VYSOKÉ UČEÍ TECHICKÉ V BRĚ FAKULTA STAVEBÍ OTTO PLÁŠEK, PAVEL ZVĚŘIA, RICHARD SVOBODA, VOJTĚCH LAGER ŽELEZIČÍ STAVBY II MODUL 6 BEZSTYKOVÁ KOLEJ STUDIJÍ OPORY PRO STUDIJÍ PROGRAMY S KOMBIOVAOU FORMOU STUDIA
ŽELEZIČÍ STAVBY II Modul 6 Otto Pláše, Pavel Zvěřina, Richard Svoboda, Vojtěch Langer, Brno 006 - (34) -
Bestyová olej OBSAH Úvod...4 Cíle...4 Požadované nalosti...4 Doba potřebná e studiu...4 Klíčová slova...4 9 Bestyová olej...5 9.1 Vývoj a typy bestyové oleje...5 9. Výpočet osových sil...7 9..1 Roložení osových sil po délce bestyové oleje...10 9.3 Poruchy bestyové oleje...11 9.3.1 Vybočení oleje...11 9.3. Lom olejnic...1 9.4 Teorie stability bestyové oleje...13 9.4.1 Vybočení bestyové oleje induované jídou vlaů... 9.5 Podmíny pro řiování bestyové oleje...4 9.5.1 Želeniční svrše...5 9.5. Bestyová olej na poddolovaném úemí...7 9.5.3 Upínací teplota...7 9.6 Technologie řiování bestyové oleje...8 9.6.1 Technologie svařování olejnic...30 Závěr...33 Shrnutí...33 Studijní prameny...33 Senam použité literatury...33 Senam doplňové studijní literatury...33 Oday na další studijní droje a prameny...33 Klíč...34-3 (34) -
ŽELEZIČÍ STAVBY II Modul 6 Úvod Cíle V tomto blou se soustředíte na bestyovou olej. ejprve si vysvětlíme áladní principy. a ně naváže výlad teoreticých áladů bestyové oleje a taé jejích poruch. Druhá část je aměřena na praticou nalost podmíne pro řiování bestyové oleje a technologie její řiování. Požadované nalosti Kromě áladních nalostí terminologie oblasti želeničního svršu a spodu de již budete potřebovat nalost onstruce želeničního svršu předchoích modulů. Pro pochopení teoreticých áladů bestyové oleje budete potřebovat nalosti pružnosti a pevnosti a stavební mechaniy. Doba potřebná e studiu Studium modulu si rodělte na dva bloy: Terino osových sil v bestyové oleji, poruchy bestyové oleje a stabilita bestyové oleje Podmíny pro řiování bestyové oleje a technologie její řiování. Studium prvního blou je opět náročnější na pochopení teorie. Při studiu nespěchejte a všechny nejasnosti onultujte s vedoucím uru. astudovanou látu pečlivě procvičte na onrétních příladech. Druhý blo pro prostudování procvičte na ontrolních otáách. Celově by Vám měl tento modul abrat 9 hodin studia. Klíčová slova bestyová olej, stabilita bestyové oleje, upínací teplota, neutrálná teplota, vybočení oleje, lom olejnice - 4 (34) -
Závěr 9 Bestyová olej V počátcích želeničního stavitelství byla aotvena ásada, že olejnici musí být umožněna volná dilatace ta, aby v ní nevnialy žádné osové síly od měny dély olejnice vyvolané teplotními měnami. Kolejnicový sty je vša slabé místo v onstruci olejového roštu. Je charateriován snížením parametrů průřeových charateristi ve svislém i příčném směru. Kolejnicové styy jsou drojem výšeného hluu a dynamicého namáhání. Jsou náročné na údržbové práce a jejich valitu. Odstraněním olejnicového styu docháí e snižování náladů na údržbu, podle něterých pramenů až o 0 %. Zříení oleje be olejnicových styů bestyové oleje vša vede jejímu atížení načnými osovými silami od měny teploty. Bestyová olej je olej s průběžně svařenými olejnicemi v olejích i výhybách. Za bestyovou olej se podle předpisu ČD S3/ považuje olej delší než 150 m. Osová síla v bestyové oleji je ásadní fator ovlivňující vniající poruchy, ja lomy olejnic v imním období, ta trátu stability a následné vybočení oleje v letním období. Proto je velmi důležité jistit veliosti sil, teré v bestyové oleji vniají, a jejich rodělení po délce oleje, ať už měřením nebo výpočtem. Veliost osových sil může být odvoena a spočítána, poud je náma atuální hodnota neutrální teploty. edestrutivní metody měření osových sil či neutrální teploty byly předmětem výumů. Velmi důležitá je taé distribuce podélných osových sil vhledem růným podmínám, v nichž se bestyová olej nacháí výhybové onstruce, mostní onstruce, tunely, dilatační aříení, růné sluneční osvícení či astínění. Značný vliv na roložení sil má taé stav štěrového lože a ávady na želeničním spodu. Dalšími výranými vlivy jsou provoní účiny, brždění a rojíždění vlaových souprav. Znalost a pochopení těchto vlivů umožňuje naleení nebepečných míst na trati a účinnou prevenci. 9.1 Vývoj a typy bestyové oleje Kolejnice ve styované oleji jsou odděleny dilatačními spárami, teré umožňují měnu dély olejnic de l = l α ( T ) t T l...prodloužení olejnice [m] l...déla olejnice [m] α t...součinitel teplotní rotažnosti [K -1 ], pro olejnicovou ocel se uvažuje α t = 1,15.10-5 K -1 (používají se i hodnoty vyšší, až do 1,.10-5 K -1 ) T...atuální teplota olejnice [ C] T...neutrální teplota olejnice [ C] (1) - 5 (34) -
ŽELEZIČÍ STAVBY II Modul 6 eutrální teplota je teplota, při níž je osová síla v daném úseu oleje nulová. Původní hodnota neutrální teploty je teplota upínací, tj. teplota při říení bestyové oleje. Tato teplota se vša vlivem údržby, odstraňování ávad, špatného stavu upevnění a následným putováním olejnic, po dobu životnosti bestyové oleje mění. Vhledem dynamicým účinům byla stanovena pro dilatační spáru maimální hodnota 0 mm. Pro rosah teplot -30 C až +60 C vycháí déla olejnice 19,3 m, po aorouhlení 0 m. Tato déla nebyla dlouhou dobu přeračována. Se avedením doonalejších systémů upevnění olejnice na pražci se uáalo, že dilatační spáry se neuavírají ani při vyšších teplotách a že upevnění lade účinný odpor proti posunutí olejnice v podélném směru. Tato sutečnost umožnila používání olejnic větší dély (5 30 m) s tím, že se připustilo uavření dilatačních spár při teplotě olejnicové oceli 30 C. Vlivem provou