SE526266C2 - Styrskena av kompoundtyp och ett förfarande för framställning av en sådan styrskena - Google Patents

Description

25 00 0000 0 0 0 0 0 000 000 0000 0 0 0 0 p 00 00 000 00 O . 0. 000:.0I. 0000 0000 O 0 0 0 0 Û I I CO I OO h) UI 526 266 2 Enligt en betraktelse bygger uppfinningen på att en styrskena eller räl anordnas såsom en grundskena för mottagande och uppbärande av kompletterande ytskena med särskilt stor slitstyrka vilken gör den sålunda bildade styrskenan mindre känslig för nötning.

Den kompletterande ytskenan fixeras till grundskenan genom utnyttjande av adhesiva vidhäftningsmetoder som exempelvis limning eller svetsning och har givits en sådan form att den formmässigt förblir väsentligen oförändrad också efter montering pà grundskenan. Det kan härvid handla om modifiering av en befintlig pà plats liggande styrskena såsom en pà slipers vilande jämvägsskena eller en nytillverkad styrskena avsedd för vilken som helst annan tillämning där skenan utsätts för särskilt stora belastningar och slitage. Enligt en annan betraktelse av uppfinningen anordnas redan vid tillverkningen en lämpligt utformad grundskena med en ytskena.

Andra särdrag och fördelar med uppfinningen framgår av följande beskrivning av utföringsexempel med hänvisning till bifogade ritningar, pà vilka; _F_ig._1_ visar en perspektivvy av en styrskena enligtïuppfinningen med en vid en grundskena anordnad ytskena varvid den sålunda bildade styrskenan utformad som en normal jämvägsräl med en fot avsedd för montering vid en sliper, fiig¿ visar en tvârsnittsvy av styrskenan enligt fig. 1 med isärdragna delar, fig_.__§ visar perspektivvy normal jämvägsräl som för bildande av en grundskena förberetts för mottagande av en ytskena.

Eig¿ visar ändvy av en ytskena i ett altemativt utförande med längs skenan löpande materialindragningar tjänande som ledanvisningar för underlättande montering av ytskenan på grundskenan, Eigå visar en tvärsnittsvy av en styrskena bildad av en grundskena och en ytskena, fiig._§ visar en tvärsnittsvy av en styrskena motsvarande fig. 5 i ett utförande med ett mellan ytskenan och grundskenan arrangerat ljuddämpande mellanskikt.

Eigl visar en tvärsnittsvy av en styrskena bildad av en grundskena och en ytskena av det utförande som visas i fig. 4, fig._§ visar en tvärsnittsvy av en styrskena motsvarande fig. 7 i ett utförande med ett mellan ytskenan och grundskenan arrangerat ljuddämpande mellanskikt Egg visar en perspektivvy av en styrskena enligt uppfinningen med en vid en grundskena anordnad ytskena där ytskenan är av ett altemativt tredje utförande, I_=_ig¿Q visar en tvärsnittsvy av styrskenan enligt fig. 9 med isärdragna delar, fjg_._11 visar perspektiwy normal jämvägsräl som för bildande av en grundskena förberetts för mottagande av en ytskena i det tredje i fig. 9 visade utförandet, flg¿_1_2 visar en tvärsnittsvy av en styrskena bildad av en grundskena och en ytskena av det utförande som visas i fig. 9, och K2\Patent\110-\11010B700Se\031204beSk.d0C OI coon I O O O 000 000 lien n 00 to' bli.

(AJ Ö coon om coca ecco o o I Ü u o c CI O) O! 526 266 3 fig._1§ visar en tvärsnittsvy av en styrskena motsvarande fig. 12 i ett utförande med ett mellan ytskenan och grundskenan arrangerat ljuddâmpande mellanskikt. l fig. 1 visas ett exempel pà en styrskena enligt uppfinningen vilken i detta fall utgörs av en s.k. järnvägsräl allmänt innefattande en fotdel 1, en livdel 2 och en huvuddel 3.

