Polytechnisches Journal - Описание на машина за огъване на релси

Заглавие:	Описание на машина за огъване на релси.
Автор:	Анонимен
Справка:	1863, том 167, No CIII. (Pp. 412–422)
URL адрес:	http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj167/ar167103

С илюстрации в раздел VI.

Преди да вляза в описанието на тази машина за огъване на релси по-подробно, искам да обсъдя приложимостта на такива машини и, на | 413 | За по-добро разбиране накратко обсъдете някои видове кривина, които досега са били често срещани.

При изграждането на по-старите железници в Северна Германия е използвана следната практическа процедура за получаване на постоянно слабите криви, която е запазена досега поради своята простота и практичност. До завършената релсова коловоза, от изпъкналата страна пред главите на праговете и от вдлъбнатата страна пред главите на средните междинни траверси, така наречените извити пилоти бяха забити в основата и позицията на коловоза скоро беше регулирана от дървени клинове между стълбовете забит в съответните глави за спане, принудете средата на релсата в правилното положение. Този тип огъване на релсите ще продължи да се използва с предимство в случай на слаби криви до радиус от 500 метра или 0,01 метра височина на стрелката на 6-метровата релса.

В последните железопътни конструкции, поради местните условия, криви с радиус до 200 метра или височина на стрелката 0,03 метра бяха използвани на 6-метровата релса. Релсите на кривите на избирателната стрелка имат същия завой. Ако права и извита нишка лежат на едни и същи траверси в случай на превключватели, след като прав път е завършен, човек обикновено отвива релсите на кривата в ставите, удря ги и след това избутва и заковава средата им с балансиращото дърво, доколкото е възможно. Ако гвоздеите от вдлъбнатата страна са толкова здрави, че не се изтласкват, когато се движи движещият се влак, извитата релса ще се простира до половината от височината на стрелката, като плъзга средните траверси и съответната релса на главния коловоз с еднакъв размер Дадено отклонение. Следователно тази процедура следва да бъде отхвърлена.

Ако обаче каменните пелети, получени по време на взривяването, се използват за постелен материал, вече не е възможно да се забиват в извити купчини. В този случай релсите трябва предварително да се огънат. Без машина за огъване на релси това се прави по следния начин:

Две траверси се полагат успоредно една на друга, перпендикулярно на оста на релсата, като външните им ръбове са на дължината на релсата, държат релсата да бъде огъната над нея на височина, определена от експеримента, и я оставят да пада равномерно, така че двата края да удрят траперите. Средата се самоутвърждава по силата на собственото си тегло. След малко практика работниците получават такава сигурност при този тип огъване, че дават на всяка релса почти точно желаната височина на стрелката при второто хвърляне. Кривата, след която | 414 | Релсата е извита, но има повече прилика с хипербола, отколкото с дъга на кръг и лошите релси получават прегъвания или дори прекъсвания.

Поради тази причина такова огъване се мрази от железопътните администрации - и в крайна сметка техните собствени релси - са изградени машини за огъване и опъване от най-различни видове. Една от най-удобните системи за тяхното изграждане е показана на ФИГ. Три барабана A, B и C са в триъгълник един към друг. Най-долната C може да бъде приближена или отстранена от общата ос a, b от другите две, както е желано между границите, в резултат на което се постига по-голяма или по-малка степен на огъване. Една или две от ролките се въртят около оста си по някакъв механизъм и така релсата се преобръща.

1) от положението на трите ролки един към друг и доколкото това се приема за постоянно:
2) относно естеството на материала и се приема, че това е същото:
3) за степента на твърдост, която желязото е постигнало с по-бързо или бавно охлаждане, и накрая
| 415 | 4) върху разликите в материала и твърдостта на вътрешните и външните влакна на една и съща шина.

Следователно две релси, към които заготовките са изтласкани в пещ и които са били разточени от една и съща заваръчна пещ, могат да постигнат различна височина на стрелката с огъващата машина в същото положение.

Разликата в огъването на различни релси за една и съща позиция на машината за различни релси с едно и също напречно сечение е до 0,02 м. Следователно не е възможно да се определи скала на устройството за регулиране на релсови огъващи машини, с помощта на които релсите могат да се огъват по желание; Правилният завой трябва да се постигне за всяка отделна релса чрез експеримент и се получават следните резултати:

Ако релсата трябва да бъде огъната с 0,02 метра височина на стрелката и ако при първото валцуване е постигната само 0,01 метра, тогава долният валяк ще бъде прокаран два пъти от η 2 Фиг. 18. Ако преминете отново през него, може да получите 0,25 метра вместо очакваната височина на стрелката от 0,2 метра. Ако се опитате да се огънете малко назад, релсата неочаквано отново става почти права.

Подобни резултати са много изненадващи и обезсърчаващи за надзорния служител. Причината трябва да се търси в гореспоменатата нарушена хармония на начина на действие на отделните влакна в релсово сечение. По този начин машината за огъване на релси губи голяма част от практическата си стойност, която обаче може да бъде възстановена чрез подходяща подредба.

