Polytechnisches Journal - Popis stroja na ohýbanie koľajníc
| Názov: | Opis stroja na ohýbanie koľajníc. |
| Autor: | Anonymný |
| Referencia: | 1863, zväzok 167, číslo CIII. (Strany 412–422) |
| URL: | http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj167/ar167103 |
S ilustráciami na tab.
Predtým, ako sa podrobnejšie popíšem tento stroj na ohýbanie koľajníc, chcem diskutovať o použiteľnosti týchto strojov a na | 413 | Pre lepšie pochopenie stručne prediskutujte niektoré typy zakrivenia, ktoré boli doteraz bežné.
Pri výstavbe starších železníc v severnom Nemecku sa na vytvorenie trvale slabých zákrut, ktoré sa dodnes zachovali kvôli ich jednoduchosti a praktickosti, použil nasledujúci praktický postup. Vedľa dokončenej koľajovej trate, na konvexnej strane pred hlavicami prahov a na konkávnej strane pred hlavami stredných medziľahlých podvalov, sa do podložia zarážali takzvané zakrivené pilóty a poloha koľaje sa čoskoro regulovala drevenými klinmi medzi stĺpmi a zatlačené do zodpovedajúcich hláv pražcov, zatlačte stred koľajníc do správnej polohy. Tento typ ohybu koľajnice sa bude naďalej s výhodou používať v prípade slabých oblúkov s polomerom až 500 metrov alebo 0,01 metra výšky šípu na 6 metrov dlhej koľajnici.
V nedávnych železničných stavbách sa kvôli miestnym podmienkam na 6 metrov dlhej koľaji použili zákruty s polomerom až 200 metrov alebo výškou šípu 0,03 metra. Koľajnice oblúkov výhybky majú rovnaký ohyb. Ak priamy a zakrivený prameň ležia v prípade výhybiek na rovnakých podvaloch, potom, čo je hotová rovná dráha, sa zvyčajne odskrutkujú koľajnice zákruty v miestach spojov, priviaže ich a potom sa pomocou vyvažovacieho stromu podľa oka pretlačí cez ich stred a pribije ich klincami. Ak sú nechty na konkávnej strane také silné, že sa nedokážu odtlačiť, pri pohybe idúceho vlaku sa zakrivená koľajnica roztiahne do polovice výšky šípky pretiahnutím stredných podvalov a zodpovedajúcej koľajnice hlavnej trate rovnakej veľkosti. Vychýlenie dané. Tento postup by sa preto mal zamietnuť.
Ak sa však kamenné pelety získané pri tryskaní použijú na podstielkový materiál, nie je už možné jazdiť po zakrivených hromadách. V takom prípade musia byť koľajnice vopred ohnuté. Bez stroja na ohýbanie koľajníc sa to deje nasledujúcim spôsobom:
Dva pražce sa položia navzájom rovnobežne, kolmo na os koľajnice, s vonkajšími okrajmi po dĺžke koľajnice, držia koľajnicu, ktorá sa má ohýbať, vo výške stanovenej pokusom, a nechajú ju rovnomerne spadnúť tak, aby oba konce narazili do podvalov. Stred sa presadzuje svojou vlastnou váhou. Po krátkej praxi dostanú pracovníci v tomto type ohýbania takú istotu, že pri druhom hode dajú každej koľajnici takmer presne požadovanú výšku šípu. Krivka, po ktorej | 414 | Koľajnica je zakrivená, ale viac sa podobá hyperbole ako kruhovému oblúku a zlé koľajnice sa zalomia alebo dokonca zlomia.
Z tohto dôvodu sa na takéto ohýbanie zamýšľajú železničné správy - a nakoniec aj ich vlastné koľajnice - boli vyvinuté ohýbacie a naťahovacie stroje najrôznejších druhov. Jeden z najpohodlnejších systémov ich konštrukcie je znázornený na obr. Tri valce A, B a C sú navzájom umiestnené v trojuholníku. Najspodnejšie C je možné aproximovať alebo odstrániť zo spoločnej osi a, b ďalších dvoch podľa želania medzi hranicami, čím sa dosiahne väčší alebo menší stupeň flexie. Jeden alebo dva z valcov sa otáčajú okolo svojej osi pomocou nejakého mechanizmu, a tak sa koľajnica prevalí.