Med hänvisning till fig. 2 och 3 är den uppfinningsenliga styrskenan i huvudsak sammansatt av två delar, en första del 4 vilken här utgörs av en separat ytskena av plåt med begränsad eller förhållandevis liten godstjocklek och en andra del 5 vilken här utgörs av en grundskena. Med uttrycket grundskena avses i det följande ett element som med utgångspunkt från en balk, stång eller liknande av mer massivt tjockt gods förberetts för mottagande av ytskenan 4 genom ett kompletterande efter valsningen följt bearbetningssteg.

Vid nytillverkning kan grundskenan redan initialt tillordnas den önskade formen genom valsning. Genom nämnda beredningssteg har ytskenan 4 och grundskenen 5 givits en sådan inbördes utformning att den relativt tunnväggiga ytskenan 4 forrnbundet kan mottas och uppbäras av grundskenen 5 på det sätt som visas i fig. 1.

Uttrycket "liten godstjocklek” är ett icke definierat begrepp så länge det inte är ställt i relation till någon annan dimension och med nämnda uttryck, såsom det här används, avses i första hand en materialtjocklek lämplig för profilering genom rullformning i vilket det härvid normalt handlar om materialtjocklekar i intervallet 2 - 10 mm. Valsning är en tänkbar altemativ formnings- eller profileringsmetod för framställning av en ytskena med önskad fonn.

Ytskenan 4 är utformad som en längdriktningen öppen kanal där den sålunda bildade profilen i tvärsnitt närmast kan betraktas som C-formad. Genom sin ringa godstjocklek kan ytskenan enkelt och billigt ges dess önskade profilform och samtidigt därmed också tillordnas erforderliga materialegenskaper vad gäller hållfasthet och ythàrdhet.

I denna del bör det underförstàs att ytskenan 4 med fördel kan profileras genom rullformning i ett rullformningsverk och ges lämpliga slitstyrka genom en efterföljande härdningsprocess.

Det vill säga tillverkningssteg inbegripande; att ett plàtämne profileras till lämplig form under passerande mellan profileringsrullar i ett profilverk, att det profilerade ämnet upphettas till en för det valda plåtmaterialet passande austenitiseringstemperatur och att det upphettade profilämnet avkyls med en för materialet lämpligt vald avkylningshastighet. Utgående från material med relativt låga hállfasthetsvärden som exempelvis ca 340 MPa, kan sträckgränsen härigenom höjas till mycket höga värden i vilket sträckgränser omkring ca 900 - 1300, vanligen ca 1200 MPa. Tack vare utgångsmaterialets relativt låga initiala sträckgräns kan höghàllfasta profiler med relativt komplicerade former och snäva eller små radier enkelt framställas. Lämpliga utgàngsmaterial vid rullformning och härdning är olika typer stål som legerats med tillsatser av bor, dvs. så kallade borstål. Eftersom rullforrnning i kombination K:\Palent\1 10-\1 10108700$e\031204be$k.d00 5 10 15 20 25 r 526 266 4 med efterföljande härdning är en väl känd och sedan länge tillämpad teknik så kommer någon mer ingående beskrivning av denna tillverkningsteknik inte att ges i det följande.

Givetvis är det härvid tänkbart att den härdade ytskenan 4 skulle kunna tillordnas ökad seghet genom ett efter härdningen följande anlöpningssteg.

I tvärsnitt betraktad och som bäst framgår av fig. 2 definieras den C-forrnade ytskenan 4 av ett bottenparti 6, och därtill vinkelrätt anslutande sidopartier 7, 7' vilka i sina fria ändar avslutas i mot varandra riktade ändsidokanter 8, 8”. Ytskenan 4 uppvisar härvid en definierad konkav insida 9 som begränsas av en väsentligen plan bottenyta och därtill vinkelrätt anslutande i huvudsak planparallella sidoytor. Ytskenans 4 allmänt konvext utformade utsida 10 har i allt väsentligt givits sin form för erbjudande av styrd samverkan med ett jämvägshjul och har i detta avseende också givits en mot hjulets profll svarande form med tre i huvudsak plana sidoytor. Nämnda tre sidoytor inbegriper en väsentligen plan ovansida samt en första och en andra i rät vinkel mot ovansidan anslutande plan utsida.

Grundskenan 5 har upptill genom spånawerkande bearbetning, som exempelvis kan inbegripa fräsning, givits ett mottagningsparti 11 med en tvärsnittsprofil som överensstämmer med den rullformade ytskenans 4 konkava insida 9.

