בתשתית רכבת מודרנית, שמירה על היציבות האורכית של המסילה היא קריטית להבטחת הבטיחות התפעולית והפחתת עלויות התחזוקה. בין תצורות המסלול הסטנדרטיות בצפון אמריקה ובעולם, המסילה 115REבשילוב עם תואםעוגני מסילה של 115 ק"גמייצג תקן שאומץ באופן נרחב לקווי הובלה-בינוניים עד-כבדים-, רשתות תחבורה ציבורית ומסלולים תעשייתיים.
מאמר טכני זה דן ביחס הממדים בין מסילה 115RE לעוגני מסילה של 115 ק"ג, הפונקציות התפעוליות שלהם, סיווג לפי הנחיות AREMA ושיקולי התקנה.
1. מידות ומפרטים של מסילת 115RE
ה"115REייעוד " מציין קטע מסילה ספציפי שתוקנן על ידי ה-American Railway Engineering and Maintenance-of-Way Association (AREMA). ה-"115" מתייחס למשקל הנומינלי שלו של 115 פאונד לכל יארד (כ-56.9 ק"ג/מ"ר).
כדי להבטיח שעוגן מסילה מתפקד כמתוכנן, סובלנות הייצור שלו חייבת להתאים לפרופיל הבסיס של המסילה. להלן הממדים ההנדסיים הסטנדרטיים של קטע המסילה 115RE:
| פָּרָמֶטֶר | מדידה סטנדרטית (אימפריאלית) | מדידה סטנדרטית (מטרית) |
|---|---|---|
| משקל נומינלי | 114.7 פאונד/מטר | 56.9 ק"ג/מ"ר |
| גובה מסילה | 6-5/8 אינץ' | 168.28 מ"מ |
| רוחב בסיס (רגל) | 5-1/2 אינץ' | 139.70 מ"מ |
| רוחב ראש | 2-11/16 אינץ' | 68.26 מ"מ |
| עובי רשת | 5/8 אינץ' | 15.88 מ"מ |
מכיוון שעוגני מסילה מהודקים ישירות לבסיס המסילה, הרוחב בסיס של 5-1/2 אינץ' (139.70 מ"מ)הוא הממד הקריטי הקובע את העיצוב וההתאמה של עוגן מסילה במשקל 115 ק"ג.
2. הפונקציה ההנדסית של עוגני רכבת
עוגני מסילההם מחברי קפיצי פלדה- יחידים המוחלים על הצד התחתון של בסיס המסילה. הם נועדו לשבת בצמוד לצידי קשרי המסלול (ישנים) או לוחות קשירה. התפקידים העיקריים שלהם כוללים:
- שליטה בזחילת מסילה:תנועה אורכית של המסילה-המכונה "זחילה"-נגרמת ממאמץ המשיכה של קטרים, כוחות בלימה של רכבות והתרחבות או התכווצות תרמית. עוגנים מעבירים את הכוחות האורכיים הללו מהמסילה לתוך הקשרים ומצע הנטל.
- שמירה על פערים במפרקים:במסילות משולבות, עוגני מסילה מסייעים בשמירה על פערי התרחבות אחידים בין קצוות המסילה, ומונעים נזק למפרקים והתכווצות המסילה.
- אבטחת מסילה מרותכת רציפה (CWR):במערכות CWR, שינויים בטמפרטורה מציגים מתחים פנימיים משמעותיים. עוגנים, יחד עם פרופיל הנטל, מגבילים את המסילה כדי למנוע התכווצות צדדית במזג אוויר חם ומשיכת-במזג אוויר קר.
3. סוגי עוגני רכבת 115lb
יישומים תעשייתיים משתמשים בדרך כלל בשני עיצובים עיקריים של עוגני מסילה עבור מערכות מסילה של 115lb. שניהם מיוצרים מפלדות קפיציות -מפחמן או מסגסוגת ומטופלות בחום- כדי להבטיח כוח אחיזה עקבי.
א. כונן-על עוגנים (סגנון הוגן)
מכונה לעתים קרובות "היריד המשופר" או נהג-על סגנון, עוגן זה כולל עיצוב כבד, דמוי לסת-. הוא מותקן על ידי הנחת קצה אחד מעל בסיס המסילה והנעת הקצה השני אל הצד הנגדי של הבסיס באמצעות מחסום או מכונת אפליקטור אוטומטית. העיצוב מספק אזור נשיאה רחב כנגד לוחית הקשירה ופני הקשירה.
ב. קפיץ-סוג עוגנים (סגנון יחידה/Channeloc)
עוגני קפיצים-(כגון עיצובים של יחידה או Channeloc) משתמשים בלולאת פעולה קפיצית-. הם מיושמים מתחת לבסיס המסילה ומוצמדים למקומם. מתח הקפיץ מספק מגע דו-כיווני, אוחז היטב את בסיס המסילה. עוגנים אלה מתאימים בדרך כלל שינויים קלים בעובי בסיס המסילה עקב בלאי.
