Obliczenie nowych wskaźników wytrzymałości oraz momentów bezwładności główki szyny typu 60E1 wskutek zmiany wymiarów jej przekroju Calculation of section modulus and moments of inertia of the 60E1 rail profile due to its head cross-section change

Pełen tekst

(1)PRACE NAUKOWE POLITECHNIKI WARSZAWSKIEJ z. 124. Transport. 2019. " ! )

(2) ! '%

(3) &@ & ?

(4) . &

(5) & ; ?

(6)

(7) @ & *

(8)

(9) # . < . :(9 +848 4:*; < *'#4#6* *;+;):3 :+ :846* (8+*)54:3 )6*# '+;4; ;&7 8 WSKUTEK ZMIANY WYMIARÓW JEJ PRZEKROJU +

(10) , $ |{. Streszczenie: &

(11)

(12) #

(13) "

(14). @

(15) #

(16)

(17)

(18) . # @ Q

(19)

(20) F danie kierunku jazdy oraz bezpieczne prowadzenie ruchu pojazdów szynowych. Zaprezentowano kry

(21)

(22)

(23) # #

(24)

(25) F

(26) "

(27) #Q &

(28)

(29)

(30)

(31) ".

(32) "

(33) {

(34) B "

(35) "

(36)

(37)

(38) Ix '

(39)

(40) "

(41)

(42) WxQ ;

(43)

(44)

(45) @ F

(46) "

(47)

(48)

(49) {Q V

(50)

(51) . obliczania charakterystyk ge

(52)

(53)

(54) . " " "

(55)

(56) ; ; Q %

(57) .

(58)

(59) '

(60)

(61)

(62)

(63)

(64) . opisanymi w literaturze. '

(65) ?

(66)

(67) @

(68) @ "

(69) . przekroju. 0 *'=& "

(70) #

(71) #

(72)

(73) #@

(74) .

(75)

(76)

(77) "

(78)

(79) Q )

(80)

(81) F

(82) /

(83) @ @

(84) @ : F w"Q V

(85)

(86)

(87)

(88)

(89) @ Q. @

(90) @

(91) @ $ @

(92) @

(93)

(94) ".

(95) 100. ` ! @ Stolarczyk, !(.

(96)

(97) "@ . " '

(98) @

(99) dne zada

(100)

(101)

(102)

(103)

(104) Q

(105)

(106)

(107) . (

(108) @ .

(109) #

(110)

(111)

(112) .

(113)

(114) @ Q

(115) Q #

(116) B

(117) @ "F metryczny toru kolejowego, poziom utrzymania drogi kolejowej, czy warunki atmosferyczne. &

(118)

(119)

(120) Q `

(121)

(122) Q. &

(123) "

(124) " /" '

(125) oziomej oraz

(126) : "

(127) @

(128) "# Q x

(129)

(130) .

(131)

(132)

(133) "

(134)

(135) Q. %

(136)

(137)

(138) " ch toków

(139) / :@ $ "@

(140) @ B

(141)

(142) ". #

(143) B #"Q

(144)

(145)

(146) .

(147)

(148)

(149)

(150) "

(151)

(152)

(153)

(154) podstawowych "

(155) @ Q @ "

(156) " F

(157)

(158)

(159) Ix, '

(160)

(161) "

(162)

(163) Wx. #

(164) .

(165)

(166)

(167)

(168) @ .

(169)

(170)

(171) "

(172) (#Q. V

(173)

(174)

(175)

(176) "

(177) .

(178) " $ Q W niniejszym artykule dokonano analizy wp

(179) ".

(180) "

(181) . {

(182) B "

(183) "

(184)

(185)

(186) Ix oraz '

(187)

(188) "

(189)

(190) WxQ ;

(191)

(192)

(193) @ F tych z eksploatowanych szyn kolejowych 60E1. Z

(194)

(195)

(196) F "

(197)

(198)

(199) F gramu do komputerowego wspomagania projektowania Autodesk Autocad. Otrzymane war

(200)

(201) '

(202) porównano z teoretycznymi

(203)

(204) Q

(205)

(206)

(207)

(208) F "

(209)

(210)

(211)

(212) =; B

(213) .

(214)

(215)

(216)

(217) "

(218)

(219) "F

(220) (

(221) #

(222)

(223)

(224) .

