Konstrukce železničního svršku

Transkript

1 Konstruce želeničního svršu (Continuous Welded Rail) Otto Pláše, doc. Ing. Ph.D. Ústav želeničních onstrucí a staveb Tato preentace byla vytvořen pro studijní účely studentů 4. ročníu baalářsého studia oboru Konstruce a dopravní stavby na Faultě stavební VUT v Brně a nesmí být použita žádným jiným účelům. Něteré pasáže mohou být be omentáře podané na přednášce málo sroumitelné.

2 Výpočet osových sil element prutu Element oleje jao prutu rx Nx - x Nx+dNx qx Rovnice rovnováhy má po úpravě tvar dn x du = r x q x; ε = α t ( T T ) N du α ( T T ) t N = N x EA Záladní diferenciální rovnice d u EA = r x q x Funce podélného odporu r x = 0 pro u = 0 r x = 0 r sign ( T T ) N pro u 0 Nejmenší hodnoty podélných odporů v provoované oleji 7 N na olejnici v ulu upevnění a 10 N.m -1 proti posunutí olejového roštu v olejovém loži.

3 Průběh osových sil a napětí v dýchajícím onci Střední část bestyové oleje, u = 0 N x = EAα t ( TN T ) σ x = Eα t ( TN T ) Střední část bestyové oleje, u 0 R rx = EAαt ( TN T ) R = RS sign( TN T ) Déla dýchajícího once l l + ; 0 EAαt = ( T T ) rx Řešení diferenciální rovnice u = x + c1x + c EA Orajové podmíny du( 0) N r x R = + α EA R ( T ) t T N u( l ) = 0 Výsledné vtahy rx u = EA ( x l ) Nx Průběh Nx EAα (T -T) t N rx x + R σ x = ; N x = rx x + R A r0.l EA R Průběh u x l u

4 Závěry výpočtu osových sil napětí a osová síla ve střední části bestyové oleje je přímo úměrná teplotnímu přírůstu a neávisí na délce bestyové oleje. déla dýchajícího once je přímo úměrná teplotnímu rodílu a nepřímo úměrná podélnému odporu oleje. posun dýchajícího once bestyové oleje je nepřímo úměrný podélnému odporu oleje a roste se čtvercem teplotního rodílu.

5 Vady bestyové oleje Lom olejnice Vybočení oleje

6 Lom olejnice Vnilá spára po lomu olejnice je pravidla malá, asi 75 mm. Vliv na veliost spáry po lomu má podélný odpor oleje, tj. držebnost upevňovadel, valitní olejové lože. Lom olejnice pravidla nepůsobí vyolejení olejového voidla a nemá ta atastroficé následy jao vybočení. Lom olejnice může být snadno indiován abepečovacím aříením s olejovými obvody. Teorie osových sil v bestyové oleji po lomu je totožná s teorií osových sil v dýchajícím onci, přitom síla R na nově vnilém onci bestyové oleje v průřeu se uvažuje rovna nule.

7 Tvary vybočení bestyové oleje Teplotní atížení Ve svislé rovině Vlastní hmotnost Ve vodorovné rovině Teplotní atížení olejnice pražec Symetricý tvar, jedna půlvlna Torní odpor y, v x, u y, v Příčný odpor Podélný odpor Zóna vybočení Dýchající óna boční výchyly jsou načné, hruba 0,5 0,75 m; vlnová déla poruchy se pohybuje v romeí 8 0 m; Anti - symetricý tvar x, u L y, v Zóna vybočení Dýchající óna x, u Symetricý tvar, tři půlvlny y, v x, u L L 1 L

8 Průběh boční výchyly při vybočení bestyové oleje vb vc boční výchyla v počáteční příčná výchyla v0 P L L0 P Podstatný vliv na vybočení oleje mají počáteční příčné odchyly v 0, na délce L 0 s amplitudou δ 0 od ideální geometricé polohy oleje; Příruste teploty Stav před vybočením B Nárůst boční výchyly v průběhu vybočení Stav po vybočení C v0 vb vc Boční výchyla v

