Șină

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită pe 26 aprilie 2022; verificările necesită 6 modificări .

Sine (de la pluralul englezesc  rails  - din lat.  regula  - straight stick ) - grinzi de oțel de secțiune specială, așezate pe traverse sau alte suporturi pentru a forma o cale pe care se deplasează materialul rulant al transportului feroviar [1] , căi ferate urbane, compoziție specializată în mine, cariere, echipamente de macara și așa mai departe.

În plus, șinele ușoare sunt folosite în cinematograf pentru a muta cărucioarele cu camere . Inventată de vechii romani , lățimea inițială dintre ele era de 143,5 cm șinele servesc la ghidarea roților în timpul mișcării lor, percep direct și transferă elastic presiunea de la roți la elementele de bază ale suprastructurii căii . În secțiunile cu tracțiune electrică, șinele servesc ca conductoare de curent de putere inversă, iar în secțiunile cu blocare automată  , acestea servesc ca conductoare de curent de semnal.

Material

Șinele pentru transportul feroviar sunt realizate din oțel carbon . Calitatea oțelului șinelor este determinată de compoziția chimică, microstructura și macrostructura acestuia.

Carbonul crește duritatea și rezistența la uzură a oțelului. Cu toate acestea, un conținut ridicat de carbon, ceteris paribus, face ca oțelul să fie fragil, compoziția chimică trebuie menținută mai strict cu creșterea conținutului de carbon, mai ales în ceea ce privește impuritățile nocive. Aditivii de aliere, cum ar fi manganul , cresc duritatea, rezistența la uzură și duritatea oțelului. Siliciul crește duritatea și rezistența la uzură. Arsenicul crește duritatea și rezistența la uzură a oțelului, dar în cantități mari reduce duritatea. Vanadiul , titanul , zirconiul  sunt aditivi de microaliere care îmbunătățesc structura și calitatea oțelului.

Fosforul și sulful sunt impurități nocive care cresc fragilitatea oțelului. Un conținut ridicat de fosfor face șinele fragile la rece, un conținut ridicat de sulf le face roșii fragile (se formează fisuri în timpul rulării).

Microstructura oțelului șinelor este perlită lamelară cu nervuri de ferită la limitele granulelor de perlită. Duritatea, rezistența la uzură și tenacitatea sunt obținute prin conferirea unei structuri uniforme de sorbită oțelului prin tratament termic prin călirea de suprafață (8-10 mm) a capului sau călirea volumetrică a șinei. Șinele întărite în volum au rezistență sporită la uzură și durabilitate. Macrostructura oțelului șinelor trebuie să fie cu granulație fină, omogenă, fără goluri, neomogenități și incluziuni străine.

Profil, lungime și masă

Forma șinelor s-a schimbat în timp. Erau șine de colț , ciuperci , cu două capete și cu talpă largă . Șinele moderne cu talpă largă constau dintr-un cap , o talpă și un gât care leagă capul de talpă. Suprafața benzii de rulare este convexă pentru a transfera presiunea roților de-a lungul axei verticale a șinei. Împerecherea suprafeței benzii de rulare cu fețele laterale (verticale) ale capului se face de-a lungul unei curbe cu o rază apropiată de raza fileului flanșei roții. Cuplarea capului și tălpii cu gâtul șinei este realizată deosebit de netedă, iar gâtul șinei are o formă curbilinie, ceea ce asigură cea mai scăzută concentrare a tensiunilor locale. Baza șinei are o lățime suficientă pentru a oferi stabilitate laterală șinei și o zonă de sprijin suficientă pentru curelele de fixare .

Lungimea unei șine de cale ferată standard produsă de laminoarele din Rusia este de 12,5; 25,0; 50,0 și 100 de metri. Șinele feroviare cu ecartament larg sunt de obicei produse în lungimi de 25 de metri. Pe baza lungimii șinelor, se determină lungimea și masa florilor, astfel încât pentru fabricarea a două șine se va folosi un lingou de flori cu o greutate de 9,8 tone . Lungimea biciurilor fără sudură („ calea de catifea ”) este de obicei cuprinsă între 400 m și lungimea scenei . Utilizarea șinelor mai lungi și a benzilor de șină sudate reduce rezistența la mișcarea trenului, reduce uzura materialului rulant și costul întreținerii căii. Când treceți la o cale fără sudură, rezistența la mișcarea trenurilor scade cu 5-7%, aproximativ patru tone de metal pe kilometru de cale sunt economisite din cauza absenței elementelor de fixare cap la cap.

