We współczesnej infrastrukturze kolejowej utrzymanie stabilności wzdłużnej toru ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia bezpieczeństwa eksploatacji i obniżenia kosztów utrzymania. Wśród standardowych konfiguracji torów w Ameryce Północnej i na całym świecie,Szyna 115REw połączeniu z kompatybilnymiKotwy szynowe o wytrzymałości 115 funtówreprezentuje powszechnie przyjęty standard dla średnich-i-ciężkich-linii transportowych, sieci tranzytowych i torów przemysłowych.
W tym artykule technicznym omówiono zależność wymiarową pomiędzy szyną 115RE a kotwami szynowymi o masie 115 funtów, ich funkcje operacyjne, klasyfikację zgodnie z wytycznymi AREMA i rozważania dotyczące instalacji.
1. Wymiary i dane techniczne szyny 115RE
„115RE„ oznaczenie oznacza konkretny odcinek szyny znormalizowany przez stowarzyszenie American Railway Engineering and Maintenance-of{1}}Way Association (AREMA). „115” odnosi się do jego nominalnej masy wynoszącej 115 funtów na jard (około 56,9 kg/m).
Aby kotwa szynowa działała zgodnie z przeznaczeniem, jej tolerancje produkcyjne muszą odpowiadać profilowi podstawy szyny. Poniżej znajdują się standardowe wymiary konstrukcyjne sekcji szyny 115RE:
| Parametr | Pomiar standardowy (imperialny) | Pomiar standardowy (metryczny) |
|---|---|---|
| Masa nominalna | 114,7 funtów/jard | 56,9 kg/m |
| Wysokość szyny | 6-5/8 cala | 168,28 mm |
| Szerokość podstawy (stopa) | 5-1/2 cala | 139,70 mm |
| Szerokość głowy | 2-11/16 cali | 68,26 mm |
| Grubość sieci | 5/8 cala | 15,88 mm |
Ponieważ kotwy szynowe są mocowane bezpośrednio do podstawy szyny,Szerokość podstawy 5-1/2 cala (139,70 mm)to krytyczny wymiar określający projekt i dopasowanie kotwy szynowej o masie 115 funtów.
2. Funkcja inżynieryjna kotwic szynowych
Kotwy kolejoweto jednoczęściowe-elementy mocujące ze stali sprężynowej mocowane do spodniej strony podstawy szyny. Są one zaprojektowane tak, aby ściśle przylegały do boków podkładów torowych (podkładów) lub płyt wiążących. Do ich podstawowych funkcji należą:
- Kontrolowanie pełzania szyn:Ruch wzdłużny szyny-znany jako „pełzanie”-jest powodowany siłą pociągową lokomotyw, siłami hamowania pociągów oraz rozszerzalnością lub kurczeniem cieplnym. Kotwy przenoszą te siły wzdłużne z szyny na podkłady i podsypkę.
- Utrzymywanie wspólnych luk:W torach łączonych kotwy szynowe pomagają utrzymać jednolite szczeliny dylatacyjne pomiędzy końcami szyn, zapobiegając uszkodzeniom połączeń i wyboczeniu torów.
- Zabezpieczanie ciągłej szyny spawanej (CWR):W systemach CWR zmiany temperatury powodują znaczne naprężenia wewnętrzne. Kotwy wraz z profilem balastowym utwierdzają szynę, aby zapobiec wyboczeniu bocznemu podczas upałów i rozerwaniu-przy zimnej pogodzie.
3. Rodzaje kotew szynowych 115 funtów
Zastosowania przemysłowe zazwyczaj wykorzystują dwie podstawowe konstrukcje kotew szynowych dla systemów szynowych o udźwigu 115 funtów. Obydwa są wykonane z-wysokowęglowej lub stopowej stali sprężynowej i-obrobione cieplnie, aby zapewnić stałą siłę trzymania.
A. Jedź-na kotwice (styl Fair)
Ta kotwica, często nazywana „ulepszoną uczciwością” lub „popędem-stylu”, ma ciężką konstrukcję przypominającą szczękę. Instaluje się go poprzez umieszczenie jednego końca nad podstawą szyny i wbicie drugiego końca na przeciwną stronę podstawy za pomocą młotka lub automatycznej maszyny aplikującej. Konstrukcja zapewnia szeroką powierzchnię nośną względem płyty łączącej i powierzchni czołowej opaski.
B. Kotwy-sprężynowe (styl jednostkowy/kanałowy)
Kotwice typu-sprężynowego (takie jak konstrukcje Unit lub Channeloc) wykorzystują sprężystą pętlę-działania sprężyny. Zakłada się je pod podstawę szyny i zatrzaskuje na miejscu. Naprężenie sprężyny zapewnia-dwukierunkowy kontakt i pewne zamocowanie podstawy szyny. Kotwy te zazwyczaj wytrzymują niewielkie różnice w grubości podstawy szyny spowodowane zużyciem.