a putování olejnic vša v mnoha případech docháí uavírání dilatačních spár při teplotě nižší. Zvyšováním teploty olejnicové oceli po uavření dilatačních spár vniají v oleji podélné osové síly, olejový rošt je namáhán na vpěr. Zušenosti potvrdily, že onstruce oleje vyauje dostatečnou odolnost proti vybočení, poud je říena a určených podmíne a je správně udržována. Odolnost proti vybočení je dána roštovou tuhostí onstruce oleje, příčnými a podélnými odpory štěrového lože. Během vývoje byly dle onstruce použity dva druhy bestyové oleje: Bestyová olej s olejnicemi pevně uotvenými v podélném směru poue v ráté střední části uprostřed dély, ve bývající části olejnice volně dilatují. Tento typ bestyové oleje vyžaduje na oncích olejnic dilatační aříení se načným rosahem posunů. Tento typ je poue historicý, od jeho používání se áhy upustilo. Bestyová olej s pevným upevněním olejnic po celé délce, dělí se dál podle působu uončení: olej s dilatačním aříením na onci olej s částečně regulovaným napětím olej s plným napětím od teplotních měn. Dilatační aříení na onci bestyové oleje umožňuje posuny onců olejnic, předcháí se přetěsnění styů a nadměrnému otvírání dilatačních spár, snižuje se riio poruch. U oleje s částečně regulovaným napětím se na oncích bestyové oleje vládají tři vyrovnávací olejová pole, terá jsou tvořená olejnicemi normální dély. Před příchodem letního období se tyto olejnice vyměňují a ratší, aby se umožnil větší posun onců olejnic. U oleje s plným napětím se na oncích řiují běžné olejnicové styy. Tento typ je nejrošířenější - 6 (34) -
Závěr 9. Výpočet osových sil Při výpočtu osových sil se vycháí řešení rovnice rovnováhy pro infinitní element náhradního prutu, představujícího v ose oleje olejový rošt. V tomto náhradním prutu vniá osová síla. Element je namáhán od teploty a od vnějšího atížení q. Proti posunutí oleje působí odpor r. Podélný odpor brání dilatačnímu pohybu olejnic a měně dély olejnic od teplotních měn. a jeho veliost má vliv odpor proti posunutí olejnic v upevňovadlech a odpor proti podélnému posunutí olejového roštu v olejovém loži. Situace elementu tohoto prutu je na Obr. 1. r +d Obr. 1 Element prutu (oleje) Rovnice rovnováhy má po úpravě tento tvar d d = r q Po dosaení do () elementárních rovnic analýy prutu du d α ( T T ) t = EA ísáme áladní diferenciální rovnici de d u EA = r q d A...plocha průřeu dvou olejnic [m ] E...modul pružnosti, pro olejnicovou ocel E =,1.10 11 Pa u...posunutí průřeu v ose oleje [m] V dalším nebude uvažováno podélné atížení q představující např. brdné a rojedové síly. Pro řešení této rovnice je ásadní průběh podélného odporu r jao funce posunutí u. Sutečný průběh podélného odporu proti posunutí oleje se nahrauje matematicou funcí. Sutečné průběhy podélného odporu a náhradní matematicé funce jsou detailně popsány v následujících apitolách. ejednodušší vyjádření podélného odporu r jao funce posunutí u je r = 0 pro u = 0 r r sign( T T ) = 0 pro u 0 - d q () (3) (4) (5) - 7 (34) -
ŽELEZIČÍ STAVBY II Modul 6 tj. ladných hodnot odpor r nabývá při tahových osových napětích, áporných hodnot při tlaových. Standard Česých drah stanoví nejmenší hodnoty podélných odporů v provoované oleji 7 na olejnici v ulu upevnění a 10.m -1 proti posunutí olejového roštu v olejovém loži. Pro u = 0, tj. pro střední část oleje dosaením do elementární rovnice analýy prutu (3) ísáme hodnoty vnitřní osové síly a odpovídajícího napětí = EAα σ = Eα t t ( T T ) ( T T ) Tyto vtahy odpovídají chování oboustranně vetnutého prutu a platí pro střední část bestyové oleje, terá je be posunů. Změna teploty olejnice o aždý 1 C se projeví měnou napětí σ přibližně o,4 MPa, podélné osové síly přibližně o 19 pro olejnice UIC 60 a 15 pro olejnice tvaru S 49. a oncích bestyové oleje se nacháí oblast, de docháí posunutím průřeů olejnice, tj. u 0. Tato oblast je tv. dýchající onec o délce l, pro terou platí de l r d = EAα R + 0 R = R sign S ( T T ) t ( T T ) R... osová síla v oncovém průřeu bestyové oleje představující třecí odpor olejnicových spoje a při vyčerpání dilatační spáry ontatní sílu [] R S... veliost osové síly v oncovém průřeu [] (6) (7) (8) Dýchající onec je část bestyové oleje na jejím ačátu a onci, mei nimi je pravidla střední část. V dýchajícím onci docháí v důsledu teplotních měn dilatačním pohybům olejnic. Pohyby se projeví měnou veliosti oncové spáry nebo polohou hrotu v dilatačním aříení. Déla dýchajícího once ávisí na podélném odporu oleje a veliosti síly v oncovém průřeu. Pro výpočet dély dýchajícího once, de u 0, platí l EAαt = ( T T ) r R (9) Dýchající onec se uvažuje pravidla v délce 75 m. Po dvojí integraci a úpravě áladní diferenciální rovnice (4) ísáme vtah r EA c u = + 1 + c (10) - 8 (34) -
Závěr Integrační onstanty c 1 a c odpovídají příslušným orajovým podmínám du( 0) R = + αt ( T T ) dosaením (3) d EA ul ( ) = 0 Po dosaení těchto orajových podmíne do (10) a úpravou ísáme řešení r u = EA ( l ) (13) Záporné hodnoty posunutí namenají vi Obr. prodloužení dýchajícího once, ladné hodnoty rácení. Pro příslušné napětí a vnitřní sílu pa po úpravě platí vtahy r + R σ = ; = r + R A (14) Typicé průběhy osových sil a posunů pro dýchající onec jsou uvedeny na Obr.. (11) (1) Průběh EAα (T -T) t r0.l EA R Průběh u l u Obr. Průběh osových sil a napětí v dýchajícím onci Z výše uvedených vtahů je řejmé něoli důležitých oolností: 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. - 9 (34) -
