TEHNIC

Inima de incrucisare pentru aparate de cale cu varfuri mobile

In "familia" aparatelor de cale intra si subansamblul denumit inima de incrucisare. Elementele geometrice ale aparatelor de cale sunt stabilite in STAS 4023-84 pentru schimbatoare, traversari, traversari cu jonctiune simpla sau dubla, bretele si inimi izolate. Prin intermediul inimilor de incrucisare, materialul rulant are posibilitatea ca, in functie de parcursul realizat de acele macazurilor, sa permita rularea (trecerea) pe linia directa sau deviata (in abatere) a aparatelor de cale.Dupa caracteristicile constructive (1), inima de incrucisare se executa in urmatoarele variante:- asamblata, cu varful sau varfurile din sina plina;- asamblata, cu varful sau varfurile din sina plina, sudate cu sine-cozi;- asamblata, cu varful sau varfurile din sina plina, prinse prin sudura, tratate termic superficial si sudate cu sine-cozi;- asamblata, cu varfurile din sina plina, prinse prin sudura, tratate termic superficial si prin sudura, tratate termic superficial si sudate cusine-cozi, cu aripile suprainaltate;- asamblata, cu varful sau varfurile din otel aliat, tratat termic general si cu aripile tratate termic superficial, sudate cu subansamblul sine-cozi;- asamblata, cu varful sau varfurile din otel aliat, tratat termic general, prelungite prin sudarea separata cu fiecare sina-coada;- asamblata, cu varful sau varfurile din otel aliat, tratate termic general, prelungite pentru sudarea separata cu fiecare sina-coada, cu aripile suprainaltate;- turnata monobloc, cu aripi suprainaltate, din otel austenitic manganos;- asamblata, cu varful mobil din profil ac, flexibil;- asamblata, cu varful mobil din sina ac, flexibil, pentru inimile duble de la traversarile cu jonctiune.Socurile in rulare sunt determinate in primul rand prin discontinuitatile muchiei si ale suprafetei de rulare, in cazul joantelor mecanice ale sinelor legate cu eclise si ale acelor macazurilor cu articulatii pe pivot. Cum aceste cazuri au fost rezolvate prin solutii ingineresti eficiente, si anume: calea ferata cu joante sudate si acele flexibile la macazuri, la inimile de incrucisare sunt preocupari la nivel mondial pentru realizarea constructiva a continuitatii rularii prin diferite variante tehnice, cum sunt:- inima simpla asamblata cu sine-aripi fixe si varful mobil;- inima simpla asamblata cu sine-aripi mobile si varful fix monobloc;- inima simpla asamblata cu elemente elastice intre sinele-aripi si varf (2);Fiecare dintre aceste solutii este aplicata pe loturi restranse, sub supraveghere si intretinere permanenta, chiar si pe liniile de cale ferata de mare viteza. Acest proces novator reclama urmarirea sistematica a comportarii in exploatare si perfectionarea prin cercetare-proiectare-experimentare a solutiilor tehnice fiabile.

Preocupari la Caile Ferate RomanePrintr-o conlucrare deplina cu specialisti din exploatarea si intretinerea aparatelor de cale si din uzina de proiectare-tehnologie si fabricatie a aparatelor de cale din Buzau (in prezent VAE APCAROM), prin calcule si teste pe modele, s-a reusit realizarea prototipului de traversare jonctiune dubla TDJ 49 -190 - 1:9 cu inimile duble cu varfuri mobile (cu articulatie pe pivot), care a fost exploatat cu succes in Triajul CFR Buzau, timp de circa 10 ani. Comportarea ireprosabila a acestui prototip a fost rezultatul preocuparii si al profesionalismului a doi proiectanti cu mare experienta in aparate de cale - domnii Jean Chioiu si Constantin Raileanu.Acest prototip nu s-a extins deoarece acele articulate pe pivot sunt puncte slabe ale aparatului de cale, in schimb aceasta initiativa a deschis o perspectiva si incepand cu anul 1969, in paralel cu asimilarea in tara noastra, prin cercetare si proiectare proprie a acelor flexibile, s-a demarat programul de asimilare a inimii simple cu varf mobil si aripi

fixe, prin extinderea conceptiei constructive, tehnologice si functionale de la macaz.Prin aplicarea dinamicii materialului rulant pe inima simpla a aparatului de cale - (3), (4) - Fig. 1Fig. 1 - Inscrierea rotii osiei montate pe inima cu sinele-aripa si varful fix.

