pochy¬ lych 24, których nachylenie dobrane jest talk, aby ciezar oporków sprowadzal je z powrotem w ich polozenie wyjsciowe. Za pomoca oporków dostatecznie ciezkich oraz równi pochylych dostatecznie dlugich moz¬ na w opisany tu sposób zapobiec wszelkim niszczacym uderzeniom o podstawe.Na fig. 6 przedstawiono obok paraboli teoretycznej, nakreslonej linia cienka, krzy¬ wa doswiadczalna cechowana, nakreslona linia gruba i otrzymana w drodze odczyty¬ wania za kazdym razem na przyrzadzie wydluzen x zwzorcowanej sprezyny 3, od¬ powiadajacych rozmaitym wysokosciomH, z jakich spada taran. Za pomoca krzywej tej (fig. 6) o dwu osiach wzajemnie prosto¬ padlych Ox i OH mozna stwierdzic bezpo¬ srednim spojrzeniem na te krzywa odpo¬ wiednia wysokosc H spadku dla kazdego jej punktu, tj. dla kazdej wartosci x9 od¬ czytanej na skali 9 przyrzadu.Jezeli lamie sie szyne taranem o cieza¬ rze P, zwolnionym na wysokosci h ponad poziomem pomiaru, i podczas doswiadcze¬ nia tego przyrzad wyznacza wydluzenie x sprezyny, praca zlamania wyraza sie wzo¬ rem: T = P (h — H), w którym P, h sa znane, a H dane jest w funkcji zmiennej x krzywa cechowania.W praktyce w szczególnosci celem przyspieszenia uzyskania wartosci T dla wszystkich doswiadczen z ciezaru P taranu i wysokosci h wyzwolenia ustala sie raz na zawsze obraz, który daje natychmiastowo w drodze prostego odczytania wartosc T dla kazdej wartosci x, odczytanej na przy¬ rzadzie, przy czym kolejne wartosci x mo¬ ga byc oznaczane np. od milimetra do mili¬ metra.Celem calkowitego wyzyskania mozno¬ sci stanowiacego przedmiot wynalazku przyrzadu, taran zaopatrzony jest w dwa przyrzady pomiarowe. Dzieki takiemu po¬ laczeniu otrzymuje sie polaczenie zespo¬ lów, uwidocznione na fig. 7.Urzadzenie A, analogiczne do udosko¬ nalonego przyrzadu pomiarowego, stano¬ wiace przedmiot wynalazku, daje, pracujac po zlamaniu tegpz, prace lamania szyny dzieki zastosowaniu wspornika udarowego w ksztalcie podkowy, podtrzymywanego — 5 —kolumna C, która schodzi az do pod¬ stawy.Urzadzenie B, umieszczone w drugim rogu taranu, wyposazone jest w uklad tulei i sprezyny analogicznie do zespolu w urza¬ dzeniu A, nie pracujac jednak w zadnym przyrzadzie udarowym, jest ono zaryglo¬ wane na taranie i dziala podczas lamania szyny, oznaczajac na swej sprezynie wy¬ dluzenie y.Z odczytania wartosci y mozna wy¬ wnioskowac maksymalny wysilek F lama¬ nia. W rzeczy samej wydluzenie y spre¬ zyny odpowiada maksymalnemu zwolnie¬ niu G podczas lamania. Wydluzeniu temu y odpowiada ciezar — sprezyny.Maksymalne zwolnienie G, pomnozone przez mase równowazna ukladowi: tuleja- sprezyna 2 g y równa sie ciezarowi sprezyny —, g gdzie g oznacza przyspieszenie ziemskie skad G = ^^~ Hp+p) 2 Najwiekszy wysilek F lamania, dostar¬ czony przez taran, odpowiada temu same¬ mu maksymalnemu zwolnieniu G i równa P P sie dla masy — iloczynowi F = — G = g S y P _P „ = — • = • y = K • y, f p+Jl f[p + C) 2 2 przy czym K oznacza stala urzadzenia' K= , która mozna obliczyc. Po- f(p + ]J) 2 niewaz we wzorze tym znane sa juz P, p, p\ f, wiec y odczytuje sie bezposrednio z urzadzenia B.Fig. 8 wskazuje polozenie tulei dwóch aparatów A i B po zlamaniu szyny.Jednoczesnie uzyskuje sie, porówny- wujac wskazania obu aparatów dla tego sa¬ mego odcinka szyny, z jednej strony prace lamania (aparat A), z drugiej zas strony -— maksymalny wysilek lamania (aparat B).Rozumie sie, ze do przyrzadu pomiaro¬ wego wedlug wynalazku mozna wprowa¬ dzic rozmaite zmiany, dodatki i udoskona¬ lenia, nie zmieniajac przez to istoty wyna¬ lazku. Takwiec mozna np. poslugiwac sie bardzo rozmaitymi materialami do wyko¬ nania poszczególnych czesci przyrzadu.Mozna równiez przewidziec przyrzady balrdzo odbiegajace celem uzyskania tymczasowego polaczenia pomiedzy ta¬ ranem i pretem prowadniczyni przy¬ rzadu mierniczego, które to polaczenie powinno byc usuniete w chwili ude¬ rzenia iglowicy przyrzadu o wspornik uda¬ rowy. W przykladzie opisanym i uwidocz¬ nionym na rysunku miano na celu zasto¬ sowanie przyrzadu, stanowiacego przed¬ miot wynalazku niniejszego, w tym wypad¬ ku, gdzie chodzilo o zmniejszenie ilosci pracy, a ewentualnie wysilku zlamania szy¬ ny. Rozumie sie samo przez sie, ze wyna¬ lazek nie jest ograniczony do tych zastoso¬ wan i ze obejmuje on przyrzad udarowy lub doswiadczalny wszelkiego rodzaju. PL