ŽELEZIČÍ STAVBY II Modul 6 9..1 Roložení osových sil po délce bestyové oleje Bestyová olej není vystavena po celé délce stejnému teplotnímu atížení. astává množství situací: růné oslunění, astínění mray či oolím, tunely, oolí tunelových portálů, mosty. Proměnné teplotní atížení vyvolává taé proměnné osové síly a související podélné posuny olejnic. Ty, ja bylo uvedeno výše, dále ávisí na podélném odporu oleje, terý je po délce taé proměnný, je ovlivněn použitou onstrucí želeničního svršu a jeho stavem, vloženými onstrucemi želeničních přejedů, onstrucí želeničního svršu na mostních onstrucích apod. Uvedené vlivy mohou vést e oncentraci napětí a sil v částech bestyové oleje. Taová místa jsou potenciálně nebepečná hledisa vybočení či lomů olejnic. Přílad 9..1 Stanovte délu dýchajícího once, posun once bestyové oleje, maimální vnitřní sílu a jí odpovídající napětí, jestliže r 0 = 15.m -1, T = 3 C, T = -10 C, pro dvě olejnice UIC 60 je A = 1,535.10 - m, E = 10.10 9 Pa, α t = 1,15.10-5 K -1 a R = 400.10 3. Kontrolní otáy Co je to bestyová olej? - 10 (34) -
Závěr 9.3 Poruchy bestyové oleje Eistují dvě áladní ategorie poruch onstruce bestyové oleje: vybočení oleje lom olejnice 9.3.1 Vybočení oleje Odstranění dilatačních spár svařením olejnicových styů vede při teplotním atížení bestyové oleje e načnému namáhání, ja bylo popsáno výše. Při ladném teplotním přírůstu vniají v olejnicích tlaové účiny, olejový rošt je namáhán na vpěr a hroí tráta jeho stability a následné vybočení bestyové oleje. Výsledné boční výchyly jsou načné, hruba 0,5 0,75 m, vlnová déla poruchy se pohybuje v romeí 8 0 m v ávislosti na onstruci oleje. Tato deformovaná geometricá poloha oleje je velmi nebepečná, v případě přejedu olejových voidel ončí téměř be výjimy vyolejením, často s tragicými následy a načnou šodou. K vybočení docháí pravidla ve vodorovné rovině, ve svislé rovině je méně časté vhledem vlastní hmotnosti a vyšší tuhosti olejnic v tomto směru. V případě taového vybočení ve svislé rovině má olej tendenci vybočit i ve vodorovné rovině. Typicé tvary oleje po vybočení jsou uvedeny na Obr. 3 a Obr. 4. Deformovaný tvar může odpovídat poloviční sinusoidě, případně je složením více vln ve tvaru sinusoidy. Vlny mohou být symetricé nebo anti-symetricé olem středového bodu. Tvar výsledné deformační řivy je ávislý na průběhu počátečních imperfecí geometricé polohy oleje. V případě vybočení oleje docháí uvolnění podélných posunů oleje a óny a deformačními vlnami přebírají chování dýchajícího once bestyové oleje dýchající óny. V těchto ónách nedocháí bočním posunům a mají délu odpovídající vtahům uvedeným výše. Zásadní vliv na stabilitu bestyové oleje má atížení olejovými voidly. Samotné teplotní atížení vytváří předpolady pro vybočení oleje, vybočí-li olej, hovoříme o tv. staticém vybočení oleje. Vybočení oleje při ombinaci teplotního atížení a atížení olejovou dopravou představuje tv. dynamicé vybočení. Odolnost proti dynamicému vybočení je nižší než proti staticému. Teplotní atížení Vlastní hmotnost Obr. 3 Vybočení olejového roštu ve svislé rovině - 11 (34) -
ŽELEZIČÍ STAVBY II Modul 6 Teplotní atížení olejnice pražec Torní odpor y, v Příčný odpor Podélný odpor Symetricý tvar, jedna půlvlna, u Zóna vybočení Dýchající óna y, v Anti - symetricý tvar, u L y, v Zóna vybočení Dýchající óna, u Symetricý tvar, tři půlvlny y, v, u L L 1 L Obr. 4 - Tvary vybočení bestyové oleje ve vodorovné rovině 9.3. Lom olejnic Bestyová olej není vystavena poue tlaovému namáhání, je vystavena taé tahovým silám. Maimální tahová síla v bestyové oleji vniá při nejnižších teplotách olejnic. Tato síla může působit lom olejnice, terý nastává v místech metalurgicých nebo jiných vad. 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. Další výhodou je snadná indiace lomu olejnic abepečovacím aříením s olejovými obvody. Z těchto důvodů se romeí upínacích teplot většinou posouvá směrem vyšším teplotám ta, aby se ameilo nebepečnému vybočení oleje. Teorie osových sil v bestyové oleji po lomu je totožná s teorií osových sil v dýchajícím onci ta, ja byla uvedena v předcháející apitole. Síla R na nově vnilém onci bestyové oleje v průřeu, přilehlém lomové spáře, je rovna nule. - 1 (34) -
Závěr 9.4 Teorie stability bestyové oleje Většina vybočení bestyové oleje připadá na vrub dynamicého vybočení. a staticé analýe le instrutivně uáat mechanismus vybočení, protože je podstatně jednodušší. Vyloučeno bude taé vybočení ve svislé rovině jao málo pravděpodobné. Podstatný vliv na vybočení oleje mají počáteční příčné odchyly v 0, na délce L 0 s amplitudou δ 0 od ideální geometricé polohy oleje. Eperimenty a měřeními se uáalo, že eistuje riticá teplota T B, při teré dojde náhlému a načnému nárůstu boční výchyly v na délce vlny L, doud není dosaženo nového rovnovážného stavu po vybočení. Další teplotní atížení působí opět jen postupný nárůst výchyle. Tento typicý průběh maimálních posunů v v ávislosti na teplotě je na Obr. 5. vb vc boční výchyla v počáteční příčná výchyla v0 P P L0 L Příruste teploty Stav před vybočením B árůst boční výchyly v průběhu vybočení C Stav po vybočení v0 vb vc Boční výchyla v Obr. 5 - Průběh boční výchyly při vybočení bestyové oleje - 13 (34) -