Principala caracteristică a șinei, care dă o idee despre „puterea” sa, este masa unui metru liniar al șinei în kilograme. La alegerea tipului de șină, se iau în considerare densitatea de încărcare a liniei, sarcina axială și viteza trenului. O șină mai grea distribuie presiunea roților materialului rulant către un număr mai mare de traverse , drept urmare uzura lor mecanică încetinește, abraziunea și măcinarea particulelor de balast scad . Odată cu creșterea masei șinelor, consumul de metal pe unitatea de tonaj debit scade, iar costul de înlocuire a șinelor este redus datorită creșterii duratei de viață a acestora.

Tipuri de șine

Clasificarea șinelor de cale ferată

În Rusia, producția de șine de cale ferată destinate liniilor de cale ferată și fără îmbinări și pentru producerea de covoare este reglementată de GOST R 51685-2013.

Șinele de cale ferată sunt împărțite în:

Producție

Șinele din Rusia sunt produse la fabricile metalurgice din magazinele de șine și grinzi din Nizhny Tagil și din Novokuznetsk la locul de laminare a șinelor ZSMK . În URSS, șinele au fost produse și la uzina Azovstal .

Denumirea convențională

șină ABCD-E-F…

Unde

Exemplu: șină tip P65, categoria T1, calitatea oțelului M76T, lungime 25 m, cu trei orificii pentru șuruburi la ambele capete ale șinei:

Sină R65-T1-M76T-25-3/2 GOST R 51685-2000

Comisia feroviară

De mai bine de o sută de ani, calitatea șinelor din Imperiul Rus, URSS și Rusia a fost gestionată de Comisia Feroviară .

Tipuri de oțel

Conform standardelor rusești în vigoare până la 06/01/2001, șinele au fost realizate din oțel cu focar deschis, iar numai studiile efectuate în condițiile OAO NTMK și OAO NKMK au făcut posibilă dezvoltarea unui nou standard. În același timp, au fost aduse modificări la GOST R 51685-2000 în ceea ce privește producția de cuptoare electrice. Standardele europene, americane și asiatice stipulează de multă vreme utilizarea convertizorului de oxigen și a producției de oțel electric, în plus, o serie de standarde nu prevăd metoda de producție cu vatră deschisă.

Exploatarea

Sistemul roată-șină asigură interacțiunea continuă a materialului rulant cu suprastructura căii. Căile Ferate Germane (DBAG) au făcut progrese semnificative în îmbunătățirea eficienței sale. În ultimii 20 de ani, viteza trenurilor de pasageri a devenit mai rapidă, fluiditatea călătoriei și confortul general al călătoriei s-au îmbunătățit. Calitatea și eficiența acestui sistem este în mare măsură determinată de infrastructură. Este necesar ca îmbunătățirea materialului rulant să se realizeze ținând cont de condițiile de infrastructură existente. Un mijloc auxiliar important de optimizare a interfeței dintre materialul rulant și suprastructura căii sunt sistemele de diagnosticare.

Forma secțiunii transversale a șinei a fost aleasă exact așa dintr-un motiv, scopul principal al capului șinei este de a asigura contactul roată-șină.

Interacțiunea dintre roată și șină este cheia problemelor de mișcare a roții față de șină. În această interacțiune, ar trebui să existe un nivel de frecare cât mai scăzut posibil pentru a asigura mișcarea maselor mari cu rezistență mică, dar, în același timp, nivelul de frecare ar trebui să fie suficient pentru a asigura forța de împingere necesară.

Cerințe pentru un sistem roată-șină

Pentru trenurile de pasageri cu viteze de până la 300 km/h și trenurile de marfă cu sarcini pe osie de până la 22,5 t (până la 25 t în viitor), suprastructura șinei trebuie să îndeplinească cerințe ridicate în ceea ce privește:

În același timp, este important ca șina să nu aibă defecte, să îndeplinească regulile relevante de funcționare tehnică și să aibă o calitate înaltă în ceea ce privește geometria și proprietățile dinamice, inclusiv profilul șinei, care garantează un contact bun cu roata, stabil. și deplasarea în siguranță a echipajului.