Som framgår av fig. 2 så uppvisar det förtjockade mottagningspartiet 11 ett i riktning mot livdelen avsmalnande övergàngsparti 12. I ytskenans 4 monterade läge har de mot varandra riktade ändsidokantema 8, 8' till uppgift att snäppa in mot övergàngspartiet 12 så att ytskenan 4 därigenom elastiskt kan låsas till grundskenan 5. Med uttrycket elastiskt avses härvid att ytskenan 4 kan låsas till grundskenan 5 på ett formbundet sätt genom att pressas nedåt mot grundskenan rakt uppifrån utan att ytskenan, med avseende pà dess ursprungliga fonn, ges någon bestående plastisk deformation eller formförändring. Det vill säga ytskenans 4 profilform förblir opåverkad både före och efter pàförandet av densamma på mottagningspartiet 11. I ett föredraget utförande av uppfinningen kan emellertid ytskenan 4 göras något mottagningsparti 11 eller tillordnas snäppförbindningsorgan som är så utformade att ytskenan ges viss grad av ansättning mot grundskenan. Härigenom erhålls en bättre kontakt mellan ytskenan och grundskenan vilket är av särskilt stor betydelse det fall dessa fixeras genom limning. l detta avseende kan med andra ord ytskenan 4 sammanföras med grundskenan 5 i en riktning som är vinkelrätt mot delarnas längdriktning. Det vill säga så att ytskenan 4 omedelbart och med god inbördes ytkontakt kan placeras pä grundskenans 5 mottagningsparti 1 1.

Eftersom valsning är en profileringsmetod som medger framställning av produkter med relativt snäva toleranser bör det nämnas att det vid nytillverkning av styrskenor givetvis är möjligt att blott genom valsning tillverka en grundskena 5 med ett mottagningsparti 11 som tillåter ett omedelbart mottagande av ytskenan 4. Det vill säga grundskenan 5 kan i allt mindre än grundskenans K:\Patenl\1 1 0-\1 10108700se\031 204besk.doc 00 0 0 0000 00 0 0 00 0000 00 0000 I O O O I 0 000 000 0 0 0 0 p 00 00 000 0 00 00 0000 00 0000 I I 0 0 0 0 0 0 Cl OI 10 15 20 25 O) O (a) 01 526 266 5 väsentligt ges sådan form genom valsningen att något efterföljande spànawerkande bearbetningssteg ej behöver tillgripas.

Det bör härvid inses att eftersom rullformning, i motsats till exempelvis valsning, inte erbjuder någon materíalomflyttning utan uteslutande tillåter ett givet plàtämne att profileras i längdriktningen så måste grundskenans 5 mottagningsparti 11 ges en i längdriktningen kontinuerlig tvärsnittsform som i allt väsentligt svarar mot den profilerade ytskenans 4 insida 9.

Det bör inses att spànawerkande bearbetning för bildande av grundskenans 5 mottagningsparti 11 lämpligen tillämpas pà befintliga styrskenor och styrskenor i bruk som exempe|vis pá en banvall liggande jämvägsrälar. Beträffande befintliga jämvägsrälar kan det exempe|vis handla om underhållsarbete, renoveringsarbete eller reparation varvid den befintliga styrskenan genom spànawerkande bearbetning förbereds för bildande av en grundskena 5 och mottagande av en ytskena 4 genom tillordnandet av nämnda mottagningsparti 1 1.

I tig. 4 visas ett tvärsnitt genom en ytskena 4 i ett altemativt andra utförande. För att underlätta montering av ytskenan på grundskenans 5 mottagningsparti 11 har ytskenan 4 i detta andra utförande givits ett antal materialindragningar 13 vilka sträckande sig i skenans längdriktning tjänar som led- eller ledanvisningar för att underlätta snäppförbindningen mellan ytskenan 4 och grundskenan 5.