ŽELEZIČÍ STAVBY II Modul 6 Teoreticy le mei body B a C nalét pro odpovídající výchylu v příslušné teplotní atížení. Tyto rovnovážné stavy nele při jednoduchých pousech anamenat. a Obr. 6 je ompletní teoreticá řiva výchyly v v ávislosti na teplotním přírůstu. Teplotní přírůste T B,MAX T B,MI A B S C Boční výchyla v Obr. 6 Teoreticá řiva pro eploivní vybočení Všechny rovnovážné stavy mei body B a S jsou nestabilní, stavy mei body S a C jsou stabilní. Teplota odpovídající bodu S je definován jao T B,MI, minimální teplota vybočení. Teplota odpovídající bodu B je definována jao T B,MAX, maimální teplota vybočení. Praticý výnam minimální teploty vybočení T B,MI spočívá v tom, že při nárůstu teploty bodu A řivy může po dosažení této teploty olej vybočit při dostatečném vnějším impulsu (např. atížení olejovými voidly). Kolej be přispění vnějších sil vybočí v bodě B při teplotě T B,MAX. Typicým naem pro eploivní vybočení oleje je náhlý poles osových sil v óně vybočení, oolní óny mají chování dýchajících onců. Průběh osových sil v oleji po vybočení je na Obr. 7. Před vybočením Po vybočení ma Dýchající óna o Zóna vybočení Dýchající óna ma L0 L Obr. 7 Průběh osových sil v oleji po vybočení - 14 (34) -
Závěr Diferenciální rovnice Řešení stabilitního problému spočívá v řešení rovnic rovnováhy pro podélný a příčný směr. Při odvoení diferenciálních rovnic pro příčný směr nele avést předpolad o velmi malých posunech a deformacích, a tedy anedbat v geometrico-deformačních rovnicích druhé mocniny derivací slože posunutí. V analýe prutu platí rovnice pro podélnou deformaci ε = pro ε = du d 1 du d + 1 ( v v ) d + d dv0 0 d 1 dv + + d 0 dv d α t ( T T ) dv0 αt d ( T T ) v...funce boční výchyly (v ose y) [m] v 0...funce počáteční boční výchyly [m] (15) Rovnice (15) vyjadřuje vtah mei podélnou deformací a posuny. V óně vybočení předpoládáme onstantní osovou sílu a neuvažujeme působení podélného odporu. Pro tv. podélný ohyb platí pro ohybový moment na přetvořeném prutu v souladu s teorií. řádu () 1 ( ) () 1 + M = M ± ( v v ) M = M + (16) de horní (dolní) naméno odpovídá tlau (tahu). Po dosaení elementární diferenciální rovnice analýy prutu M () 1 ísáme rovnici EI d v d = EI d v d m 0 ( v + v ) = M (18) Předpoládáme, že pro příčný odpor proti vybočení platí rovnice rovnováhy elementu d d M = r y dry + d q y r y...funce r y (v) pro příčný odpor dv r y...funce r y pro torní tuhost upevnění d q y...příčné spojité atížení 0 (17) (19) - 15 (34) -
ŽELEZIČÍ STAVBY II Modul 6 qy Qy M M+dM d Qy+dQy -y ry Obr. 8 Element prutu Po dvojí derivaci diferenciální rovnice (18) a předpoladu, že je onstantní a neuvažujeme počáteční imperfeci v 0, ísáme áladní diferenciální rovnici pro ónu vybočení EI 4 d v ± 4 d d v = q d y r y dry d (0) V dýchající óně před a a vybočením řešíme stejné rovnice jao pro dýchající onec bestyové oleje a předpoládáme v = 0. Kriticá osová síla Výpočet riticé osové síly ávisí na uvažovaných orajových podmínách. V nejjednodušším případě předpoládáme přímý prut atížený osovou silou. Tento model je vyobraený na Obr. 10 Zavedeme-li počáte souřadné soustavy do středu óny vybočení jsou orajové podmíny L v = 0; L v = 0 Uvažujeme nejprve příčný odpor onstantní pro body oleje, teré vyaují příčný posun, a nulový pro body, teré příčný posun nevyaují. r = 0 pro v = 0 y (1) r y = r 0 sign v pro v 0 () Podle standardu Česých drah je průměrná hodnota příčných odporů r 0 = 7.m -1 (4, na pražec) u oleje s betonovými pražci nebo 5.m -1 (3,0 na pražec) u oleje s dřevěnými pražci. Veliost příčného odporu ávisí na hmotnosti a druhu pražců a na parametrech olejového lože (na tloušťce, příčném řeu, vlastnostech ameniva a míře stabiliace). - 16 (34) -
Závěr -1 10.m (r =.v) Běžná hodnota -1 7.m Příčný odpor r [.m ] -1 0 10 0 30 Minimální hodnota dle ČD S3 pro betonové pražce r 0 Příčná výchyla v [mm] Obr. 9 Typicý průběh příčného odporu v ávislosti na příčné výchylce oleje Dále předpoládejme, že příčné atížení q y = 0 a odpor v ulu upevnění anedbáme. Pro riticou sílu, při níž dojde e trátě stability, je možné odvodit stejný vtah jao pro riticou sílu prutu be příčného odporu a řešení se reduuje na námý výpočet riticého břemene pro stabilitu štíhlého prutu dle Eulera = EI n π L L...déla vlny při vybočení [m] n...počet vln (3) Z tohoto důvodu je do výpočtu nutno avést počáteční směrovou výchylu v 0. Tento případ je pojednán poději, vi. Obr. 1. ry=.v y, v, u L/ L Obr. 10 Vybočení přímého prutu s příčným odporem lineárně ávislým na výchylce - 17 (34) -
ŽELEZIČÍ STAVBY II Modul 6 Je řejmé, že toto řešení nepostihuje reálné chování bestyové oleje, u teré riticá osová síla ávisí na příčném odporu. Uvažujme proto lineární ávislost příčného odporu na příčném posunu podle Obr. 10, terá pro malé posuny lépe vystihuje chování onstruce oleje () v = v r y. de... vyjadřuje lineární ávislost odporu na příčném posunu [.m - ] (4) Rovnice (0) pro namáhání vpěrem přejde ve tvar (oeficienty α a β jsou použity vhledem řešení rovnice) 4 d v + α 4 d d v + d v = = EI 4 4 4β 0; α ; 4β Odtud le pro ohybovou čáru v, riticou osovou sílu a riticý přírůste teploty T odvodit vtah de n π n π L v = v A sin ; = EI + ; L L n π = EI T = α EA n... počet vln na tvaru vybočení, přiroené číslo 1,,3 v A... výchyla po vybočení [m] L... déla vlny [m] t (5) (6) Ze vtahu (6) je řejmé, že pro = 0 se výra reduuje na předchoí případ. Číslo n, pro teré je riticá síla nejmenší se jistí d dn = EI nπ L L 3 n π = 0; n 4 = EI 4 L 4 π... riticá síla, při teré dojde vybočení oleje [] (7) Protože číslo n je číslo přiroené, je nutné nejbližší přiroená čísla číslu vypočtenému podle (7) dosadit do (6) a rohodnout, pro teré je nižší. Pro většinu případů je n = 1. Podobně stanovíme riticou délu L, pro terou je nejmenší d dl n π L = EI + = 0; L n 3 = π L n π L... riticá déla vlny, při teré je riticá síla nejmenší [m] 4 EI (8) - 18 (34) -