 

 

 

In anul 1969, la Uzina de Aparate de Cale din Buzau s-a elaborat schema de principiu a inimii simple cu aripi fixe si varfuri mobile - Fig. 2.Fig. 2 - Schema geometrica a schimbatorului de cale deviatie stanga cu inima

simpla cu varfurile mobile (detalii a, b, c).

Ca urmare a diverselor incercari de laborator pe sistemul conjugat (Fig. 2 - detaliul c) de doua grinzi metalice cu moment de inertie variabil, incastrate la un capat fiecare si actionate simultan de celalalt capat, pentru ajustarea (lipirea) alternativa pe sina-aripa dreapta si pe sina aripa-curba, folosind metodele nedistructive ale tensometriei pentru corpuri solicitate in domeniul elastic cu frecare partiala intre ele (5) s-au obtinut datele necesare de realizare, in anul 1981, a proiectului de executie pentru un model de referinta de inima simpla tip 49 - 300 - 1:9 cu sine-aripa fixe si varfuri mobile. S-a executat un lot prototip de trei bucati inimi simple, care s-au testat in exploatare, circa sapte ani, pe liniile principale de cale ferata, cu rezultate corespunzatoare, punandu-se in evidenta

urmatoarele:- Confirmarea experimentelor de laborator si a calculelor privind lucrul in domeniul elastic al varfurilor mobile (6), (7), (8):

in care:P - forta de actionare a varfurilor mobile in ambele sensuri;E - modulul de elasticitate al varfurilor mobile;I - momentul de inertie al varfurilor mobile fata de axa verticala;- distanta punctului limita (marginal) fata de axa verticala a varfurilor mobile;PM - punctul matematic de intersectie a muchiilor de rulare sine-aripi-varfuri mobile;- efortul unitar in sectiunea caracteristica varfurilor mobile cand sunt manevrate.

- Reducerea cu circa 50% a uzurii totale a varfurilor mobile (similar reperelor ac-contraac la macaz), comparativ cu varful fix pentru aceeasi tangenta a unghiului inimii si razei curbei liniei deviate;

- Inutilitatea contrasinelor pe linia directa si linia deviata (in abatere) - Fig. 3;- Imbunatatirea indicelui de confort WZ in plan vertical si orizontal, cu atat mai mult cu cat aceste inimi au fost incorporate in schimbatoare de cale simple cu ace flexibile;- Functionarea sincronizata a celor doua electromecanisme pentru realizarea parcursurilor la macaz si inima simpla pentru circulatia materialului rulant pe linia directa si pe linia deviata (in abatere).Fig. 3 - Inscrierea rotii osiei montate pe inima cu sinele-aripa fixe si varfurile mobile.

Deoarece in timpul experimentarii s-au constatat si anumite deficiente la sistemul de legatura intre cele doua varfuri si la asigurarea inzavorarii la ajustarea (lipirea) succesiva a acestora pe sinele-aripa, s-au restudiat reperele respective si s-au stabilit solutii cu un grad ridicat de siguranta. Totodata, se va avea in vedere ca in momentul cand industria siderurgica romaneasca va asimila sina normala 60 cu inclinatia 1:20, sa se foloseasca la executia sinelor-aripa, cu modificarea corespunzatoare a suprafetei de rulare pe cele doua directii ale varfurilor mobile (Fig. 4) si cu extindere la macaz pentru acele flexibile (Fig. 5).

Fig. 4 - Sina de cale ferata tip UIC-60D cu inclinaria 1:20 spre interiorul ecartamentului

 

 

Fig. 5 - Sina tip ac tip UIC-60D cu inclinatie 1:20 spre interiorul ecertamentului

Intrucat coridoarele IV si IX ale CFR sunt angajate in programul de modernizare pentru conexiunea cu magistralele feroviare europene, rezultatele obtinute pana in prezent permit sa se continue actiunea de introducere a inimilor cu varfuri mobile in cuprinsul aparatelor de cale, deoarece avantajele tehnico-economice au fost confirmate, scop in care este necesara executarea unui lot de patru bucati inimi simple 60-300-1:9 cu sine-aripi fixe si varfuri mobile, care se pot monta direct intr-o statie de cale ferata cu trafic ridicat. Intrucat unghiurile cu tangenta mai mica decat 1:9, si anume 1:12,1 1:18,5 etc., si razele curbelor liniei deviate (in abatere) mai mari de 300 m, si anume 500 m, 760 m, 1200 m, permit cu o facilitate mai ridicata aplicarea acestei solutii constructive de inima simpla, inclusiv la curbele in arc de clotoida, este necesara extinderea aplicabilitatii acestei solutii tehnice.

dr. ing. Nicolae Ionescu,consilier in MLPTL