Polytechnisches Journal - Опис машини для згинання рейок

Назва:	Опис машини для згинання рейок.
Автор:	Анонім
Довідково:	1863, том 167, No CIII. (Стор. 412–422)
URL-адреса:	http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj167/ar167103

Ілюстрації на табл. VI.

Перш ніж я більш детально розглядатиму опис цієї машини для згинання рейок, я хочу обговорити придатність таких верстатів і, | Для кращого розуміння коротко обговоріть деякі типи кривизни, які до цього були поширеними.

Під час будівництва старих залізниць у Північній Німеччині була використана наступна практична процедура для отримання стабільно слабких кривих, яка збереглась дотепер завдяки своїй простоті та практичності. Поруч із завершеною рейковою колією, на опуклому боці перед головками порогів та на увігнутому боці перед головками середніх проміжних шпал, в підгрунтю забивали так звані криволінійні палі, і положення колії незабаром регулювали дерев’яними клинами між стовпами та забивши у відповідні головки шпал, примусьте середину рейок до правильного положення. Цей тип згину рейок буде і надалі використовуватись з перевагою у випадку слабких кривих радіусом до 500 метрів або 0,01 метра висоти стрілки на 6-метровій рейці.

В останніх залізничних спорудах через місцеві умови на 6-метровій рейці використовували криві радіусу до 200 метрів або висоти стрілки 0,03 метра. Рейки кривих виборчої стрілки мають однаковий вигин. Якщо пряма та криволінійна нитка лежать на одних шпалах у разі стрілочних переводів, після того, як пряма колія готова, зазвичай відкручують рейки кривої в місцях стиків, плетуть їх, а потім просовують через їх середину балансуючим деревом відповідно до ока і прибивають їх. Якщо цвяхи на увігнутій стороні настільки міцні, що їх не відштовхують, при поштовху рухомого поїзда вигнута рейка тягнеться до половини висоти стрілки, перетягуючи середні шпали та відповідну рейку основної колії рівного розміру Дано прогин. Тому цю процедуру слід відхилити.

Якщо, однак, кам'яні гранули, отримані під час вибухових робіт, використовуються для матеріалу підстилки, загнати вигнуті палі вже неможливо. У цьому випадку рейки необхідно заздалегідь зігнути. Без машини для згинання рейок це робиться наступним чином:

Два шпали укладають паралельно один одному, перпендикулярно осі рейки, зовнішніми краями на довжині рейки, тримають рейку, щоб вона була зігнута на висоті, визначеній експериментом, і дають їй рівномірно падати так, щоб два кінці потрапляли в шпали. Середній стверджує себе в силу власної ваги. Після невеликої практики працівники отримують таку безпеку при цьому типі згинання, що при кожному рельсі надають майже точно потрібну висоту стрілки при другому кидку. Крива, після якої | 414 | Рейка вигнута, але більше схожа на гіперболу, ніж на дугу кола, і погані рейки отримують перегини або навіть розриви.

З цієї причини адміністрація залізниці не зважає на такий вигин - і, зрештою, власні рейки - були розроблені гнучкі та натяжні машини найрізноманітніших видів. Одна з найбільш зручних систем їх побудови показана на фіг. Три котушки A, B і C знаходяться в трикутнику один до одного. Найнижчий C може бути апроксимований або видалений із загальної осі a, b з двох інших, як бажано, між межами, завдяки чому досягається більший або менший ступінь згинання. Один або два ролика обертаються навколо своєї осі за допомогою якогось механізму, і таким чином рейку прокочують.

1) положення трьох роликів один до одного, і якщо це вважається постійним:
2) щодо природи матеріалу, і це передбачається однаковим:
3) про ступінь твердості, яку заліза досягла під час швидшого чи повільнішого охолодження, і нарешті
| 415 | 4) за матеріалом і різницею твердості внутрішніх і зовнішніх волокон однієї і тієї ж лонгети.

Отже, дві рейки, до яких заготовки були притиснуті до печі і які були прокатані з тієї самої зварювальної печі, можуть, таким чином, досягти різної висоти стрілки за допомогою згинального верстата в однаковому положенні.

Різниця в згинанні різних рейок для одного і того ж положення машини для різних рейок одного і того ж перерізу становить до 0,02 м. Тому неможливо визначити шкалу на регулювальному пристрої рейки, що згинає, за допомогою якої рейки можна зігнути за бажанням; Правильний вигин повинен бути досягнутий для кожної окремої рейки експериментом і отримані наступні результати:

Якщо рейка повинна бути зігнута на 0,02 метра висоти стрілки, і якщо за перше прокатування досягнуто лише 0,01 метра, тоді нижній ролик буде пропущений вдвічі більше, ніж η 2 Рис. 18. Якщо ви знову прокотитесь крізь нього, ви зможете отримати 0,25 метра замість очікуваної висоти стрілки 0,2 метра. Якщо ви спробуєте трохи відігнутись назад, рейка несподівано знову стає майже прямою.