Enligt principema för uppfinningen och med hänvisning till fig. 5 så fixeras ytskenan 4 pà grundskenan 5 genom tillämpande av adhesiva förbindningstekniker som kan inbegripa svetsning men som företrädesvis hänför sig till limning varvid ett lim 14 appliceras på någon av de respektive skenomas mot varandra vända kontaktytor 9, 10. Altemativt kan limmet appliceras pà var och en av de mötande skenornas kontaktytor 9, 10. Vid ett särkilt föredraget utförande av uppfinningen förenas ytskenan 4 med grundskenan 5 genom en kombination av limning och snäppförblndning. Tack vare att mottagningspartiet 11 och ytskenans 4 insida 9 formanpassats mot varandra så erhålls en areamässigt relativt stor verksam kontaktyta vilken erbjuder en genom limning effektiv förbindning mellan ytskenan 4 och grundskenan 5. Följaktligen kan på detta sätt slitstarka och billiga styrskenor framställas genom applicerande av tunna profilerade ytskenor 4 av slitstarkt relativt dyrt material pà en förhållandevis billig grundskena 5. De problem med vibrationer och resonans som inte sällan förekommer i det fall delar sammanfogas rent mekaniskt exempelvis genom stukning eller skruvförband kan undvikas med den uppfinningsenliga tekniken. Problem med buller, resonans och oljud är vanligt förekommande vid all jämvägstrafik. l fig. 6 visas ett alternativt utförande av uppfinningen varvid de ovan nämnda problemen med buller ytterligare kan reduceras. Vid denna utföringsform av uppfinningen har ett tunt profilliknande mellanliggande element 15 av elastomeriskt material som exempe|vis KI\Pate nt\1 10-\1 10108700se\031204be$k.d0c 10 15 20 25 Co Oooo II 0000 UI 9 U I O I I Q o 0 Doo oo! lloø oo O 0 I o o o o 00 oo ao ooo oo oo oooo oo oo I I o o o o o o o oo oo oo oo o O) U! ø 526 266 e plast anbringats mellan de båda genom limning sammanfogade skenorna 4, 5. Nämnda elastomeriska element 15 behöver inte nödvändigtvis uppvisa en profilform motsvarande ytskenans 4 och grundskenans 5 respektive mot varandra svarande profilformer, utan det fall ett mycket tunt flexibelt böjligt material används är det tänkbart att det elastomeriska profilelementet i utgångsläget skulle kunna uppvisa formen av en rektangulär plan skiva vilken tillformas mellan de båda sammanförda skenoma 4, 5. l fig. 7 visas ett exempel pà en ytskena 4 av det andra utförandet med ett antal längsgående utefter skenan anordnade materialindragnlngar 13 vilken ytskena. genom fastsnäppning, anbringats på en grundskena 5.

I fig. 8 visas exempel pà ytskena 4 av det andra utförandet vilken genom fastsnäppning mot övergàngspartiet 12 anbringats vid en grundskena 5 varvid ett mellanliggande skikt av elastomeriskt material 15 är anordnat mellan nämnda respektive skenor.

Med hänvisning till fig. 9 - 11 så visas en uppfinningsenlig styrskena i ett tredje något enklare utförande vilket skiljer sig från det inledningsvis beskrivna första och andra utförandet blott därigenom att ytskenan 4 uppvisar en avsaknad av några mot varandra riktade ändsidokanter 8, 8'. I detta bör det underförstás att ytskenan i detta utförande uteslutande är avsedd att förbindas mot grundskenans 5 mottagningsparti 11 genom limning. l fig. 12 visas hur ytskenan 4 av det tredje utförandet fixerats på grundskenan 5 genom limning genom applicerande av ett lim 14 på någon av de respektive skenomas mot varandra vända kontaktytor 9, 10.

I fig. 13 visas ett exempel pà hur ett tunt profilliknande mellanliggande element 15 av elastomeriskt material anbringats mellan de båda genom limning sammanfogade skenomas 4, 5 mötande kontaktytor 9, 10.

Den här beskrivna uppfinningen är inte begränsad till det ovan beskrivna och det pá ritningama visade utan kan ändras och modifieras pà en rad olika sätt inom ramen för den i efterföljande patentkrav angivna uppfinnlngstanken.