| Nazwa | Kotwy kolejowe | ||
| Typ | Używany do szyn 50 kg, 85 kg, 90/91LB, 115RE /136RE, UIC54 i UIC60 | ||
| Lub typ według rysunków klientów | |||
| Tworzywo | 60Si2MnA | 45# | QT500-7 |
| Skład chemiczny (%) | C: 0,56-0,64, Mn: 0,60-0,90, Si: 1,60-2,00, Cr: mniejszy lub równy 0,35, P: mniejszy lub równy 0,03, S: mniejszy lub równy 0,03 | C: 0,42-0,50, Mn: 0,50-0,80, Si: 0,17-0,37, Cr: mniejszy lub równy 0,25, P: mniejszy lub równy 0,035, S: mniejszy lub równy 0,035 | C:3,60-3,80, Mn: mniejszy lub równy 0,6, Si:2,50-2,90, P: mniejszy lub równy 0,08, S: mniejszy lub równy 0,025 |
| Powierzchnia | gładki (olejowany), kolorowy obraz | ||
4. Standardy i kryteria działania AREMA
Zgodnie z Podręcznikiem AREMA dla inżynierii kolejowej (rozdział 4: Kolej) wysokiej-jakości kotwice szynowe muszą spełniać rygorystyczne kryteria właściwości mechanicznych, aby zapewnić bezpieczeństwo pod obciążeniem:
- Odporność na poślizg:Oczekuje się, że standardowa, nowo zastosowana kotwa szynowa wytrzyma minimalną siłę wzdłużną przed poślizgiem wzdłuż podstawy szyny.
Odporność na pękanie:Stal musi posiadać wystarczającą ciągliwość i twardość (często określoną w pewnym zakresie twardości Brinella lub Rockwella C), aby zapobiec pękaniu podczas montażu lub w ekstremalnie niskich temperaturach.
Możliwość ponownego użycia:Kotwy szynowe zaprojektowano tak, aby po usunięciu i ponownym założeniu podczas cykli konserwacyjnych zachowywały znaczny procent swojej pierwotnej siły trzymania, pod warunkiem, że nie są-nadmiernie rozciągnięte.
5. Najlepsze praktyki dotyczące stosowania i instalacji
Skuteczność systemu kotew szynowych o wytrzymałości 115 funtów zależy w dużej mierze od prawidłowych wzorców i technik montażu:
- Pełne łożysko:Kotwę należy zamontować w taki sposób, aby jej pionowa powierzchnia ściśle przylegała do kotwy lub podkładki kotwiącej. Szczeliny między kotwicą a ściągaczem zmniejszają jego skuteczność, umożliwiając ruch szyny przed zaczepieniem kotwicy.
- Kotwienie symetryczne:Aby kontrolować ruch w obu kierunkach, kotwy są zwykle instalowane parami po przeciwnych stronach tego samego ściągacza (tzw. „kotwienie skrzynkowe”).
- Wzory kotwiczenia:W przypadku torów łączonych standardowe praktyki często narzucają zakotwienie skrzynkowe określonej liczby cięgien na długość szyny (np. 8 do 16 cięgien na szynę o długości 39 stóp), w zależności od natężenia ruchu i nachylenia. Ciągła szyna spawana (CWR) na ogół wymaga bardziej kompleksowych schematów kotwienia, czasami kotwiąc co drugi podkład lub co drugi podkład w pobliżu krytycznych obszarów, takich jak rozjazdy i podejścia do mostów.
Często zadawane pytania (FAQ)
P1: Czy kotwę szynową o wytrzymałości 115 funtów można zastosować na odcinku szyny 136RE?
Nie. Standardowa szyna 136RE ma szerokość podstawy 6 cali (152,4 mm), podczas gdy szyna 115RE ma szerokość podstawy 5-1/2 cala (139,7 mm). Kotwa szynowa o masie 115 funtów nie będzie pasować do podstawy szyny o masie 136 funtów. Próba wkręcenia na siłę niezgodnych kotew może spowodować uszkodzenie elementu lub awarię systemu mocowania.
P2: Co to jest „kotwiczenie skrzynkowe” i dlaczego się je stosuje?
Kotwienie skrzynkowe to praktyka polegająca na instalowaniu dwóch kotew szynowych na tym samym ściągaczu-po jednej z każdej strony ściągacza na tej samej szynie. Zapobiega to przesuwaniu się szyny w dowolnym kierunku (zarówno do przodu, jak i do tyłu). Zapewnia dwukierunkowe-utwierdzenie wzdłużne zapobiegające rozszerzalności cieplnej i ruchowi dwukierunkowemu.
P3: W jaki sposób zmiany temperatury wpływają na działanie kotew szynowych o wytrzymałości 115 funtów?
Wahania temperatury powodują, że szyny rozszerzają się latem i kurczą zimą. Bez odpowiednich i prawidłowo zamontowanych kotwic szynowych siły te mogą prowadzić do wyboczenia torów (załamań słońca) lub rozerwania-szyny. Kotwy przenoszą te siły termiczne przez podkłady do podsypki, gdzie opór podsypki stabilizuje konstrukcję toru.
P4: Czy napęd-na kotwach jest lepszy niż na kotwach-sprężynowych do szyn 115RE?
Obydwa style okazały się skuteczne, jeśli zostały wyprodukowane zgodnie ze standardami AREMA. Kotwy-napędowe zapewniają dużą, solidną powierzchnię styku z ściągiem i są bardzo odporne na uszkodzenia spowodowane uderzeniami. Kotwy-sprężynowe są często preferowane ze względu na ich odporność i łatwość instalacji w niektórych konfiguracjach zautomatyzowanej konserwacji.