9 Teoreticá řiva pro exploivní vybočení Teplotní přírů ůste T B,MAX T B,MIN A B S C Boční výchyla v

10 Průběh osových sil v oleji po vybočení Před vybočením Po vybočení Nmax Dýchající óna No Zóna vybočení Dýchající óna Nmax L0 L

11 Stabilita - element prutu Pro podélný ohyb Elementární analýa prutu ( 1) ( ) ( 1) + M = M ± N ( v v ) M = M x + ( 1) d v M = EI d v EI m N x v + v0 = M Dosaením ísáme rovnici ( ) 0 M Qy qy x M+dM Z rovnováhy elementu prutu dm = Q + dr d M xy ; drxy = ry + qy dq = r q y y -y ry Qy+dQy Záladní diferenciální rovnice EI 4 d v ± N 4 d v x = q y r y drxy

12 Průběh příčného odporu v ávislosti na příčné výchylce Náhradní funce pro příčný odpor r y A. B. r y r y = 0 = 0 r sign v ( v) = v r y. pro v = 0 pro v 0 Výpočet riticého břemene dle A N = EI = n π L Výpočet riticého břemene dle B 10 N.m 7 N.m Příč čný odpor r [N.m ] (r =.v) ry=.v Běžná hodnota Minimální hodnota dle ČD S3 pro betonové pražce r 0 Příčná výchyla v [mm] 4 d v + α 4 d v + 4 x 4 4β 0; α ; 4β v = N = EI n π n π L v = v A sin ; N = EI + ; L L n π 4 dn nπ L 4 L = EI = 0; n 3 = 4 dn L n π EI π = EI T N = α EA t Nx L/ L y, v x, u Nx dn dl n π L = EI + = 0; L n 3 = π L n π 4 EI L v = 0; L v = 0

13 Kriticá osová síla Kriticá osová síla Osová síla N [N] Déla L [m] Koeficient lineárního odporu [Nm - ] [N] N = EI ; T EI = α EA t

14 Model vybočení bestyové oleje ry = r0.sign v y, v L v = L dv = 0; L v = L dv = 0 Nx v0 x, u Nx L/3 L/ L

15 Závislost riticé teploty na počáteční výchylce L EI v0 EI r0 EI = 7,75 4 ; N =,96 = 177 ; r v L 0 0 T N = α EA t Průběh riticého přírůstu teploty a riticé dély v ávislosti na počáteční výchylce T Kriticý přírůste T [ C] Poloměr oblouu R = 500 m Odpor r 0 = 7 N/m Počáteční výchyla v 0 [mm] Kriticá déla L [m m] Kriticý přírůste T Kriticá déla L

16 Dynamicé vybočení bestyové oleje Teplotní př řírůste T B T 3 T B S C T 1 Přírůsty boční výchyly Počáteční imperfece Vybočení Boční výchyla

17 Svislé atlačení oleje pod jedoucím vlaem Zadní dvihová vlna Směr jídy Oblast sníženého příčného odporu Vdálenost otočných čepů P P P P P P P P Kolová síla Vmax Zdvih Vmax Zatlačení Střední dvihová vlna Střední dvihová vlna Oblast výšeného příčného odporu Přední dvihová vlna

18 Podmíny pro řiování bestyové oleje Konstruce želeničního svršu a výhybe Kvalifiované říení a ontrola prací Kvalifiovaný door objednatele a dohled správce dopravní cesty při realiaci a přejímání stavby Doladování a evidence údajů o řiování a udržování BK

19 Želeniční svrše Kolejnice: UIC 60, S 49, T, R 65, neděrované olejnice Použijí-li se výjimečně olejnice s otvory, musí být vdálenost otvoru od čela olejnice nejméně 85 mm u olejnic tvaru UIC 60 a R 65 a 100 mm pro olejnice tvaru S 49 a T. Upevnění podladnicové a bepodladnicové systémy s omeeními: olejnice tvaru R 65 nesmějí být upevněny na roponových podladnicích s výjimou ostatních staničních olejí nesmí být použito tuhých svěre typu ŽS 3, (tyto svěry trpí onstruční vadou a nearučují dostatečný podélný odpor v ulu upevnění olejnice) Rodělení pražců v hlavních olejích a v olejích s otevřeným olejovým ložem s dřevěnými a ocelovými pražci o rodělení nejméně d (611 mm) a hustším, nebo s betonovými pražci o rodělení nejméně c (674,5 mm) a hustším v ostatních olejích se apuštěným olejovým ložem s dřevěnými, ocelovými a betonovými pražci s rodělením nejméně c a hustším. Kolejové lože