Exempelvis är det tänkbart att kombinera olika typer att den sammansatta styrskenan skulle kunna tillverkas av olika material av vilka, vid nytillverkning, den grova grundskenan inte nödvändigtvis behöver vara av metalliskt material. Eftersom ytskenan och grundskenan förenas genom limning kan det eventuellt ligga nära till hands att utnyttja olika typer av fiberamierade kompositmateríal av konsthartstyp för grundskenan altemativt skulle armerad betong kunna användas.

K2\Pât6nt\1 10-\1 10108700S8\031 204beSk.d0c

Claims (29)

10 15 20 25 30 35 526 266 7 PATENTKRAV

1. Styrskena av kompoundtyp utformad såsom en järnvägsrâl eller liknande och avsedd för styrd samverkan med ett hjul för en längs skenan körbar enhet, innefattande en långsträckt av plåt framställd ytskena (4) uppvisande formen av en i längdriktningen öppen kanal med definierad insida (9) och utsida (10), en långsträckt grundskena (5) uppvisande en fotdel (1) för montering av skenan till ett underlag, en livdel (2) som utgående från fotdelen uppbär en huvuddel (3) vilken i jämförelse med Iivdelen är förtjockad och tjänande som mottagningsparti (11) för mottagande och uppbärande av ytskenan, varvid ytskenan har en yttre profilform som är vald för erbjudande av styrd samverkan med hjulet k ä n n e t e c k n a d av att ytskenans (4) insida (9) och grundskenans mottagningsparti (11) uppvisar mot varandra svarande profilformer, att ytskenan (4) har en sträckgräns överstigande grundskenan (5) och att de båda sammanförda delarna är adhesivt inbördes fixerade genom exempelvis svetsning eller limning.

2. Styrskena enligt kravet 1, varvid ytskenan (4) i tvärsnitt sett är väsentligen U- formad uppvisande ett bottenparti (7) och två därtill anslutande i huvudsak parallella och mot varandra vända sidokantpartier (7, 7').

3. Styrskena enligt kravet 1, varvid ytskenan (4) respektive grundskenan (5) är inbördes förenade genom en kombination av limning och mekanisk snäppförbindning och viss grad av ansättning mot grundskenan genom inverkan av i ytskenan bildade snäppförbindningsorgan (8, 8').

4. Styrskena enligt kravet 3, varvid ytskenan (4) i tvärsnitt sett är väsentligen C- formad uppvisande ett bottenparti (7) och tvà därtill anslutande sidkantpartier (7, 7') vars fria ändsidokanter (8, 8') för bildande av snäppförbindningsorganen är motriktade och avsedda att i ytskenans monterade läge sett snäppa in mot ett övergångsparti (12) som från huvuddelen (3) betraktat smalnar avi riktning mot livdelen (2).

5. Styrskena enligt kravet 3 eller 4, varvid ytskenan (4) så utformad relativt grundskenans (5) mottagningsparti (11) att ytskenan i en riktning som är vinkelrätt mot de respektive delarnas längdriktning kan sammanföras med grundskenan och genom snäppförbindning elastiskt läsas till grundskenan.

6. Styrskena enligt något av kraven 1 - 5, varvid ytskenan (4) på sin konkava insida är försedd med längsgående som ledanvisningar tjänande materialindragningar (13). 10 15 20 25 30 35 526 266

7. Styrskena enligt något av kraven 1 - 6, varvid ett skikt av elastomeriskt material (15) är arrangerat mellan ytskenan (4) och grundskenan (5) i vilket nämnda delar är inbördes förenade genom limning.

8. Styrskena enligt kravet 7, varvid det mellanliggande elastomeriska skiktet (15) innefattar ett polymeriskt material.

9. Styrskena enligt något av kraven 1 - 8, varvid ytskenan (4) respektive grundskenan (5) är tillverkade av olika typer av material.

10. Styrskena enligt något av kraven 1 - 9, varvid ytskenan (4) är tillverkad av härdat material.

11. Styrskena enligt kravet 10, varvid det härdade materialet innefattar ett stål som legerats med tillsatser av bor, ett s.k. kallat borstàl.

12. Styrskena enligt något av kraven 1 - 11, varvid ytskenan (4) innefattar ett plàtmaterial med en tjocklek i intervallet 2 - 10 mm, företrädesvis 7 - 8 mm

13. Styrskena enligt något av kraven 1 - 12, varvid ytskenan (4) uppvisar en sträckgräns som åtminstone uppgår till värden i intervallet 900 - 1300 MPa, företrädesvis 1200 MPa.