(225) Q. 2. CHARAKTERYSTYKA SZYN KOLEJOWYCH EKSPLOATOWANYCH PRZEZ POLSKIE KOLEJE ORAZ. +;44#6* 58 ;57"` ; < : < *):3 2.1 CHARAKTERYSTYKA OGÓLNA SZYNY 60E1 V

(226)

(227)

(228) {

(229)

(230) "Q. &

(231)

(232)

(233) {. /*=: { /):Q )

(234) {@

(235)

(236)

(237)

(238) .

(239) O

(240)

(241) '

(242)

(243)

(244) "

(245) .... 101. / Q {:@

(246) # "

(247) # @{@|@ /V#

(248)

(249) |. M:@ "

(250)

(251)

(252) "

(253)

(254) (

(255) @ . #

(256) #"Q ` /@|{ ":

(257) F

(258)

(259)

(260)

(261)

(262)

(263) *= /@ ":Q. Tablica 1 Parametry fizyczno-%. ! 8 7 Parametr. Jednostka. Masa Powierzchnia przekroju !

(264)

(265) *x &'

(266) - Wx " &'

(267) - Wx stopka. kg/m mm2 mm4 mm3 mm3. *%.{ Szyna UIC60 Szyna 60E1 60,34 60,21 7686 7670 30 550 000 30 383 000 335 530 333 600 377 393 375 500. ^ #

(268) #

(269) #

(270) *= / Q { :@

(271)

(272) # #.

(273)

(274) {

(275) "

(276) "Q . fizyczno -

(277) {. *=

(278) tablicy 1. a). b). + Q {Q

(279)

(280) : {@ : *= Ë!

(281)

(282) . szyny [4, 5, 6]. )

(283) {#

(284) " –

(285) "

(286) @ F # " /@–0,80 %), mangan (0,6–1,3 %), krzem (do 0,5 %), fosfor (do 0,035 %), siarka (do 0,035 %) [4, 5, MQ %

(287)

(288) . #

(289) Q ? B

(290)

(291) +|

(292) |–300 HB(w) w stanie po walcowaniu, oraz

(293) +~ ? "#

(294) #

(295) – od 350 do 390 HB(w)..

(296) 102. ` ! @ Stolarczyk, !(. (

(297)

(298)

(299)

(300) F

(301)

(302) #"

(303) @

(304) #

(305)

(306) @ F czenie a ta

(307) B

(308)

(309) #

(310) Q % #"

(311) . sposoby: ( "

(312) " - dodatek chromu i (lub) wanadu, poprzez

(313) "

(314)

(315) /

(316) ". szyny).. x0x *&);* +;44#6* 8#'&9: ;"4; < 4 *):3 SZYNY I : 84 &+;54:3 8#'&9: ;"48" '+;4 ?B

(317)

(318) #

(319) #

(320)

(321) – (ubytek przekroju w wyniku starcia i zgniecenia),

(322)

(323)

(324) #

(325) B@

(326)

(327)

(328) # "

(329) @ ( Q )

(330) #

(331) # #@

(332) #

(333) @ F nosi

(334) @

(335) Q x B

(336)

(337) # #

(338) #

(339) F niki: gatunek stali, z jakiej jest wykonana, . @ naciski pojazdów szynowych, "

(340) /@ :@ rodzaj toru (klasyczny, bezstykowy), B #"@ stan utrzymania toru [4, 9].

(341) B

(342) #

(343)

(344) @ #

(345) #

(346)

(347) B

(348) "

(349) @ B

(350) ".

(351) " #

(352)

(353)

(354) . powierzchni szyny, B

(355)

(356) #

(357)

(358) " #

(359) @

(360)

(361) ( "

(362)

(363) "

(364) Q &

(365)

(366)

(367) .

(368)

(369) Q #.

(370) "

(371)

(372) " #

(373)

(374)

(375) @

(376)

(377) @. "

(378) . @ #

(379)

(380) Q "F

(381)

(382) B

(383) |@

(384) "

(385) " (

(386) F #

(387) ².

(388) + "

(389)

(390) unku 2. [9].

(391) O

(392)

(393) '

(394)

(395)

(396) "

(397) .... 103. Tablica 2

(398) ~ ! |! % [75]. Klasa. Dopuszczalna liczba | { ! lometr Wszystkie. Dopuszczalne zu~ | [mm] 60E1 Pozo 12 –. . #% powierzchni bocznej <.

(399) 65°. Dopuszczalne

(400) ~ - 60E1. 0. 6. 14. –. 1. 7. 14. 8. 18. 12. 2. 8. 16. 10. 20. 14. 60°. 3. 9. 16. 14. 20. 17. 55°. 4i5 Tory boczne. 10. 20. 16. 22. 19. 55°. 28. 25. x .

