DT - Výhybkárna a strojírna, a.s. Dolní 3137/100, 797 11 Prostějov, Česká republika www.dtvm.cz, e-mail: dt@dtvm.cz EN ISO 9001 EN ISO 3834-2 EN ISO 14001 OHSAS 18001 Nová konstrukce srdcovky s kuželovými vložkami 19.6.2013 Ing. Marek Smolka, vedoucí oddělení VaV 1
Obsah 1. Technický popis 2. Výpočtové modelování 3. Experimentální ověření statické pevnosti a životnosti 4. Výroba srdcovky 5. Provozní ověřování v síti SŽDC 6. Oblast použití a výhody řešení 7. Závěr 2
Provedení srdcovek 1.konstrukce srdcovky navržena pro soustavu železničního svršku UIC60 a S49, 2.hrot a křídlové kolejnice vyrobeny z profilu 60E1F1, srdcovkové kolejnice S49, 3.přípojné kolejnice vzájemně svařeny podélným svarem na hlavě a patě a přivařeny stykově s odtavením k hrotu srdcovky, 4.rovnoběžnost hrotu a křídlových kolejnic zajištěna jednobodovým ohybem, 5.tvarování horních pojížděných ploch srdcovky je navrženo pro středně opotřebený jízdní obrys kola UIC ORE, 6.opracování hlavy křídlových kolejnic z vnitřní boční strany žlábku, 7.spojení hrotu a křídlových kolejnic zajištěno svěrnými spoji pomocí kuželových vložek, 8.použity vysokopevnostní šrouby M27, bez tmelení styčných ploch, 9.žlábek v srdcovce obráběn po smontování, 10.materiál standardní jakosti R260, možnost tepelného zpracování v oblasti přechodu kola nebo celé srdcovky, 11.provedení bez úklonu osy kolejnice, Nová konstrukce srdcovky s kuželovými vložkami možnost natočení kolejnic na 1:40, 1:20 pro napojení na navazující kolej, 1. Technický popis 12.upevnění srdcovky pružnými svěrkami Vossloh, Pandrol nebo tuhým svěrkami. 3
Nové konstrukční prvky 1. Technický popis Svěrný šroubový spoj pomocí kuželové vložky Unifikace tvaru a počtu kuželových vložek Nová geometrie pojížděných ploch hrotu srdcovky Křídlové kolejnice z plnoprofilové kolejnice 4
Změny v technologii výroby 1. Technický popis Obrábění hrotu srdcovky přes odporový svar Opracování vnitřní strany křídlové kolejnice Jednobodový ohyb 5
Řez šroubovým spojem s kuželovou vložkou 1. Technický popis Spojení styčných kuželových ploch bez tmelení Svěrný spoj pomocí vysokopevnostního šroubu M27 6
Napěťově deformační analýza odezvy konstrukce srdcovky na zatížení Sestaven 3D FEM výpočtový model v programu ANSYS 2. Výpočtové modelování Nápravové zatížení 22,5t + 1,5x násobek dynamického přitížení 7
Napěťově deformační analýza odezvy konstrukce srdcovky na zatížení Lokalizace kritických míst v konstrukci srdcovky 2. Výpočtové modelování 8
Napěťově deformační analýza odezvy konstrukce srdcovky na zatížení Vyhodnocení statické pevnosti a únavové životnosti 2. Výpočtové modelování V místech s maximálními hodnotami redukovaného napětí není překročena dovolená mez kluzu. Z posouzení na vznik únavového poškození vyplývá, že pro zatížení 22,5 t včetně 1,5x násobku dynamického přitížení je splněna podmínka životnosti. 9
Experimentální ověření životnosti uzlu podle výsledků výpočtového modelování vybrán nejkritičtější uzel (spojení kolejnice kuželová vložka hrot), experimentální zkouška navržena pro lokální uspořádání jednoho uzlu, zatížení pro zkoušku odvozeno z komplexního modelu montované srdcovky, Fz,test = 99,4 kn (odpovídá zatížení 33 tun včetně dynamického přetížení odpovídající 1,5 násobku působící síly), požadovaný počet cyklů 27 mil. Nová konstrukce srdcovky s kuželovými vložkami 3. Experimentální ověření statické pevnosti a životnosti 10
Experimentální ověření životnosti uzlu Nová konstrukce srdcovky s kuželovými vložkami 3. Experimentální ověření statické pevnosti a životnosti po provedení únavové zkoušky provedeno rozebrání a hodnocení stavu povrchu, provedena kapilární zkouška, při které zkoušený vzorek vyhověl. Na styčných částech nebyly zjištěny významné vlivy únavového opotřebení (třecí/vibrační koroze, plastická deformace povrchu, únavové trhliny). Povrchové změny spoj hrot kuželová vložka Penetrační zkouška křídlové kolejnice 11
4. Výroba srdcovky Zvýšení kvality montovaných srdcovek zaručená přesnost výroby jednotlivých dílů srdcovky na obráběcích centrech, přesná montáž a fixace hrotu a křídlových kolejnic pomocí svěrných spojů přes kuželové plochy, finální obrobení funkčních ploch hrotu a křídlových kolejnic až po definitivním smontování, předpoklad dodržení rozměrové a tvarové přesnosti. Srdcovka před obráběním 12
Využití poznatků z probíhající validace Nová konstrukce srdcovky s kuželovými vložkami 5. Provozní ověřování v síti SŽDC k provoznímu ověřování vloženy v 10/2011 srdcovky UIC 60 1:12 500 do ŽST Kostěnice, Lipník n/b., pro ověření šroubového spoje s kuželovou vložkou byly srdcovky instalovány ve vyšším řádu koleje, než pro který jsou určeny, poznatky z validace vedly k optimalizaci pojížděných ploch srdcovky vzhledem k minimalizaci výškového poklesu osy kola, validací potvrzena kompaktnost a zvýšená odolnost spoje proti působení dynamických sil, připravena instalace srdcovky S49 1:11 300 k provoznímu ověřování do ŽST Chomutov, Vyškov, provozní ověřování bude zahájeno v 07/2013. 13
Srdcovky soustavy S49, UIC 60 jednoduchá srdcovka určená pro rychlostní pásma RP 0-3 dle ČSN EN 736360-2 pro výhybky vložené do koleje 4.- 6. řádu do 14,6 mil. hrt/rok. po ukončení validace dodávána ve standardní poměrové řadě, nápravový tlak: soustava UIC60 max.33t, soustava S49 max. 27,5t, Nová konstrukce srdcovky s kuželovými vložkami 6. Oblast použití a výhody řešení maximální rychlost: v přímém směru 160km/h (UIC60), 120km/h (S49), v odbočném směru v závislosti na poloměru. Výhody řešení kuželové svěrné spoje hrotu a křídlových kolejnic pro dosažení vysoké odolnosti proti dlouhodobému působení dynamických sil, obrobení funkčních ploch až po definitivním smontování srdcovky, což je předpokladem pro dodržení vysoké rozměrové a tvarové přesnosti, kompaktnost srdcovky a zvýšená odolnost spojů proti působení dynamických sil, vysoká přesnost výroby dílů srdcovky na obráběcích centrech. 14
představen postup návrhu řešení konstrukce srdcovky, Nová konstrukce srdcovky s kuželovými vložkami poznatky z validace srdcovky UIC60 zapracovány do řešení pro S49, prezentovány výhody řešení spojení přes kuželové vložky a obrábění ve smontovaném stavu, srdcovka vystavena na expozici DT na výstavě CZECH RAILDAYS Ostrava 2013. 7. Závěr 15
Děkuji za pozornost. 16