- 1) polohy troch valcov navzájom, a pokiaľ sa to považuje za konštantné:
- 2) o povahe materiálu, o ktorom sa predpokladá, že je rovnaký:
- 3) nakoniec stupeň tvrdosti, ktorú žehlička dosiahla pri rýchlejšom alebo pomalšom ochladzovaní
- | 415 | 4) na rozdieloch materiálu a tvrdosti vnútorných a vonkajších vlákien tej istej dlahy.
Dve koľajnice, na ktoré sa polotovary tlačia v peci a ktoré sa vyvalili z tej istej zváracej pece, môžu preto pri rovnakej polohe ohýbačky dosiahnuť inú výšku šípu.
Rozdiel v ohýbaní rôznych koľajníc je až 0,02 metra pre rôzne koľajnice rovnakého prierezu s rovnakou polohou stroja. Nie je preto možné určiť mierku na nastavovacom zariadení stroja na ohýbanie koľajníc, pomocou ktorého by bolo možné koľajnice podľa potreby ohýbať.; Správne ohyb sa musí dosiahnuť pre každú jednotlivú koľajnicu experimentom a získajú sa tieto výsledky:
Ak sa má koľajnica ohýbať o 0,02 metra výšky šípu a ak sa pri prvom pretočení dosiahne iba 0,01 metra, spodný valec sa prevlečie dvakrát η 2 obr. 18. Ak by ste sa ním prevalili znova, namiesto očakávanej výšky šípky 0,2 metra môžete získať 0,25 metra. Ak sa pokúsite trochu ohnúť dozadu, koľajnica sa neočakávane stane takmer rovnou.
Takéto výsledky sú pre dozorujúceho dôstojníka veľmi prekvapivé a skľučujúce. Dôvod je potrebné hľadať v spomínanej narušenej harmónii spôsobu pôsobenia jednotlivých vlákien v priereze koľajnice. Koľajový ohýbací stroj tým stráca veľa zo svojej praktickej hodnoty, ktorá sa však dá vhodným usporiadaním obnoviť.
Je veľmi nesprávne chcieť smerovať ohýbací stroj na každú jednu zákrutu, aby ste tam mohli urobiť ohyb počas nadstavby. Pretože ohnutie koľajníc do určitej výšky šípu nemôže držať krok s pokládkou a v takom prípade sú stratou času peniaze, páni podnikatelia necítia veľkú túžbu oboznámiť sa s úplne neznámym strojom. Preferujú staršie typy zákrut pomocou zakrivených stĺpov alebo vrhaním koľajníc a úradníci sa cítia nútení brať do úvahy všeobecnú potrebu zatvárať oči. Stroj je potom vláčený po trase podľa predpisov a ak má skutočne doraziť v pravý čas, ale zriedka sa používa.
Ak jeden spadne z najvyššieho ťažiska a obr. 19 vozňa, kolmý ae proti rovine dvoch horných okrajov koľajníc fg, potom, ak má rýchlostný vlak kričať zákrutou s rovnakou bezpečnosťou, pokiaľ ide o otáčanie, ako v nej ticho stojí, výslednica R z odstredivej sily P pri najväčšej rýchlosti v a gravitačná sila G sa odchyľujú rovnako ďaleko od kolmého ae, keď sa smer ad gravitačnej sily pohybuje od nej smerom dovnútra.
Pre polomer krivky r je odstredivá sila
a tangens α uhla, ktorý smer výslednice R tvorí s kolmicou
tang α = ab/bc = P/G = v ² G/grG = v ²/gr
β = α/2, t. j. pre malé uhly tang β = tang α/2 = v ²/2 gr .
Rovina horného okraja koľajnice tvorí kus plášťa kužeľa, ktorého hrot je okolo r. tang β je pod horizontálnou rovinou;
h = r. v ²/2 gr = v ²/2 g,
takže h je konštantná veličina.
Rýchlosť w, pri ktorej vlak na trati naklonenej týmto spôsobom útočí rovnako na dve koľajnice, preto výsledný R klesá v smere ae:
tang β = w ²/gr = v ²/2 rg
w ² = v ²/2 alebo w = v/√2, takmer 2/3 v .
Ak v zodpovedá rýchlosti rýchlika, 2/3 v bude takmer rýchlosť nákladného vlaku.