(401) ". 55°. Uwaga:

(402) ! @

(403) !

(404) !

(405)

(406) ^ X

(407) !

(408)

(409) !?. Rys. 2.

(410)

(411) (

(412) #

(413) ².

(414) + ]. V

(415)

(416) $

(417)

(418) F Q *

(419) @ " # "

(420)

(421) F niowe.

(422)

(423)

(424) #

(425)

(426) "

(427)

(428) #.

(429)

(430) "

(431) @

(432)

(433)

(434) #

(435)

(436) F wierzchni kolejowej. V

(437) "

(438) @

(439) B

(440)

(441) .

(442) #

(443) ?"@

(444) "

(445)

(446)

(447) "Q &.

(448)

(449)

(450)

(451) #

(452)

(453)

(454)

(455) B

(456) "

(457)

(458) . B.

(459) 104. ` ! @ Stolarczyk, !(. #

(460) #@

(461) #"@

(462) . $ .

(463)

(464)

(465) @

(466)

(467) .

(468) F

(469) /"

(470) :@

(471)

(472) #. F

(473)

(474) @ #

(475) "

(476)

(477)

(478) @ "

(479) / # :@

(480)

(481) .

(482) #@

(483) #".

(484) # F wierzchni (sucha, mokra, smarowana, cierna),

(485) @

(486) @ B

(487) F

(488)

(489)

(490) – w przypadku wzrostu mocy lokomotyw elektrycznych przy zacho

(491) " "

(492) @

(493)

(494) B MQ V

(495) "

(496)

(497)

(498)

(499)

(500) .

(501) "Q &

(502) B

(503) #. Z. E uG. (1). gdzie: E- '

(504)

(505) 2/Tg], G - #

(506) ?"MQ.

(507) # $

(508)

(509)

(510) #

(511) . /

(512) Q

(513) :@ . #

(514)

(515)

(516) F

(517)

(518) Q V

(519)

(520) /

(521)

(522) @

(523) : . wzrost

(524) $

(525) /# .

(526) :

(527) . . $

(528) Q +

(529)

(530) . #

(531) #

(532)

(533) $ # $Q Eksploatacja taboru m#"

(534)

(535) $@.

(536)

(537) /

(538)

(539)

(540) :Q. &

(541)

(542) $.

(543) @

(544) # # $Q V

(545)

(546)

(547) F B #

(548)

(549) / $ :@.

(550)

(551)

(552) B

(553) . # /

(554)

(555)

(556) .

(557) {@| – {@Q V

(558)

(559) "

(560) . przedstawia rys. 3 a., natomiast w odcinku prostym toru rys. 3 b [9]. a). b). + Q Q V "

(561) :

(562) @ :

(563)

(564) ¨Q

(565) M.

(566) O

(567)

(568) '

(569)

(570)

(571) "

(572) .... 105.

(573) # # B

(574)

(575) #

(576) F

(577) -

(578)

(579) @ #

(580) B

(581) " .

(582)

(583) "

(584) @{~ @|Q .

(585) # {

(586)

(587) # #.

(588)

(589)

(590) #"

(591) "

(592) MQ. V

(593)

(594)

(595) Q . rozp

(596)

(597)

(598) "

(599) @ "

(600) .

(601) "

(602) B "

(603)

(604)

(605)

(606) '

(607) @

(608) .

(609) $

(610) @

(611) #

(612)

(613)

(614)

(615)

(616) @

(617) @ .

(618) B

(619)

(620)

(621) @

(622)

(623)

(624)

(625) .

(626) . @ ##

(627) .

(628) #@

(629) Q %

(630) # B

(631)

(632)

(633) " .

(634) "

(635) @

(636)

(637) B@

(638)

(639)

(640) F

(641) #"Q &

(642) .

(643) Q x ary szyn walcowanych ze stali ! #@

(644)

(645)

(646) . bardzo wolno. !

(647) B@

(648)

(649)

(650) {@

(651) #F @

(652) @ '

(653) .

(654)

(655)

(656) {Q ?

(657) B@ # " F "

(658)

(659)

(660) {

(661) # { Q <

(662)

(663) B

(664)

(665) B #

(666) " #

(667) @ .

(668) B Q ` B .

(669) . Q

(670) { "

(671)

(672) # B ~ ?"Q MQ. v0 :(9 +48 :846* (8+*)54:3 *'#4#6* *;+;):3 '+;4; ;&7 8 59 614; < *:3 +71; &:4:*8: (: +48: )6*# '+;4; 3.1. +71; 8 '+;4; &8; 8:8; +48 PRZEKROJU &

(673)

(674)

(675)

(676)

(677) ".