Такі результати дуже дивують і зневіряють керівника. Причину слід шукати у згаданій порушеній гармонії способу дії окремих волокон у поперечному перерізі рейки. Таким чином, машина для згинання рейок втрачає значну частину своєї практичної цінності, яка, однак, може бути відновлена за допомогою відповідного розташування.

Дуже неправильно хотіти направляти згинальну машину до кожної окремої кривої, щоб зробити там загин під час надбудови. Оскільки згинання рейок до певної висоти стрілки не може йти в ногу з прокладкою, і в таких випадках втрата часу - це гроші, панове підприємці не відчувають великого бажання ознайомитись із абсолютно невідомою машиною. Вони віддають перевагу старим типам вигинів за допомогою кривих стійок або метання рейок, і чиновники відчувають себе змушеними взяти до уваги загальний заклик закрити очі. Потім машину затягують по маршруту згідно з правилами, і якщо вона дійсно прибуває в певний час, але рідко використовується.

Якщо хтось впаде з найвищого центру ваги, рис. результуюча R від відцентрової сили P при найбільшій швидкості v і сила тяжіння G відхиляються так само назовні від перпендикуляра ae, як і напрямок сили сили тяжіння віддаляється від неї всередину.

Для радіуса кривої r - відцентрова сила

і танг α кута, який напрямок результуючої R утворює з перпендикуляром

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

β = α/2, тобто для малих кутів tang β = tang α/2 = v ²/2 гр .

Площина верхнього краю рейки утворює шматок конусоподібної сорочки, кінчик якої знаходиться навколо r. tang β знаходиться нижче горизонтальної площини;

h = r. v ²/2 гр = v ²/2 g,

отже h - постійна величина.

Швидкість w, з якою поїзд на нахиленій таким чином колії атакує дві рейки однаково, отже результуюча R падає у напрямку ae:

tang β = w ²/gr = v ²/2 rg

w ² = v ²/2 або w = v/√2, майже 2/3 v .

Якщо v відповідає швидкості швидкісного поїзда, 2/3 v буде майже швидкістю вантажного поїзда.

У разі піднесення, що відповідає куту β, фланець колеса притискається до зовнішньої рейки з силою p;

і R = P/sin α, тобто p = P sin β/sin α; для малих кутів

На маршрутах, де поїздам зазвичай доводиться їхати на повній швидкості через слабкі криві, нахил був прийнятий ще більшим. Стає

β = α, тобто tang β = v ²/гр або h = v ²/g,

Експрес не натискає на зовнішню рейку будь-якими боковими зусиллями, тому він буде натикатися вперед-назад у витягнутій кривій лінії, подібно до прямої, якщо колія занадто широка. Тому перебільшення ніколи не слід сприймати настільки великим, навіть якщо це дозволено інакше. Обмеження для нахилу виникає, коли G падає занадто близько до внутрішньої рейки f, тобто каретка знаходиться в нестабільній рівновазі. У такому випадку траплялося, що вагони, завантажені криво, перекидалися, коли поїзд зупинявся на кривій. Де обмеження входить, залежить лише від конструкції вагонів. Дуже дорікають за те, що нові залізниці, яким доводиться змушувати свої поїзди їхати з великою швидкістю через сильні криві, будують свої пасажирські вагони безвідповідально високо, лише щоб забезпечити їм горду репутацію.

Опис машини. Машина для згинання рейок, з якої на фіг. 14 - вид, на фіг. 15 - поперечний переріз згідно LK, на фіг. 16 - напівгоризонтальний переріз вгорі та вид зверху з відсутніми роликами тощо, і нарешті на рис. 17 - поперечний переріз OP представляє, був використаний при будівництві ліво-ренської залізниці.

Два ролики A і B з осями a і b знаходяться в нерухомих підшипниках у двох нерухомих рамах J, J, з'єднаних розпірними штангами. Третій ролик C висить своєю віссю c на двох кронштейнах i, які направляються в вертикальних стійках J і закінчуються двома гвинтами i, i вгорі. Ці гвинти входять у дві латунні гайки k, k, які обертаються на кришках підставки. Черв'ячні колеса відлиті на гайки k, які одночасно переміщуються загальним черв'ячним валом e, e з прикріпленим до нього кривошипом, завдяки чому гвинт і разом з ним нижній ролик C можна рівномірно піднімати і опускати. Розділення згідно з η 2 Рис. 18, визначене експериментом, може бути застосовано до черв'ячного колеса. На валах a і b нерухомих роликів A і B сидять дві шестерні G і H, в яких зачеплена загальна шестерня F. Останній сидить на валу d, d, який на Фіг.15 проходить вліво, закріплений в кронштейнах, а на його головці несе шестерня D, яка входить в зачеплення Е колінчастого вала e. 15 показує калібр рейки, відлиту в ролики зліва, квадратний калібр навколо | 419 | протягнути рейки, які були зігнуті у вертикальному напрямку. Машина прикручена до невеликого вагона поїзда.