V prípade vyvýšenia zodpovedajúceho uhlu β tlačí príruba kolesa na vonkajšiu koľajnicu silou p;
a R = P/sin a, t. j. p = P sin P/sin a; pre malé uhly
Na trasách, kde vlaky musia väčšinou jazdiť plnou rýchlosťou cez slabé zákruty, sa prevýšenie dostalo ešte viac. Stáva sa
β = α, tj. tang β = v ²/gr alebo h = v ²/g,
Rýchlik netlačí na vonkajšiu koľajnicu žiadnou bočnou silou, takže bude narážať dozadu a dopredu v predĺženej krivke, podobne ako pri priamke, ak je trať príliš široká. Preháňanie by preto nikdy nemalo byť také veľké, aj keď je to inak prípustné. Limit pre prevýšenie nastáva tam, kde G padá príliš blízko k vnútornej koľajnici f, t. J. Vozík je v nestabilnej rovnováhe. V takom prípade sa stalo, že vagóny naložené pod určitým uhlom spadli, keď vlak zastavil v zákrute. To, kam príde hranica, závisí iba od konštrukcie vagónov. Je potrebné veľmi vytknúť, že novšie železnice, ktoré musia svojim vlakom jazdiť veľkou rýchlosťou cez silné zákruty, stavajú svoje osobné automobily nezodpovedne vysoko, len aby si získali hrdú reputáciu.
Opis stroja. Stroj na ohýbanie koľajníc, na ktorom je Obr. 14 pohľad, Obr. 15 je prierez podľa LK, Obr. 16 je polovičný vodorovný rez v hornej časti a pôdorys s chýbajúcimi valčekmi atď., A nakoniec Obr. 17 je prierez OP predstavuje, bol použitý pri stavbe ľavorýnskej železnice.
Dva valčeky A a B s osami a a b sú v pevných ložiskách v dvoch pevných rámoch J, J spojených dištančnými tyčami. Tretí valec C visí so svojou osou c v dvoch konzolách i, ktoré sú vedené v stojkách J a končia dvoma skrutkami i, i v hornej časti. Tieto skrutky zapadajú do dvoch mosadzných matíc k, k, ktoré sú otočne uložené na kryte stojana. Šnekové kolesá sú odlievané na matice k, ktoré sú súčasne posúvané spoločným závitovkovým hriadeľom e, e s pripevnenou kľukou, čím je možné rovnomerne zdvíhať a spúšťať skrutku a spolu s ňou aj spodný valec C. Na závitovkové koleso je možné použiť delenie podľa η 2 obr. 18, určené experimentom. Na hriadeľoch a a b pevných valčekov A a B sedia dva prevodové stupne G a H, do ktorých zaberá spoločný prevodový stupeň F. Ten je uložený na hriadeli d, d, ktorý na obrázku 15 prechádza doľava, namontovaný v konzolách, a na svojom hlavnom konci nesie ozubené koleso D, ktoré zaberá do ozubeného kolesa E kľukového hriadeľa e. Obrázok 15 zobrazuje kaliber koľajnice odlievanej do valcov vľavo, štvorcový kaliber okolo | 419 | natiahnuť koľajnice, ktoré boli ohnuté vo zvislom smere. Stroj je naskrutkovaný na malý vagón.
Silové pomery stroja na ohýbanie koľajníc možno vypočítať takto:
Ak koľajnica obr. 18 vstupuje do valčekov v smere μδ, narazí na obvod valčeka A v bode δ a na dráhe δε sa stanoví priehyb ηλ = m. Aby koľajnica mala priehyb v dĺžke εδ alebo takmer ab = l, musí na ňu pôsobiť sila v smere cη
P = 48 (m. EB)/l³.
V tomto prípade je B moment zotrvačnosti ľavo-rýnskeho prierezu koľajnice takmer = 4; modul pružnosti. E = 2 500 000 000 libier. Palcová hmotnosť, l = 18 palcov.
P = (48. 25000000,4)/5832 m = 823045. m
Koľajnica je v bode ε napnutá proti kladke A silou P1 = 1/2 P .
Napätia koľajnice sa správajú (medzi limitmi) ako výchylky. Existuje teda napätie v bode x dráhy δε, ktorej polomerová os vytvára uhol α s αε a ktorý je vo vzdialenosti n pod φδ
S = P 1 n/φε = n/2 m P 1 = P/4 m n
a tam, ako je zrejmé z obr,
n = r (cos α - cos β)
I. S = Pr/4 m (cos α - cos β).
Sila K pôsobiaca v bode x udržuje rovnováhu na obvode valca napätia S.