Závěr Kriticá osová síla Osová síla [] 3000 000 1000 0 0 5 10 15 0 5 30 35 40 45 Déla L [m] Koeficient lineárního odporu [m - ] 00000 160000 10000 [] 80000 000-3000 40000 1000-000 0 0-1000 Obr. 11 Závislost riticé síly na délce vlny a oeficientu lineární ávislosti Vhledem tomu, že déla vlny L je prostým násobem čísla n a ve vtahu (6) jsou hodnoty L a n vždy v poměru stejných mocnin, budou hodnoty pro všechna čísla n stejná = EI ; T EI = α EA t (9) T...riticý přírůste teploty, při terém dojde vybočení oleje [] a Obr. 11 je graficy náorněna ávislost riticé síly na délce vlny a oeficientu lineární ávislosti. Vyšší osové síly než 500 nebyly uvažovány, protože ve sutečnosti praticy nemohou nastat. Uvažujme hodnotu příčného odporu podle () a orajové podmíny, teré odpovídají reálnému tvaru vybočení bestyové oleje podle Obr. 1 L dv L v = = 0; d ry = r0.sign v L dv L v = = 0 d y, v (30) v0, u L/3 L/ L Obr. 1 Vybočení bestyové oleje - 19 (34) -
ŽELEZIČÍ STAVBY II Modul 6 Kriticá déla vlny, riticá osová síla a riticý přírůste teploty jsou v tomto případě [8] L EI v0 EI r0 EI = 7,75 4 ; =,96 = 177 ; r v L 0 0 T = α EA t (31) Diferenciální rovnice pro olej v oblouu Pro sestavení podobných rovnic jao u přímé oleje se avádí polární soustava s tangenciální souřadnicí θ a radiální R. Uvažuje se olej s onstantní hodnotou R. Zavádí se podobné předpolady pro dýchající ónu a ónu vybočení bestyové oleje jao pro přímou olej. Pro tangenciální deformaci platí ε 0 θ 1 du 1 1 dv 1 dv dv = + v + + α R dθ R dθ R dθ dθ R... radiální souřadnice, poloměr oblouu [m] v... funce boční výchyly (v ose y) [m] v 0... funce počáteční boční výchyly [m] Pro příčný směr platí rovnice rovnováhy EI R 4 4 d v 4 dθ R d ( v + v ) θ 0 ± dθ R θ = q R r R drθ R dθ ( T ) t T r R... funce r R (v) příčného odporu oleje [.m -1 ] dv r θr... funce rθ R torní tuhosti upevňovadel dθ q R... příčné spojité atížení (3) (33) - 0 (34) -
Závěr Výše uvedené diferenciální rovnice pro deformační řivu bestyové oleje le řešit něolia působy. Obvylé metody uvedené v literatuře používají řešení a pomocí Fourierových řad. Pro výpočet onstruce bestyové oleje se ahrnutou nelinearitou problému je vhodná taé metoda onečných prvů. Výsledné řešení pro nejjednodušší tvar vlny vybočení podle [8] má tvar 8EI 8EI 16EI r0 EI = + + L = π T = R v R v ; ; 0 0 v0 α t EA (34) Výnamný vliv má počáteční imperfece geometricé polohy oleje v 0. S rostoucí amplitudou výchyly v 0 lesají riticé teploty, přitom tento poles je výranější se stoupající hodnotou amplitudy. Vliv má taé déla vlny počáteční imperfece.l 0. S rostoucí délou vlny se vyšuje riticá teplota. Průběh riticého přírůstu teploty a riticé dély v ávislosti na počáteční výchylce Kriticý přírůste T [ C] 100 90 80 70 60 50 40 30 0 10 0 Poloměr oblouu R = 500 m Odpor r 0 = 7 /m 0 10 0 30 40 50 60 70 80 90 100 110 10 130 Počáteční výchyla v 0 [mm] 0 18 16 14 1 10 8 6 4 0 Kriticá déla L [m] Kriticý přírůste T Kriticá déla L Obr. 13 Závislost T a L na počáteční výchylce v 0-1 (34) -
ŽELEZIČÍ STAVBY II Modul 6 a stabilitu bestyové oleje má patrný vliv poloměr oblouu, de docháí polesu vpěrné pevnosti. Dalším jevem, charateristicým pro olej s malým příčným odporem, jsou patrné příčné pohyby v ávislosti na teplotě. Tyto pohyby jsou nežádoucí, i dyž ve svém důsledu snižují osové síly v olejnicích. a efetivní snížení osových sil je vša apotřebí posun oleje řádově o centimetry, což je vša možné poue pro etrémně níý příčný odpor po celé délce oleje v oblouu. Změna neutrální teploty v ávislosti na příčném posunu vyplývá (35). Poud uvažujeme v 0 = 0 a příčný posun v c, je měna neutrální teploty v daném bodě de T vc = R α t T... měna neutrální teploty [ C] v c... posun oleje směrem ven oblouu [m] α t... součinitel teplotní rotažnosti [K -1 ] (35) 9.4.1 Vybočení bestyové oleje induované jídou vlaů Výše popsaný mechanismus vybočení oleje neahrnuje vliv dynamicého provoního atížení. Tento vliv vša v prai nele anedbat těchto důvodů: většina vybočení bestyové oleje nastává a jídy vlau dynamicé oušy, provedené v minulosti, proáaly, že atížení olejovými voidly výnamně snižuje příčnou tuhost olejového roštu a odolnost proti vybočení. Příčné pohyby bestyové oleje teplotně a provoně atížené Bestyová olej, říená v daném bodě s výchylou δ 0 s upínací teplotou T, je namáhána řadou po sobě jdoucích teplotních atížení (T 1, T...T n ) a účiny projíždějících vlaů. Typicý průběh nárůstu boční výchyly v ávislosti na teplotě je schématicy na Obr. 14. - (34) -
Závěr B C Teplotní přírůste T B T 3 T S T 1 Přírůsty boční výchyly Vybočení Počáteční imperfece Boční výchyla Obr. 14 Průběh boční výchyly u dynamicy atěžované bestyové oleje Vliv svislého atížení Kromě příčných sil na styu olo-olejnice (vodicí, rámové síly) má na příčnou stabilitu vliv dynamicé svislé atížení od olejového voidla. Tento vliv se realiuje prostřednictvím třecí složy příčného odporu oleje na ložné ploše pražce. Je nutné si uvědomit, že při dvihání olejového roštu je ontatní napětí na styu pražec štěrové lože rovno nule (štěr není schopen přenášet tahová napětí), a tím je rovna nule i třecí síla na této ploše. a Obr. 15 je náorněn schematicy průběh svislé deformace pro dvě voidla. Oslabení příčného odporu při naddvižení olejového roštu le poorovat ve třech oblastech: přední dvihová vlna před olejovými voidly střední dvihová vlna pod olejovými voidly, mei podvoy, e dvihu nedocháí mei jednotlivými nápravami podvou adní dvihová vlna a olejovými voidly. Zadní dvihová vlna Směr jídy Oblast sníženého příčného odporu Vdálenost otočných čepů P P P P P P P P Kolová síla Vma Zdvih Vma Zatlačení Střední dvihová vlna Střední dvihová vlna Oblast výšeného příčného odporu Přední dvihová vlna Obr. 15 - Průběh svislého atlačení oleje pod jedoucím vlaem - 3 (34) -