Много погрешно е да искате да насочвате огъваща машина към всяка една крива, за да направите огъването там по време на надстройката. Тъй като огъването на релсите до определена височина на стрелката не може да върви в крак с полагането и в такива случаи загубата на време е пари, господата предприемачи не изпитват голямо желание да се запознаят с напълно непознатата машина. Те предпочитат по-старите видове завои, като използват извити стълбове или хвърлят релсите, а служителите се чувстват принудени да си затварят очите за общото желание да си затворят очите. След това машината се влачи по маршрута според разпоредбите и ако наистина пристигне навреме, но рядко се използва.

Ако някой падне от най-високия център на тежестта Фиг. 19 на вагон, махало ae срещу равнината на двата горни ръба на релсите fg, тогава, ако експресен влак ще реве през кривата със същата безопасност по отношение на обръщане, с което вагонът стои тихо в него получената R от центробежната сила P при най-голяма скорост v и силата на гравитацията G се отклоняват точно толкова навън от перпендикуляра ae, колкото посоката ad на силата на тежестта се отдалечава от него навътре.

За радиус на кривата r е центробежната сила

и tang α на ъгъла, който посоката на полученото R образува с перпендикуляра

tang α = ab/bc = P/G = v ² G/grG = v ²/gr

β = α/2, т.е.за малки ъгли tang β = tang α/2 = v ²/2 gr .

Равнината на горния ръб на релсата образува парче от конусовидната обвивка, чийто връх е около r. tang β е под хоризонталната равнина;

h = r. v ²/2 гр = v ²/2 g,

така h е постоянна величина.

Скоростта w, с която влакът по наклонената по този начин релса атакува двете релси еднакво, следователно полученото R пада в посока ae:

tang β = w ²/gr = v ²/2 rg

w ² = v ²/2 или w = v/√2, почти 2/3 v .

Ако v съответства на скоростта на експресния влак, 2/3 v ще бъде почти скоростта на товарния влак.

В случай на кота, съответстваща на ъгъла β, фланецът на колелото притиска външната релса със сила p;

и R = P/sin α, т.е. p = P sin β/sin α; за малки ъгли

По маршрутите, където влаковете обикновено трябва да се движат с пълна скорост през слаби завои, надвишението е взето още по-голямо. Става

β = α, т.е. tang β = v ²/gr или h = v ²/g,

експресният влак не притиска външната релса с никаква странична сила, така че ще се блъска напред-назад в удължената крива линия, подобно на права линия, ако коловозът е твърде широк. Следователно преувеличението никога не трябва да се приема толкова голямо, дори и да е позволено по друг начин. Ограничението за надвишението настъпва, когато G пада твърде близо до вътрешната релса f, т.е.каретката е в нестабилно равновесие. В такъв случай се е случило вагони, натоварени криво, да паднат, когато влакът е спрял в кривата. Къде влиза ограничението, зависи само от дизайна на вагоните. Много е упрекван за факта, че по-новите железници, които трябва да накарат влаковете си да се движат с голяма скорост през силни завои, изграждат своите безотговорно високи пътнически вагони, само за да им дадат горда репутация.

Описание на машината. Машината за огъване на релси, от която Фиг. 14 е изглед, Фиг. 15 е напречно сечение съгласно LK, Фиг. 16 е полухоризонтален разрез отгоре и изглед отгоре с липсващи ролки и т.н., и накрая Фиг. 17 е напречно сечение OP представлява, е бил използван при изграждането на ляво-ренската железница.

Две ролки A и B с оси а и b са в неподвижни лагери в две неподвижни рамки J, J, свързани с дистанционни пръти. Трети валяк С виси с оста си c в две скоби i, които се водят в вертикалните стойки J и завършват с два винта i, i в горната част. Тези винтове влизат в две месингови гайки k, k, които са завъртащи се на капаците на стойката. Червячните колела се отливат върху гайките k, които се придвижват едновременно от общия червячен вал e, e с прикрепената към него манивела, при което винтът и с него долният валяк C могат да се повдигат и спускат равномерно. Разделение съгласно η 2 Фиг. 18, определено чрез експеримент, може да се приложи към червячното колело. На валовете a и b на неподвижните ролки A и B седят двете зъбни колела G и H, в които общата предавка F се включва. Последният е разположен на вал d, d, който на фигура 15 преминава отляво, монтиран в скобите, а на главата му носи зъбно колело D, което влиза в зъбно колело E на коляновия вал e. Фиг. 15 показва калибъра на релсата, отлята в ролките отляво, квадратен калибър около | 419 | за опъване на релси, които са били огънати във вертикална посока. Машината се завинтва върху малък вагон.

Съотношенията на усилията на машината за огъване на релси могат да бъдат изчислени, както следва:

Ако релсата Фиг. 18 влезе в ролките в посока μδ, тя удря обиколката на ролка А при δ и ѝ се дава отклонение ηλ = m по пътя δε. За да се даде отклонение на релсата в дължината εδ или почти ab = l, върху нея трябва да действа сила в посока cη

P = 48 (m. EB)/l³.