= Pr/4 m sin α (cos α - cos β)
K = Pr/4 m (sin α cos α - cos β sin α)
dK/dα = Pr/4 m (- sin α ² + cos α - cos β cos α) = 0
2 cos ² α - cos β cos α - 1 = 0
cos α ² - cos β/2 cos α = 1/2
(cos α - cos β/4) ² = 1/2 + cos ² β/16
Vzorec vyplýva z obrázku:
IV. Cos β = (r - 2 m)/r = 1 - 2 m/r .
Vezmime si m = 1 '' 'Pruss. ako maximálna penetrácia, ktorá zodpovedá polomeru 40,5 ', je
IV. Cos β = 1 - 0,1666/5 = 1 - 0,0833 = 0,9667 (β = 15º)
I. S = Pr/4 m (0,9889-0,9667) = (823045,5)/4 0,0222
S = váha 22840 libier palcov.
II. K = 22840. hriech α = 22840. 0,1487 = váha 3396 libier palcov.
S miernym zanedbaním pôsobí S jednotlivo na každý z dvoch horných valčekov a dvojnásobne na dolný, t. J. V polohe zodpovedajúcej uhlu α, 4 S = 91 360 libier.
Dva horné valce majú čapy 2 ", dolný má čapy 2 1/2", takže pri zohľadnení trenia druhého čapu môžeme predpokladať priemer 2,25. Trenie časopisu
| k = | 8 str. 1,125 u/(5-1,125 u) = 182720. 0,023 (μ = 0,1) | |
| k = | Hmotnosť 4202,5 libry palca | |
| K + | k = | Hmotnosť 1 700 libier. |
V preklade 1:30 musí pohybový mechanizmus pôsobiť na kľuku
7600/30 = hmotnosť 253 libier palcov.
Musia ju preto zvládnuť štyria muži, z ktorých každý má do práce 65 libier palca; Toto úsilie však trvá len chvíľu a trochu ho prekoná, aj keď malá hybnosť stroja.
Ak hlava koľajnice postúpila do bodu ε, potom S = 1/2 P a sin α = 0, t.j.
Je to však ilúzia. Pri nastavovaní vzorca sa vychádzalo z toho, že oblúk εηϑ je dotyčnicový k trom valcom, čo malo zatiaľ malý vplyv na výpočet. Ale rôzne n ', n' 'sa správajú ako zodpovedajúce l' ³ l '' ³, takže rovnica krivky y ³ - ax je rovnica kubickej paraboly.
Bod ξ oblúku koľajnice je pod oblúkom, po ktorom sa koľajnica pohybuje, musí byť preto zdvihnutá valčekom C z jeho prirodzenej polohy. Požadovaná sila Q, ktorá má pôsobiť na koľajnicu v smere ϑε, sa vypočíta takto:
Ql = (ΣS + S '+ S' '+ S' '' + S n)/n. m
a keďže napätia sú úmerné výchylkám
Q = Pm/2 l = 823045 m²/36;
Otázka = hmotnosť 158,7 libier palcov.
Teraz 2 P pôsobí na trenie čapu a generuje trenie
q = 4 P. 1,125 u/(5 - 1,125 u) = 3292180. Hmotnosť 0,023 m = 6312 libier palcov;
teda Q + q = hmotnosť 6470 libier palcov;
na kľuke teda 6470/30 = 216 libier.
Preto každý zo štyroch mužov stále pracuje na 54 librách v palcoch. Také silné ohyby sa vyskytujú iba pre krúžky točne a v tomto prípade je výhodné viacnásobné valcovanie.
Pre krivku s polomerom 50 ° je priehyb dĺžkou 0,0055 "nad 18"; ak predpokladáme prechod vzhľadom na zadný ohyb m = 0,02 ", potom:
IV. Cos β = 0,992 (β = 7 °)
III. Max. Cos α = 0,99735 (α = 4º 10 '20' ')
II. K = hmotnosť 400 lb.
k = hmotnosť 1013 libier palcov.
Kľuka musí pôsobiť 1413/30 = hmotnosť 47 libier palcov; teda dvaja muži, každý s 23 librami, s najväčšou hodnotou K. .
Ovládacie zariadenie má prevodový pomer 3 500: 1. S tlakom 50 libier na ručnú kľuku dôjde k preradeniu
m. 823045 = 50. 3500
m = 175000/823045 = 0,21 "Prusko. na 18 "dĺžke
zanedbanie trenia a P je v tomto prípade
P = 823045. 0,21 = hmotnosť 172 839 libier.