ŽELEZIČÍ STAVBY II Modul 6 Hodnoty a průběh svislého atlačení je ovlivněn jedna parametry olejových voidel, tj. nápravové hmotnosti, vdálenosti náprav a rovor podvoů, jedna parametry onstruce oleje, jao je typ použitých olejnic a pražců, tuhost upevnění, modul přetvoření pražcového podloží. Přílad.9.4.1: Předpoládejme = 00.m -, pro olejnice UIC 60 na betonových pražcích I = 3000.10-8 m 4, A = 1,535.10 - m, E =,1.10 11 Pa, α t = 1,15.10-5 K - 1. Spočítejte veliost riticého břemene a riticý přírůste teploty pro počet vln n=1. Přílad 9.4.: Spočítejte délu vlny, riticou osovou sílu a riticý přírůste teploty pro r 0 = 7.m -1, pro olejnice UIC 60 na betonových pražcích v 0 = 15 mm, I = 3000.10-8 m 4, A = 1,535.10 - m, E =,1.10 11 Pa, α t = 1,15.10-5 K -1. Přílad 9.4.3: Spočítejte riticou délu vlny, riticou sílu a riticý přírůste teploty pro olej v oblouu R = 500 m, r 0 = 7.m -1, olejnice UIC 60 na betonových pražcích v 0 = 15 mm, I = 3000.10-8 m 4, A = 1,535.10 - m, E =,1.10 11 Pa, α t = 1,15.10-5 K -1. Přílad 9.4.4: Spočítejte měnu neutrální teploty při posunu oleje vně o v c = 0,05 m pro poloměr R = 500 m, α t = 1,15.10-5 K -1. Kontrolní otáy K jaým poruchám bestyové oleje může dojít? Která porucha bestyové oleje se vysytuje v létě a terá v imě a proč? Kdy docháí nejčastěji vybočení bestyové oleje? 9.5 Podmíny pro řiování bestyové oleje Podmíny pro řiování bestyové oleje stanoví národní standardy, pro Česé dráhy jsou uvedeny v předpisu ČD S 3/ Bestyová olej. Při řiování a udržování bestyové oleje musí být podle tohoto předpisu dodrženy podmíny pro: onstruci želeničního svršu a výhybe podle předpisu ČD S3 Želeniční svrše valifiované říení a ontrolu prací valifiovaný door objednatele a dohled správce dopravní cesty při realiaci a přejímání stavby doladování a evidenci údajů o řiování a udržování bestyové oleje. - 4 (34) -
Závěr 9.5.1 Želeniční svrše Bestyová olej se smí řiovat olejnic tvaru UIC 60, S 49, T a R 65. Při řiování bestyové oleje nových olejnic se používají 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. Pro řiování bestyové oleje jsou přípustné bepodladnicové systémy upevnění a upevnění se žebrovými i roponovými podladnicemi s těmito 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). Z hledisa použití příčných pražců se bestyová olej smí řiovat: 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. 1,75 1,70 1,70 c b a p 0,10 1 : 1,5 1 : 1,5 min. 0.40 Xa Xb Xc 3,00 Obr. 16 - Zvětšení šířy pláně tělesa žel. spodu pro bestyovou olej [19] Převýšení [mm] X a [mm] X b [mm] X c [mm] 30 400 450 570 80 50 570 700 150 690 750 870 Tab. 1 Určení šířy pláně tělesa žel. spodu pro bestyovou olej pro vybraná převýšení - 5 (34) -
ŽELEZIČÍ STAVBY II Modul 6 Roměry otevřeného olejového lože jsou na Obr. 16. V ostatních olejích se apuštěným olejovým ložem se smí bestyová olej řiovat v přímé a v obloucích r 180 m. Směrové poměry pro řiování bestyové oleje Pražce Kolejnice Rodělení pražců ejmenší poloměr oblouu (m) Profil olejového lože A B C be otev s pražcovými otvami na aždém 3.. pražci pražci pražci dřevěné S 49, T 600 550 400 350 300 50 UIC 60, 600 470 400 360 300 R 65 betonové všechny c 550 400 330 80 50 tvary d 500 330 70 30 00 Pon.: Profil olejového lože A, B a C náorňuje Obr. 16 Tab. ejmenší poloměry oblouů pro řiování bestyové oleje Bestyová olej je mimořádně citlivá na příčné odchyly geometrie. V předchoí apitole bylo pouááno na ásadní vliv počátečních imperfecí (amplitudy a dély vlny) na příčnou stabilitu proti vybočení oleje. Poloměr oleje je při posuování stability bestyové oleje v oblouu áladním parametrem. Pražcové otvy se používají v hlavních a předjídných olejích v obloucích a v ostatních olejích v obloucích s převýšením oleje be ohledu na tvar olejového lože podle tabuly. V přechodnicích se pražcové otvy montují až od bodu, de řivost přechodnice odpovídá poloměru dle tabuly. V ostatních olejích se apuštěným olejovým ložem se pražcové otvy nepoužívají. Pražcové otvy se pravidla montují do střední části pražců, ecentricy směrem vnitřnímu olejnicovému pásu, vždy se montují mimo pracovní prostor pěchů automaticých strojních podbíječe. Podle místních poměrů a na áladě rohodnutí správce se montují na olejnice opěry, teré mají a úol výšit podélný odpor proti putování olejnice. Dilatační spáry v olejnicových stycích na onci bestyové oleje se upravují podle teploty olejnicové oceli podle Tab. 3. Podle rohodnutí správce je možné oncovou dilatační spáru nahradit vložením olejnicového dilatačního aříení s dilatací 100 mm. Teplota olejnic [ C] Veliost dilatační spáry [mm] > +30 0 +1 až +30 3 +11 až +0 6 +3 až +10 9 - až -3 1 Tab. 3 Veliost oncové dilatační spáry - 6 (34) -