14. Styrskena enligt något av kraven 1 - 13, varvid ytskenan (4) är tillverkad genom rullformning av plåt och efterföljande härdning.

15. Styrskena enligt något av kraven 1 - 13, varvid grundskenan (5) år tillverkad genom valsning.

16. Styrskena enligt något av kraven 1 - 13, varvid ytskenan (4) är tillverkad genom valsning.

17. Styrskena enligt något av kraven 1 - 14, varvid grundskenan (5) är tillverkad av något icke metalliskt material som exempelvis betong eller något kompositmaterial av konsthartstyp. 10 15 20 25 30 35 526 266 ' 9

18. Förfarande för framställning av en styrskena av kompoundtyp utformad som en järnvägsräl och avsedd att för styrd samverkan med ett hjul för en längs skenan körbar enhet, i vilket förfarandet innefattar följande operationers steg; att utgående frán ett första plàtämne bildas genom profilering en làngsträckt kanalformad ytskena (4) med definierad konkav insida (9) och konvex utsida (10) i vilket utsidans profilform är vald för erbjudande av en styrd samverkan med hjulet, att utgående från ett andra ämne bildas en làngsträckt grundskena (5) uppvisande en fotdel (1) för montering av skenan till ett underlag, en livdel (2) som utgående fràn fotdelen uppbär en huvuddel (3) vilken ijämförelse med livdelen är förtjockad och tjänande som mottagningsparti (11) för formanslutande mottagande och uppbärande av ytskenan att ytskenan (4) tillordnas en förhöjd sträckgräns genom härdning att ytskenan (4) lägesplaceras pà grundskenans (5) bildade mottagningsparti (11) och att ytskenan (4) fixeras vid grundskenans (5) mottagningsparti (11) genom limning.

19. Förfarande enligt kravet 18, varvid ytskenan (4) ges sådan form relativt grundskenan (5) att ytskenan kan snäppas fast pà grundskenans mottagningsparti (11).

20. Förfarande enligt kravet 18 eller 19, varvid ytskenan (4) på insidan profileras med längsgående som Iedanvisningar tjänande materialindragningar (16).

21. Förfarande enligt något av kraven 18 - 20, varvid ett skikt av elastomeriskt material (15) arrangeras mellan ytskenan (4) och grundskenans (5) mottagningsparti (11) och att ytskenan, grundskenan jämte det mellanliggande skiktet förenas inbördes genom limning.

22. Förfarande enligt nágot av kraven 18 - 21, varvid ytskenan (4) profileras genom rullforming och passerande mellan profileringsrullarna i ett profilverk,

23. Förfarande enligt kravet 22 varvid ytskenan (4) efter rullformningen härdas genom upphettning till en för materialet lämpligt vald austenitiseringstemperatur och därefter avkyls med en för materialet lämpligt vald avkylningshastighet

24. Förfarande enligt något av kraven 22 - 23, varvid ytskenan (4) rullformas utgående från ett plàtmaterial med en sträckgräns understigande 340 MPa. 10 15 526 266 10

25. Förfarande enligt nàgot av kraven 18 - 24, varvid ytskenan (4) efter profileríngen ges sàdan härdning att den uppvisar strâckgränser som åtminstone uppgår till intervallet 900 - 1300 MPa, företrädesvis 1200 MPa.

26. Förfarande enligt något av kraven 18 - 25, varvid ytskenan (4) profileras genom valsning.

27. Förfarande enligt nàgot av kraven 18 - 26, varvid den härdade ytskenan (4) tillordnas ökad seghet genom anlöpning.

28. Förfarande enligt nàgot av kraven 18 - 27, varvid grundskenan (5) tillverkas utgående från en befintlig eller begagnad jämvägsräl av normalt förekommande typ i vilket mottagningspartiet (12) bildas genom spànawerkande bearbetning av rälen.

29. Förfarande enligt nàgot av kraven 18 - 27, varvid grundskenan (5) tillverkas av nàgot icke metalliskt material som exempelvis armerad betong eller arrnerat kompositmaterial av konsthartstyp. -_-__---