(678) "

(679) {

(680) . B "

(681) "

(682)

(683)

(684) Ix '

(685) .

(686) "

(687)

(688) WxQ V

(689)

(690)

(691) @

(692)

(693) F

(694)

(695) "

(696) @

(697) # .

(698) 106. ` ! @ Stolarczyk, !(. /

(699)

(700) :@ "

(701) .

(702) Q %

(703)

(704) "@

(705) " #

(706) F

(707)

(708)

(709) @

(710)

(711)

(712) s

(713)

(714) @

(715) #

(716)

(717) {

(718)

(719)

(720) ~MQ. & M

(721) #

(722)

(723) {

(724) . B '

(725)

(726) "

(727)

(728) #

(729) #

(730) F czania char "

(731)

(732) @ "##

(733) #

(734) F

(735)

(736)

(737) @

(738)

(739)

(740)

(741)

(742) . "

(743)

(744) ( " Q &

(745)

(746)

(747)

(748) ". stopnia z

(749) G [mm] w zakresie od 0 do 16 mm. &B G M (

(750)

(751) " u [mm] i bocznego b [mm]

(752)

(753) #

(754) . G. G. u 1,5 > mm @. (5). b > mm @. (6). %

(755)

(756) "

(757)

(758)

(759)

(760) @ F #. #

(761) '

(762)

(763) "

(764)

(765)

(766)

(767) F cia szyn 49E1. Wyniki ich prac przedstawiono na rys.4.. + Q Q V

(768) B '

(769) Wx od parametru uzyskana w pracy [3]. &

(770) "( {M @

(771)

(772)

(773)

(774) F

(775) . '

(776)

(777) *=

(778) B

(779) . aproksymacyjne zaprezentowane i przedstawione w algorytmie na rysunku 5. Na rysunku 6 i

(780)

(781) $ "

(782)

(783) " Q &

(784) F

(785)

(786)

(787)

(788) " ny u M.

(789) ".

(790) O

(791)

(792) '

(793)

(794)

(795) "

(796) .... 107. b M

(797)

(798)

(799) Ix '

(800) F WxQ % $

(801)

(802) #@

(803) u M

(804) { . w zakresie od 1–| @

(805) b [mm], co 2 mm w zakresie od 2–| Q &

(806)

(807)

(808)

(809)

(810)

(811) . "

(812)

(813) *= Wx i Ix dla szyny {@

(814) #

(815)

(816) # Q "

(817) róbek.. Rys. ~Q ;"

(818)

(819) "

(820) "

(821)

(822) Ix przekroju szyny UIC60 '

(823)

(824) "

(825)

(826) Wx ": %

(827)

(828)

(829) {MQ. &

(830) B@ Wx i Ix

(831)

(832)

(833)

(834) .

(835) # /Q tab. {:@

(836) #

(837) {Å@ #

(838)

(839)

(840) F "

(841)

(842)

(843)

(844) B

(845)

(846)

(847)

(848) # .

(849) "

(850) *=. {Q.

(851) 108. ` ! @ Stolarczyk, !(. + Q Q ?

(852)

(853) B

(854)

(855) Ix

(856) *= F

(857) " u M.

(858) " b [mm] " %

(859)

(860)

(861) {MQ. + Q Q ?

(862)

(863) B '

(864)

(865) "

(866)

(867) Wx

(868) *= .

(869) " u M.

(870) " b [mm] " %

(871)

(872)

(873) {MQ.

(874) O

(875)

(876) '

(877)

(878)

(879) "

(880) .... 109. 0 :(9 +848 :846* (8+*)54:3 *'#4#6* *;+;):3 59 &6(8# SZYN TYPU 60E1 4.1 CHARAKTERYSTYKA PRÓBEK $ "

(881)

(882)

(883)

(884) { z toru na szlaku Warszawa Wschodnia - & =

(885)

(886) Q %

(887)

(888)

(889)

(890) F

(891) "

(892) "

(893) R {{ Q x . #" @

(894)

(895)

(896)

(897) # ||~ xQ .

(898)

(899) #

(900) # -09 o masie 83,5 t, oraz EU- Q B #"

(901)

(902)

(903)

(904) . 80 km/h. Widok badanego odcinka przedstawia rys. 8 a, oraz 8 b. Odcinki szyn, z których

(905)

(906)

(907) unku 9. a). b). Rys. 8. Lokalizacja badanego odcinka: a) widok w kierunku wschodnim, b) widok w kierunku za

(908) ¨Q

(909) MQ. Rys. 9. Odcinki szyn, których przekroje analizowano pod " "

(910) .