Závěr Do bestyové oleje je možné vevařovat lepené iolované styy (LIS) nebo v ní řiovat ambulantní lepené iolované styy (A-LIS). Vevařený i ambulantní iolovaný sty je považován a průběžnou bestyovou olej. Zřiují-li se v bestyové oleji lasicé montované iolované styy s plastovými spojami, musí být na aždé straně od iolovaného styu ve vdálenosti áladní dély olejnice říen olejnicový ochranný sty s oncovou dilatační spárou. 9.5. Bestyová olej na poddolovaném úemí Bestyová olej se smí řiovat na poddolovaném úemí s donívajícími účiny důlní činnosti a nárůstem relativních polesů, nepřesahujících 00 mm a ro. Aby bylo možné bestyovou olej na poddolovaném úemí řídit, musí správce disponovat atuálními informacemi o projevech důlní činnosti a s výhledovými áměry revíru. Měření dilatačních spár se provádí vždy při náhlých polesech oleje a při ompleních prohlídách trati. Kolej se musí směrově a výšově upravovat v období, dy nedocháí náhlým teplotním měnám, rodíl od upínací teploty nesmí být vyšší než +10 C. Kolej smí být vedána postupně se dvihy nejvíce 50 mm. Další dvih může následovat až po onsolidaci olejového lože. Správce musí navíc vést evidenci o pravidelném měření polesů, o udržovacích ásaích úpravě nivelety a další technicé informace. 9.5.3 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 teploměr, terý se přiládá na astíněnou část olejnice. Kontrolní otáy Z jaých tvarů olejnic je možné řiovat bestyovou olej? Jaé svěry se nesmějí použít v bestyové oleji? Jaá se dělají opatření pro říení bestyové oleje v obloucích malého poloměru? Je možné řídit bestyovou olej na poddolovaném úemí? Jestliže ano, a jaých podmíne? Jaý je rodíl mei upínací a neutrálnou teplotou? Jaá je povolená upínací teplota? Jaým působem se měří teplota olejnic? - 7 (34) -
ŽELEZIČÍ STAVBY II Modul 6 9.6 Technologie řiování bestyové oleje Kolejnice se svařují v oleji, na svařovacím roštu nebo ve stabilní svařovně. Bestyová olej v obloucích malého poloměru se přednostně řiuje olejnicových pásů svařených na roštu nebo ve stabilní svařovně. Bestyová olej se řiuje výhradně olejnicových pásů o délce nejvíce 450 m. V obloucích malého poloměru (r < 600 m) nesmí déla olejnicových pásů přeročit 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 s úpravou dilatačních spár podle Tab. 3. ení-li těchto pásů říena bestyová olej do 3 měsíců, musí být upravena jejich upínací teplota v meích dovolené upínací teploty. Montážními svary se svařují olejnice do dlouhých olejnicových pásů. Závěrnými svary se svařují dlouhé olejnicové pásy. Za ávěrné svary se považují svary pro vájemné svaření olejnicových pásů, svary pro vevaření výhyby do bestyové oleje, poslední svar při vevaření olejnicové vložy nebo lepeného iolovaného styu do bestyové oleje, poslední svar v olejové spojce a poslední svar při svařování jednotlivých výhybe do supiny. Závěrné svary se svařují při dovolené upínací teplotě. Při vyšších teplotách olejnic se ávěrné svary řídit nesmějí. Zhotovení těchto svarů se posouvá do denní doby s nižšími teplotami (ranní nebo noční hodiny). Kolejnicové pásy se musí před svařováním ávěrných svarů vždy uvolnit v celé délce a musí být umožněno volné a rovnoměrné rácení nebo prodloužení. Z tohoto důvodu se olejnice uládají v době svařování ávěrných svarů na luné, válečové nebo uličové podložy ta, aby se nedotýaly olejnicových podpor, a to s výjimou 0 m dlouhého úseu před ávěrným svarem. Při napínání olejnice se v obloucích použijí boční válečové opěry. Při nižších teplotách olejnic než je upínací teplota je možné dosáhnout dovolené upínací teploty napínáním nebo ohřevem olejnic od -3 C, v obloucích malého poloměru od +10 C. Při napínání olejnicového pásu se jeden onec upne v otevním úseu, tj. na 5 pražcích na aždý 1 C rodílu teplot na jeden olejnicový pás. Při současném napínání obou olejnicových pásů se počet dvojnásobí. Jao otevní úse může sloužit navaující úse bestyové oleje nebo svařená výhyba. utné prodloužení olejnicového pásu se určuje podle (1). Za délu se dosauje volná déla olejnicového pásu od otevního úseu e svařovací spáře. apínání olejnice se ontroluje pomocí ontrolníchnače na patě olejnice. Kromě posunu ontrolních nače se sleduje prolu otevního úseu. Při napínání olejnicového pásu je možné použít technologii jednostranného nebo oboustranného napínání. Při řiování bestyové oleje se používá technologie jednostranného napínání. Oboustranné napínání se používá při opravných pracích. Volná déla napínaného pásu nemá přesahovat 450 m, v obloucích malého poloměru nesmí přesahovat 50 m. - 8 (34) -
Závěr oboustranné napínání otevní úse X Y otevní úse L (ma 450 m) jednostranné napínání otevní úse L (ma 450 m) otevní úse Obr. 17 Jednostranné a oboustranné napínání bestyové oleje apínání olejnic je možné nahradit technologií ohřevu olejnic. Povolený olejnicový pás se ohřeje pojížděním aříení pro ohřev olejnic. Postupuje se od volného once e otevnímu úseu a pět. Déla úseu pro ohřev pravidla nepřesahuje 150 m. Svary s nálitem, výronem nebo návarem pod patou olejnice musí být umístěny vždy v meipražcovém prostoru. Tato podmína v prai působuje problémy, ejména jedná-li se o regenerované olejnice svařené na svařovací áladně a poládané jao dlouhé olejnicové pásy. K proáání jaosti se svary olejnic oušejí nedestrutivními metodami. V případě svařování olejnic eletricým oblouem a při svařování přechodových olejnic odtavovacím styovým svařováním musí být oušeny všechny svary ultravuovou metodou. Obr. 18 apínání olejnice - 9 (34) -
ŽELEZIČÍ STAVBY II Modul 6 Obr. 19 Válečové stoličy pod olejnice při napínání 9.6.1 Technologie svařování olejnic Kolejnice se svařují dvěma áladními technologiemi: odtavovací styové svařování aluminotermicé svařování. Tyto technologie v současné době doplňuje technologie svařování pomocí eletrod a plynotlaové svařování. Odtavovací styové svařování Odtavovací styové svařování je charateriováno vniem eletricého oblouu mei onci olejnic napájenými vysoými proudy. Konce olejnic se následem eletricého oblouu ohřívají a jsou svařovacím strojem tlačeny proti sobě. Při svařování jsou použity vysoé proudy a trvání eletricého oblouu je ráté. Zpravidla se používá stejnoměrné prohřívání celého průřeu olejnic. Schéma průběhu svařování je na Obr. 0. El. oblou Předehřívání El. oblou Stlačení Ohřev El. proud Posunutí Tla Kontatní tla Stlačení 0 0 40 60 80 čas [s] 100 10 140 160 T Obr. 0 Technologie odtavovacího styového svařování - 30 (34) -