В настоящия случай B е инерционният момент на напречно сечение на ляво-ренска релса почти = 4; модулът на еластичност. E = 25000000 lbs инчово тегло, l = 18 "Прусия.

P = (48. 25000000. 4)/5832 m = 823045. м

Релсата е опъната към ролката A в точка ε със сила P ¹ = 1/2 P .

Напреженията на релсата се държат (между границите) като деформациите. Така че има напрежение в точка x по пътя δε, чиято радиус оста образува ъгъла α с αε и което е на разстояние n под φδ

S = P 1 n/φε = n/2 m P 1 = P/4 m n

и там, както се вижда от ФИГ,

n = r (cos α - cos β)

I. S = Pr/4m (cos α - cos β).

Силата K, действаща в точка x, поддържа равновесие в обиколката на ролката с напрежение S.

= Pr/4 m sin α (cos α - cos β)

K = Pr/4 m (sin α cos α - cos β sin α)

dK/dα = Pr/4 m (- sin α ² + cos α - cos β cos α) = 0

2 cos ² α - cos β cos α - 1 = 0

cos α ² - cos β/2 cos α = 1/2

(cos α - cos β/4) ² = 1/2 + cos ² β/16

Формулата се получава от фигурата:

IV. Cos β = (r - 2 m)/r = 1 - 2 m/r .

Нека вземем m = 1 " Прус. като максималното проникване, което съответства на радиус от 40,5 ', е

IV. Cos β = 1 - 0,1666/5 = 1 - 0,0833 = 0,9667 (β = 15º)

I. S = Pr/4 m (0,9889-0,9667) = (823045,5)/4 0,0222

S = 22840 lbs инчово тегло.

II. K = 22840. sin α = 22840. 0,1487 = 3396 lbs инчово тегло.

С леко пренебрегване S действа единично върху всеки от двата горни валяка и двойно върху долния, т.е. в положението, съответстващо на ъгъл α, 4 S = 91 360 фунта.

Двете горни ролки имат щифтове 2 ", долният има щифтове 2 1/2", така че можем да приемем средно 2,25, като се вземе предвид другото триене на щифта. Триене на списанието

k =	8 стр. 1,125 µ/(5-1,125 µ) = 182720. 0,023 (μ = 0,1)
k =	Тегло 4202,5 lbs инча
К +	k =	Тегло 7600 lbs инча.

В превод на 1:30 механизмът за движение трябва да действа върху манивелата

7600/30 = тегло 253 lbs инча.

Следователно с него трябва да се занимават четирима мъже и всеки от тях все още трябва да работи с тегло от 65 паунда; Това усилие обаче отнема само момент и се преодолява донякъде от, макар и малък импулс на машината.

Ако главата на релсата е напреднала до точка ε, тогава S = 1/2 P и sin α = 0, т.е.

Това обаче е илюзия. При създаването на формулата се приемаше, че дъгата εηϑ е допирателна към трите ролки и това досега е оказало малко влияние върху изчислението. Но различните n ', n' 'се държат като съответните l' ³ l '' ³, така че уравнението на кривата y ³ - ax е това на кубичната парабола.

Точка ξ на релсовата крива е под кривата, след което релсата се движи, следователно трябва да се повдигне от естественото си положение с ролката C. Необходимата за това сила Q, предназначена да действа върху релсата в посока ϑε, се изчислява, както следва:

Ql = (ΣS + S '+ S' '' + S '' '' + S n)/n. м

и тъй като напреженията са пропорционални на деформациите

Q = Pm/2 l = 823045 m²/36;

Q = 158,7 lbs инчово тегло.

Сега 2 P действа върху триенето на списанието и генерира триене

q = 4 P. 1,125 µ/(5 - 1,125 µ) = 3292180. 0,023 m = 6312 lbs инчово тегло;

следователно Q + q = 6470 lbs инчово тегло;

на манивелата, следователно 6470/30 = 216 lbs.

Следователно всеки от четиримата мъже все още работи с 54 паунда в инча. Такива силни завои също се случват само за въртящи се пръстени и в този случай се предпочита многократно търкаляне.

За крива с радиус 50º деформацията е 0,0055 "над 18" дължина; ако приемем прехода по отношение на задния завой m = 0,02 ", тогава:

IV. Cos β = 0,992 (β = 7º)

III. Макс. Cos α = 0,99735 (α = 4º 10 '20 ")

II. K = 400 lbs инчово тегло

k = 1013 lbs инчово тегло.

Манивелата трябва да действа 1413/30 = 47 паунда инчово тегло; по този начин двама мъже с по 23 паунда с най-голяма стойност на К .

Задвижващото устройство има съотношение 3500: 1. С 50 lbs.Налягане върху ръчната манивела, смяната е

м. 823045 = 50. 3500

m = 175000/823045 = 0,21 "Прусия. на 18 "дължина

пренебрегвайки триенето, а P е в този случай

Р = 823045. 0,21 = 172 839 lbs инчово тегло.