(911) B "

(912)

(913) ¨Q

(914) MQ.

(915) 110. ` ! @ Stolarczyk, !(. x

(916)

(917)

(918)

(919) (

(920)

(921) {Q.

(922) "

(923) ("

(924)

(925) " ~@~ / F cinki szyn widoczne na rysunku :Q # "

(926)

(927)

(928) # ;@

(929) F

(930) # ^Q ) "

(931)

(932) . Przekroje po

(933)

(934) @

(935)

(936) " u M. F nego b M@

(937) @

(938) '

(939) F

(940)

(941)

(942) unku 10..

(943) O

(944)

(945) '

(946)

(947)

(948) "

(949) .... 111. Rys. {Q

(950)

(951)

(952) /

(953) :Q x

(954) F

(955)

(956)

(957) "

(958)

(959) @

(960) .

(961)

(962) " u M. znego b [mm] " %

(963)

(964) .. 4.2. METODYKA WYZNACZANIA CHARAKTERYSTYK GEOME; +4; < +71;; < '+;4 + *;#:+;'48 &: GRAMU WSPOMAGANIA PROJEKTOWANIA CAD &

(965)

(966) "

(967) "

(968)

(969) Ix '

(970) F

(971) "

(972)

(973) Wx

(974)

(975) {

(976) .

(977) #

(978) przygotowanie i obróbka analizowanej próbki – #

(979)

(980) # ("

(981) .

(982) " Q |–40 mm,

(983)

(984) "

(985) @ import geometrii przekroju do programu Autocad, wyskalowanie arkusza i dokonanie

(986)

(987) ( " –

(988) ,

(989)

(990) go u M.

(991) " b [mm] z wyko

(992)

(993)

(994) =;@

(995)

(996)

(997)

(998)

(999) . szyn Ix

(1000) "

(1001) /(

(1002) PARAMFIZ),

(1003)

(1004) '

(1005) Wx

(1006) .

(1007) 112. ` ! @ Stolarczyk, !(. Wx. Ix emax [mm 3 ]. (7). gdzie: Ix - "

(1008)

(1009)

(1010) " x # #

(1011) # 4], emax -

(1012) "B

(1013)

(1014)

(1015) M / "

(1016) . i stopki szyny).. &

(1017)

(1018)

(1019)

(1020)

(1021) Ix oraz '

(1022)

(1023) "

(1024)

(1025) Wx badanych próbek szyn 60E1

(1026) F retycznymi przedstawionymi w pracy[1] oraz algorytmie na rysunku 5. Tablica 3 & % %. % -. Ix !2 % . Wx - |- ! 8 ~. %%

(1027)

(1028) Nr Lp. próbki. x. !. Wx. ". # retyczna wg [1]. ". # znaczona w CAD. ". teoretyczna wg [1]. ". wyznaczona w CAD. Ix,teor [mm4]. Ix [mm4] 27097770. [%] 5,14%. Wx,teor [mm3] 313725. Wx [mm3] 295073. [%] 6,32%. $%. &'. $%. &'. pionowego. bocznego. 1A. u [mm] 4. b [mm] 7. 2. 1B. 6. 8. 28490496 27456617. 26191618. 4,83%. 303771. 285902. 6,25%. 3. 2A. 4. 6. 28617151. 27298617. 4,83%. 315832. 297580. 6,13%. 4. 2B. 5. 8. 27915276. 26741979. 4,39%. 307810. 290493. 5,96%. 5. 3A. 6,4. 8. 27269158. 26014032. 4,82%. 302074. 283869. 6,41%. 6. 3B. 4,5. 4. 28634677. 27481656. 4,20%. 317987. 301882. 5,33%. 7. 4A. 4,2. 3. 28882917. 27758390. 4,05%. 321074. 305507. 5,10%. 8. 4B. 4,5. 4. 28634677. 27337339. 4,75%. 317987. 299156. 6,29%. 9. 5A. 5. 8. 27915276. 26912660. 3,73%. 307810. 292947. 5,07%. 10. 5B. 4,6. 8. 28094745. 26763639. 4,97%. 309346. 290320. 6,55%. 11. 6A. 4,5. 8. 28139256. 26958191. 4,38%. 309723. 292835. 5,77%. 12. 6B. 3,9. 5. 28783716. 27795444. 3,56%. 318254. 307212. 3,59%. 1. GIx. GWx. ^ "

(1029)

(1030)

(1031)