20 Nejmenší poloměry pro řiování bestyové oleje Pražce dřevěné betonové Směrové poměry pro řiování bestyové oleje Kolejnice Rodělení pražců A B Nejmenší poloměr oblouu (m) Profil olejového lože C be otev s pražcovými otvami na aždém 3.. pražci pražci pražci S 49, T UIC 60, R 65 všechny c tvary d

21 Profil olejového lože 1,75 1,70 1,70 c b a p 0,10 1 : 1,5 1 : 1,5 min Xa Xb Xc 3,00 Převýšení [mm] X a [mm] X b [mm] X c [mm]

22 Veliost oncové dilatační spáry Teplota olejnic [ C] Veliost dilatační spáry [mm] > až až až až -3 1

23 Upínací teplota Upínací teplota je teplota olejnic, nebo teplota odpovídající uměle vyvolané měně dély olejnicových pásů napínáním nebo ohřevem, při svaření ávěrného svaru a upnutí těchto olejnicových pásů. Dovolená upínací teplota je stanovené romeí teplot olejnic, nebo teplot odpovídajících uměle vyvolané měně dély olejnicových pásů, při níž smějí být olejnicové pásy svařeny ávěrnými svary a upnuty be nutnosti dodatečných úprav napětí. Dovolená upínací teplota je od +17 do +3 C. Levý i pravý olejnicový pás se upíná při stejné teplotě. Připouští se rodíl upínací teploty levého a pravého olejnicového pásu 3 C. Teplota olejnic se měří alibrovaným olejnicovým teploměrem s přesností na 0,1 C. Používá se digitální ontatní t eploměr, terý se přiládá na astíněnou část olejnice.

24 Technologie řiování bestyové oleje Kolejnice se svařují v oleji, na svařovacím roštu nebo ve stabilní svařovně. v obloucích malého poloměru se přednostně řiuje olejnicových pásů svařených na roštu nebo ve stabilní svařovně. Kolejnicové pásy Max. déla 450 m v přímé, pro R < 600 m nejvíce 50 m Kolejnicové pásy svařené ve svařovně nebo na roštu se vyveou do trati a v oleji se mohou vyměnit při teplotách olejnic od -3 C do + 40 C Montážními svary se svařují olejnice do dlouhých olejnicových pásů. Závěrnými svary se svařují dlouhé olejnicové pásy. Závěrné svary se svařují při dovolené upínací teplotě. Při nižších teplotách olejnic než je upínací teplota je možné dosáhnout dovolené upínací teploty napínáním ohřevem olejnic od -3 C, v obloucích malého poloměru od +10 C.

25 Technologie napínání bestyové oleje oboustranné napínání otevní úse X Y otevní úse L (max 450 m) jednostranné napínání otevní úse L (max 450 m) otevní úse

26 Válečové stoličy

27 Technologie odtavovacího styového svařování El. oblou Předehřívání El. oblou Stlačení Ohřev El. proud Posunutí Tla Kontatní tla Stlačení čas [s] T

28 Aluminotermicé svařování

29 Aluminotermicé svařování

30 Použitá a doporučená literatura [1] SŽDC s.o: Předpis S3 Želeniční svrše. Schváleno generálním ředitelem SŽDC dne pod č.j.: 9675/08-OP, účinnost od 1. října 008 [] ESVELD, C., Modern Railway Trac. Second Edition. Delft, MRT Production, 001, nd ed. 654 p. ISBN [3] PLÁŠEK, O. Želeniční stavby. Návody do cvičení..doplněné vyd., Brno: CERM, s.r.o. Brno, str. ISBN X [4] KLIMEŠ, F.: Želeniční stavitelství II. SNTL, ALFA,. přepracované vydání, Praha 1981, 31 str.