| שֵׁם | עוגני רכבת | ||
| סוּג | משמש עבור מסילה של 50 ק"ג, 85 ק"ג, 90/91 ל"ב, 115RE /136RE, UIC54 ו-UIC60 | ||
| או הסוג לפי ציורים של לקוחות | |||
| חוֹמֶר | 60Si2MnA | 45# | QT500-7 |
| הרכב כימי (%) | C:0.56-0.64, Mn:0.60-0.90, Si:1.60-2.00, Cr: פחות או שווה ל-0.35, P: פחות או שווה ל-0.03, S: פחות או שווה ל-0.03 | C:0.42-0.50, Mn:0.50-0.80, Si:0.17-0.37, Cr: פחות או שווה ל-0.25, P: פחות או שווה ל-0.035, S: פחות או שווה ל-0.035 | C:3.60-3.80, Mn: פחות או שווה ל-0.6, Si:2.50-2.90, P: פחות או שווה ל-0.08, S: פחות או שווה ל-0.025 |
| מִשׁטָח | ציור רגיל (משומן), צבעוני | ||
4. AREMA תקנים וקריטריונים לביצועים
לפי מדריך AREMA להנדסת רכבות (פרק 4: מסילה), עוגני מסילה באיכות גבוהה- חייבים לעמוד בקריטריונים מחמירים של ביצועים מכניים כדי להבטיח בטיחות תחת עומס:
- התנגדות החלקה:עוגן מסילה רגיל שיושם לאחרונה צפוי בדרך כלל לעמוד בכוח אורך מינימלי לפני החלקה לאורך בסיס המסילה.
עמידות לשברים:הפלדה חייבת להיות בעלת משיכות וקשיות מספקות (לרוב מצוינות בטווח קשיות מסוים של Brinell או Rockwell C) כדי למנוע סדקים במהלך ההתקנה או תחת טמפרטורות קרות קיצוניות.
שימוש חוזר:עוגני מסילה מתוכננים לשמור על אחוז משמעותי מכוח האחיזה המקורי שלהם כשהם מוסרים ומופעלים מחדש במהלך מחזורי תחזוקה, בתנאי שהם לא -מתוחים יתר על המידה.
5. שיטות עבודה מומלצות ליישום והתקנה
היעילות של מערכת עיגון מסילה של 115 ק"ג מסתמכת במידה רבה על דפוסי התקנה וטכניקות נכונות:
- נושא מלא:יש להתקין את העוגן כך שהפנים האנכיות שלו מונחות בחוזקה כנגד העניבה או לוחית הקשירה. רווחים בין העוגן לקשירה מפחיתים את יעילותו, ומאפשרים למסילה לנוע לפני שהעוגן מתחבר.
- עיגון סימטרי:כדי לשלוט בתנועה בשני הכיוונים, עוגנים מותקנים בדרך כלל בזוגות בצדדים מנוגדים של אותו קשר (המכונה "עיגון קופסה").
- דפוסי עיגון:במסילות משולבות, שיטות עבודה סטנדרטיות מכתיבות לרוב עיגון תיבה של מספר קבוע של קשרים לכל אורך מסילה (למשל, 8 עד 16 קשרים לכל מסילה של 39 רגל), בהתאם לצפיפות התנועה ולדרגה. מסילה מרותכת רציפה (CWR) דורשת בדרך כלל דפוסי עיגון מקיפים יותר, ולעיתים מעגנים כל קשר או כל קשר שני ליד אזורים קריטיים כמו פניות וגישות לגשרים.
שאלות נפוצות (שאלות נפוצות)
ש 1: האם ניתן להשתמש בעוגן מסילה של 115lb על קטע מסילה 136RE?
לא. למסילה רגילה 136RE יש רוחב בסיס של 6 אינץ' (152.4 מ"מ), ואילו למסילה 115RE יש רוחב בסיס של 5-1/2 אינץ' (139.7 מ"מ). עוגן מסילה 115lb לא יתאים לבסיס מסילה 136lb. ניסיון להתאים בכוח עוגנים לא תואמים עלול לגרום לנזק לרכיבים או לכשל במערכת ההידוק.
ש 2: מהו "עיגון קופסא" ומדוע משתמשים בו?
עיגון תיבה הוא התרגול של התקנת שני עוגני מסילה על אותו חיבור-אחד בכל צד של העניבה על אותה מסילה. זה מונע מהמסילה לנוע בכל כיוון (הן קדימה והן אחורה). הוא מספק ריסון אורכי דו-כיווני נגד התרחבות תרמית ותנועה דו-כיוונית.
ש 3: כיצד שינויים בטמפרטורה משפיעים על הביצועים של עוגני מסילה של 115 ק"ג?
תנודות הטמפרטורה גורמות להתרחבות המסילות בקיץ ולהתכווצות בחורף. ללא עוגני מסילה נאותים ומותאמים כהלכה, כוחות אלו עלולים להוביל להתכווצות מסילה (קיפולים בשמש) או למשיכה של מסילה-. העוגנים מעבירים את הכוחות התרמיים הללו דרך הקשרים ואל הנטל, שם ההתנגדות של מצע הנטל מייצבת את מבנה המסילה.
ש 4: האם הנעה-בעוגנים טובה יותר מעוגני קפיצים-למסילות 115RE?
שני הסגנונות הוכחו כיעילים כאשר הם מיוצרים לפי תקני AREMA. הנעה-על עוגנים מציעה שטח מגע גדול ומוצק כנגד העניבה ועמידים מאוד בפני נזקי פגיעה. עוגני קפיצים-מועדפים לעתים קרובות בשל הגמישות וקלות ההתקנה שלהם בהגדרות תחזוקה אוטומטיות מסוימות.