Závěr Metoda byla původně vyvinuta na urajinsém Patonově ústavu. Od ačátu sedmdesátých let se e svařování používá střídavý proud, nejnovější svařovací stroje e svařování používají taé stejnosměrný proud. Touto technologií jsou hotovovány vysoce valitní svary. Technologie se používá pro výstavbu vysoorychlostních tratí a tratí pro vysoé nápravové hmotnosti. Tato technologie svařování se používá ve stabilních svařovnách pro dílensé svary i v mobilních svařovnách pro svařování na trati. Aluminotermicé svařování Aluminotermicé svařování olejnic je aloženo na chemicé slučitelnosti hliníu s yslíem. Teutá ocel se uvolňuje a velého a rychlého vývinu tepla hořící termitové směsi, terou tvoří směs oidu želea a hliníových granulí. Teutá ocel se odlévá do písových forem (řemičitý píse pevněný CO ), teré se nasaují na čela svařovaných olejnic a jsou upevněny pomocí speciálních přípravů. Mei čely olejnic se ponechá předepsaná spára, terá se pohybuje v ávislosti na teplotě a typu olejnice od 0 do 6 mm. Pro aluminotermicé svařování je standardní svařovací spára 4 mm. Svary se široou svařovací spárou až 75 mm se používají jao opravný prve. Konce olejnic musí být proti sobě správně vyrovnány. Konce olejnic se předehřejí v prostoru forem na teplotu olem 1 000 C pomocí speciálních hořáů propanbutanovým plamenem. V suchých formách trvá předehřev 7 8 minut. Obr. 1 Schéma aluminotermicého svařování tavný elíme a forma Svar vniá spojením oceli olejnic a materiálu vnilého chemicé reace. Chemicá reace aluminotermicého svařování probíhá a teploty olem 500 až 3 000 C a je dána rovnicí Fe O 3 + Al = Al O 3 + Fe + 850 J 1 g termitové dávy = 476 g strusy + 54 g želea + 3970 J Složy nutné pro usutečnění této reace tvoří tv. svařovací dávu. Želeo vnilé termitové dávy by bylo příliš měé na praticé použití. Z tohoto důvodu se přidávají další přísady vyšující tvrdost a odolnost materiálu. Ocel - 31 (34) -
ŽELEZIČÍ STAVBY II Modul 6 přidaná do dávy snižuje teplotu při reaci a výsledná ocel má vyšší me luu. Chemicá reace probíhá v tavném elímu. Po nalití teutého materiálu do dávy ůstane teutá strusa v horní části formy, protože je lehčí než ocel. Po tuhnutí oceli se forma odstraní, a to nejprve jen v prostoru hlavy. Spodní část formy ryje stojinu a patu olejnice a přínivě ovlivňuje chladnutí svaru. Po ochladnutí se svar seříne pomocí hydraulicého aříení. Svar se obrousí pomocí speciálních bruse, opírujících profil olejnice. Každý svar je onačen načou hotovitele. Průměrný čas, potřebný pro říení termitového svaru je 0 až 5 minut, u speciálních postupů je možné čas rátit až na 15 minut. Kontrolní otáy Jaé jsou možné působy svařování olejnic? Le řídit bestyovou olej a jiných teplot než je rosah povolených upínacích teplot? V případě, že ano, co musí být splněno nebo jaým působem si le pomoci? - 3 (34) -
Závěr Závěr Shrnutí Tento modul rohodně vyžadoval Vaše plné soustředění. Odměnou by Vám mělo být pochopení jevů v bestyové oleji. S ohledem na to byste měli vnímat praticé podmíny pro řiování bestyové oleje. Senámili jste se taé s technologií řiování bestyové oleje. ejlepší představu o působu řiování Vám může přinést až stavební prae. V této souvislosti Vám doporučujeme sledovat webové strány Ústavu želeničních onstrucí a staveb, terý příležitostně organiuje odborné eure. Studijní prameny Senam použité literatury [1] ESVELD, C., Modern Railway Trac. Second Edition. Delft, MRT Production, 001, nd ed. 654 str. ISB 90-80034-3-3Pro senam literatury je opět přichystán styl Literatura. [] oletiv: Technicá příruča stavbyvedoucího pro práce na želeničním svršu ČD v olejích normálního rochodu. ÚVAR Servis, a.s., Brno, 003,. vydání. [3] LICHTBERGER, B., Handbuch Gleis. Unterbau, Oberbau, Instandhaltung, Wirtschaftlicheit. Tetlaff Verlag Hamburg 003, 56 str. ISB 3-87814-803-8 [4] TYC P., KUBÁT B., DOSTÁL K., HAVÍŘ B.: Želeniční stavby. Projetování želeničních tratí. Želeniční spode a svrše, Dh-Press, Bratislava 1993, 53 str. ISB 80-855545-05-5 Senam doplňové studijní literatury [5] Pláše, O. Želeniční stavby. ávody do cvičení.. doplněné vyd., Brno: CERM, s.r.o. Brno, 003. 110 str. ISB 80 704 67 X [6] Pláše, O., Zvěřina, P., Svoboda, R., Mocovčia, M.: Želeniční stavby. Želeniční spode a svrše. 1. vyd., Brno: CERM, 004. 91 str. ISB 80-14-61-7 Oday na další studijní droje a prameny [7] www.fce.vutbr.c/el/svoboda.r - 33 (34) -
ŽELEZIČÍ STAVBY II Modul 6 Klíč 9.1.1 Dosaením do vtahů ísáme délu dýchajícího once l = 54,9 m, posun once bestyové oleje u = 7 mm, maimální vnitřní sílu 13 a odpovídající napětí 79,7 MPa 9.4.1. Dosaením do vtahů ísáme pro n = 1: L = 7,44 m, = 45, T = 60,6 C. Uvažovaná hodnota je bepečně níá, hodnoty r 0 = 7.m -1 bude dosaženo až po posunu olejového roštu v = 35 mm. Ve sutečnosti bývá dosaženo hodnoty odporu r 0 po něolia milimetrech posunutí. Kriticý přírůste teploty T = 60,6 C praticy odpovídá nejvyšší uvažované hodnotě teploty olejnice. Podle výše uvedeného modelu a při adaných parametrech je bestyová olej stabilní. 9.4. Dosaením do vtahů ísáme L = 14,86 m, = 5075, T = 137 C. 9.4.3 Dosaením do vtahů ísáme L = 13,13 m, = 88, T = 77,7 C. Oproti přímé oleji došlo v oblouu o poloměru R = 500 m e snížení riticého přírůstu teploty o 43 %. 9.4.4. Dojde e výšení neutrální teploty olejnic o T = 8,7 C. - 34 (34) -