Evoluțiile în domeniul materialului rulant sunt variate și nu întotdeauna se potrivesc în mod optim cu suprastructura șinei în ceea ce privește optimizarea sistemului.

Utilizarea materialului rulant cu corpuri basculante crește viteza trenurilor fără a investi în reconstrucția costisitoare a liniilor. În același timp, în unele cazuri, creșterea vitezei în curbe poate ajunge la 40 km/h. Cu toate acestea, chiar și în această situație, o creștere a vitezei necesită o creștere corespunzătoare a calității traseului, care este asociată cu costuri suplimentare.

Dezvoltarea și aplicarea frânei liniare cu curenți turbionari afectează și sistemul roată-șină. În ciuda avantajelor utilizării unei frâne care nu are piese de uzură și nu provoacă uzura șinelor, dezavantajele acesteia sunt, de asemenea, evidente, deoarece afectează funcționarea dispozitivelor de semnalizare, care, prin urmare, trebuie îmbunătățite. În plus, atunci când se utilizează o frână cu curenți turbionari ca frână de serviciu, este necesar să se ia în considerare încălzirea suplimentară a șinelor, care, pentru unele modele ale suprastructurii căii, afectează stabilitatea poziției sale.

Temperatura șinelor crește proporțional cu creșterea frecvenței circulației trenurilor, și exponențial în zonele de frânare în zilele toride de vară. Pe fig. În dreapta se vede un caz extrem în exploatare, în care creșterea temperaturii datorată utilizării frânei cu curenți turbionari a fost suprapusă încălzirii din radiația solară. Aceasta a fost precedată de o defecțiune în circulația trenurilor, pentru eliminarea căreia a fost necesar să se reducă intervalul de trecere de la 7,5 la 3,5 minute. Ca urmare, până la ora 16:30, temperatura șinelor a crescut la 82,8 °C. Într-o cale fără sudură, acest lucru poate duce la un efect negativ asupra stabilității poziției căii.

Istorie

În 1799, Veniamin Utram a aplicat pentru prima dată forma convexă a șinelor [13] . În 1820, John Berkinshaw a realizat șine de fier lungi de 4,5 metri [13] . Au fost întărite pe barele transversale în perne din fontă [13] .

Vezi și

Note

  1. ↑ Rails // Micul Dicționar Enciclopedic al lui Brockhaus și Efron  : în 4 volume - Sankt Petersburg. , 1907-1909.
  2. ↑ Grudev A.P., Mashkin L.F., Khanin M.I. Technology of rolling production. - M . : Metalurgie, 1994. - S. 186. - 656 p. - 2500 de exemplare.  — ISBN 5-229-00838-5 .
  3. ↑ GOST 5876-82 „Șine feroviare cu ecartament îngust de tipurile R18 și R24. Cerinte tehnice"
  4. ↑ GOST 7173-54 „Șine feroviare de tip R43 pentru rute de transport industrial. Construcție și dimensiuni»
  5. ↑ GOST R 51045-97 „Șine feroviare de tipurile RP50, RP65 și RP75 pentru transportul feroviar industrial. Conditii tehnice generale»
  6. ↑ GOST 4121-96 „Șine de macara. Specificații"
  7. ↑ GOST R 51685-2000 „Șinele de cale ferată. Conditii tehnice generale»
  8. ↑ TU 32 CPU 805-94 - Sine cadru tip PP65.
  9. ↑ GOST 18232-83 „Șine contra-șină. Specificații"
  10. ↑ GOST 9960-85 „Șine ascuțite. Specificații"
  11. ↑ TU 14-2R-320-96 - Sine canelate tramvai.
  12. ↑ TU 32 TsP-804-94 - Balustrade de tip UR65.
  13. ↑ 1 2 3 Dezvoltarea căilor ferate în străinătate și în URSS Copie de arhivă din 17 iulie 2021 la Wayback Machine Railway Encyclopedia

Literatură

Link -uri

  Accesați articolul Wikidata  Dicționare și enciclopedii
În cataloagele bibliografice
 Formarea de metale
Concepte generale Fabrica de Siderurgie Complex metalurgic Istoria producerii și utilizării fierului Deformare Mecanisme de deformare plastică
Procesele de bază
Unități principale
Produse