Співвідношення зусиль машини для згинання рейок можна розрахувати наступним чином:

Якщо рейка Fig. 18 входить у ролики в напрямку μδ, вона вражає окружність ролика A при δ і їй надається відхилення ηλ = m на шляху δε. Для того, щоб надати рейки відхилення на довжину εδ або майже ab = l, на неї повинна діяти сила в напрямку cη

Р = 48 (м. EB)/л³.

У цьому випадку B - момент інерції перерізу ліво-ренської залізниці майже = 4; модуль пружності. E = 25000000 фунтів. Дюймова вага, l = 18 '' прусська.

Р = (48. 25000000. 4)/5832 м = 823045. м

Рейка натягується до ролика А в точці ε з силою P ¹ = 1/2 P .

Напруження рейки поводяться (між межами) подібно до прогинів. Отже, у точці x на шляху δε виникає напруга, радіус осі якої утворює кут α з αε і який знаходиться на відстані n нижче φδ

S = P 1 n/φε = n/2 m P 1 = P/4 m n

і там, як видно з фіг,

n = r (cos α - cos β)

I. S = Pr/4м (cos α - cos β).

Сила K, що діє в точці x, підтримує рівновагу в окружності ролика натягу S.

= Pr/4 м sin α (cos α - cos β)

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

dK/dα = Pr/4 м (- 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

Формула випливає з рисунка:

IV. Cos β = (r - 2 м)/r = 1 - 2 м/r .

Візьмемо m = 1 '' 'Прус. як максимальне проникнення, яке відповідає радіусу 40,5 ', становить

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

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

S = 22840 фунтів вага дюйма.

II. К = 22840. sin α = 22840. 0,1487 = 3396 фунтів дюйма вага.

З невеликим нехтуванням, S діє поодиноко на кожен з двох верхніх роликів і вдвічі - на нижній, тобто в положенні, що відповідає куту α, 4 S = 91 360 фунтів. Дюймова вага діє на тертя ковзання.

Два верхні ролики мають штирі 2 ", нижній має штирі 2 1/2", тому, беручи до уваги тертя інших штифтів, ми можемо прийняти в середньому 2,25. Тертя журналу

k =	8 с. 1,125 мкм/(5-1,125 мкм) = 182720. 0,023 (μ = 0,1)
k =	Вага 4202,5 фунтів
К +	k =	Вага 7600 фунтів.

У перекладі 1:30 механізм руху повинен діяти на кривошип

7600/30 = вага 253 фунтів.

Отже, нею повинні займатися чотири чоловіки, кожен з яких має 65 фунтів дюйма для роботи; Однак ці зусилля займають лише хвилину і дещо долаються, хоч і невеликим, імпульсом машини.

Якщо головка рейки просунулася до точки ε, то S = 1/2 P і sin α = 0, тобто

Однак це ілюзія. При встановленні формули передбачалося, що дуга εηϑ дотична до трьох роликів, і це поки мало вплинуло на обчислення. Але різні n ', n' 'поводяться як відповідні l' ³ l '' ³, тож рівняння кривої y ³ - ax - це рівняння кубічної параболи.

Точка ξ кривої рейки знаходиться нижче кривої, після чого рейка рухається, тому ролик С повинен підняти її з природного положення. Необхідна для цього сила Q, призначена для дії на рейку в напрямку ϑε, обчислюється наступним чином:

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

а оскільки напруження пропорційні відхиленням

Q = Pm/2 л = 823045 м²/36;

Q = 158,7 фунтів ваги дюйма.

Тепер 2 P діють на тертя журналу та створюють тертя

q = 4 с. 1,125 мкм/(5 - 1,125 мкм) = 3292180. 0,023 м = 6312 фунтів ваги дюйма;

таким чином Q + q = 6470 фунтів дюймової ваги;

на кривошипі, отже, 6470/30 = 216 фунтів.

Отже, кожен з чотирьох чоловіків все ще працює на 54 фунти в дюймах. Такі сильні вигини також мають місце лише для поворотних кілець, і в цьому випадку кращий прокат є кращим.

Для кривої радіуса 50 ° відхилення становить 0,0055 "більше 18" в довжину; якщо припустити перехід щодо заднього вигину m = 0,02 '', то:

IV. Cos β = 0,992 (β = 7º)

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

II. K = 400 фунтів дюйма вага

k = 1013 фунтів ваги дюйма.

Кривошип повинен діяти 1413/30 = 47 фунтів дюйма вагою; таким чином двоє чоловіків по 23 фунта кожен з найбільшим значенням К .

Виконавчий пристрій має співвідношення 3500: 1. З 50 фунтів. Тиск на ручну кривошип,

м. 823045 = 50. 3500

м = 175000/823045 = 0,21 '' прус. на довжині 18 ''

нехтуючи тертям, і Р у цьому випадку є

Р = 823045. 0,21 = 172,839 фунтів ваги дюйма.