Z E S Z Y T Y N A U K O W E P O L IT E C H N IK I Ś L Ą S K IE J Seria: T R A N S P O R T z. 54
2004 N r kol. 1656
A dam O S IA K
U W ARUNK OW ANIA TECH NICZNE ZASTO SO W ANIA
K OM PO ZYTOW YCH W STAW EK H AM ULCO W YCH W W AGONACH TOW AROW YCH
S treszczen ie. O ch ro n a sp o łeczeń stw a p rzed hałasem e m ito w an y m p rzez środki tran sp o rtu n ab iera co ra z w ięk szeg o zn aczen ia w U nii E u ro p ejsk iej, czeg o w yrazem s ą z m ian y p raw o d aw stw a w tym zak resie. D lateg o k o leje eu ro p ejsk ie p o d jęły d ziałan ia w c e lu o p raco w an ia efek ty w n y ch tech n iczn ie i ek o n o m iczn ie śro d k ó w o g ran iczen ia e m i
sji h a ła su i w d ro żen ia ich na k o lejach , d la u zy sk an ia w niedługiej p ersp ek ty w ie istotnej red u k cji hałasu. Jed n y m z g łów nych źródeł h ałasu w zak resie p ręd k o ści k o n w en cjo n al
n y c h je s t to cze n ie się k ó ł po szynach. H ałas ten n atęża się w raz ze w zro stem błęd ó w kształtu i c h ro p o w ato ści p o w ierzch n i to czn y ch k ó ł o raz n ieró w n o ści i chro p o w ato ści p o w ierzch n i szyn. Ż e liw n e w staw ki ham u lco w e , p o w szech n ie sto so w an e w ham u lcach klo ck o w y ch w ag o n ó w to w aro w y ch , p o w o d u ją w ię k sz ą c h ro p o w ato ść p o w ierzch n i to czn y c h kół niż w staw k i z o rg an iczn y ch m a te ria łó w k o m p o zy to w y ch , b ąd ź ze sp ie kó w p ro szk ó w m etali. Z astąp ien ie w staw ek żeliw n y c h w staw k am i z k o m p o zy tó w p ro w ad zi do zn aczn eg o o b n iżen ia p o zio m u h ałasu em ito w an eg o w ru ch u to w aro w y m (o 8... 10 dB (A ) p rzy p ręd k o ści 100 km /h). W arty k u le p rz ed staw io n o d ziałan ia dla p o zn a
nia, zb ad an ia i ro z w ią z a n ia p ro b lem ó w tech n iczn y ch , z w iązan y ch z zastąp ien iem ż e liw n y ch w staw ek h a m u lco w y c h m ateriałam i k o m p o zy to w y m i.
TECHNICAL CONDITIONS OF TH E PLASTIC BRAKE SHOE USED IN FREIGHT CARS
S u m m ary. S o ciety p ro te c tio n against the n o ise from the m ean s o f tran sp o rt is m ore and m o re im p o rtan t in the E uro p ean U n io n , an d su b seq u en tly it cau ses the ch an g e in law . T h at is w h y th e E u ro p ean railw ay s h av e taken actio n s in o rd e r to w o rk o u t th e ef
fectiv e tech n ical and e c o n o m ic m ean s lim itin g the noise, im p lem en tin g o f it at the ra il
w ay s, in o rd e r to o b tain in the n earest future th e n o ise red u ctio n . O ne o f the noise so u rce, in co n v en tio n al sp eed s, is the w h eel ro llin g . T h is n o ise in ten sifies to g eth er w ith the in crease o f th e sh ap e m istak es and ro u g h n ess o f the rails. C o ast iron b rak e shoe, w h ich arc co m m o n ly u sed in b lo ck freight cars, cau se the b ig g e r ro u g h n ess o f the w heel ro llin g than the b rak e sh o e m ad e o f o rg an ic plastic. T h e re p la c e m e n t o f the c o ast iron b rak e shoe lead to the su b stan tial d ecrease o f the n o ise level from ( 8 ...1 0 D b(A ) b y the sp eed 10 0 km /h). T h is article fo cu ses on the activ ities in o rd e r to get k n o w , to ex am in e an d to so lv e the tech n ical p ro b lem s c o n n e c te d w ith the re p lacem en t o f th e co ast iron b rak e shoe w ith p lastic b ra k e shoe.
90 A. O siak
1. W S T Ę P
W a lk a z h ałasem em ito w an y m p rz e z środki tran sp o rtu n ab iera co ra z w ięk szeg o zn aczen ia tak że na k o lejach . Jednym z g łó w n y ch źró d eł hałasu w zak resie pręd k o ści k o n w en cjo n aln y ch je s t to c z e n ie się k o ła po szy n ie (rys. 1). H ałas te n n atęż a się w raz ze w zro stem b łęd ó w k sz ta ł
tu p o w ierzch n i tocznej k o ła (ow al, m im o śro d o w o ść, p o lig o n izacja) o raz c h ro p o w ato ści p o w ierzch n i tocznych k ół, ja k ró w n ież n ieró w n o ści i ch ro p o w ato ści p o w ierzch n i szyn.
cnXI
Train speed [km/h]
R ys. 1. Ź ró d ła i p o zio m y h a ła su tran sp o rtu k o lejo w eg o w funkcji p ręd k o ści [4]
Fig. 1. R ailw ay ex te rio r so und so u rces and ty p ical d e p en d en ce on train speed [4]
5 0 100 200 300 400
Ż eliw n e w staw ki ham u lco w e , p o w szech n ie sto so w an e w w ag o n ach to w aro w y ch , p o w o d u j ą p o w staw an ie dro b n y ch n alep ó w m ateriału w w yniku h am o w an ia , sp o w o d o w an y ch m ikro- zesp aw an iam i m ateriałó w w staw ek i kół, i ty m sam y m z w ię k sz a ją c h ro p o w a to ść pow ierzchni tocznych kół. C h ro p o w a to ść ta je s t w ięk sza n iż w p rzy p ad k u sto so w a n ia w staw ek klo ck ó w h am u lco w y c h z o rg an iczn y ch m a te ria łó w k o m p o zy to w y ch b ą d ź ze sp iek ó w p ro sz k ó w m etali.
J a k w y k azały b ad an ia , z a stąp ien ie w staw ek żeliw n y c h w staw k am i z m ateriałó w k o m p o zy to w y ch p ro w ad zi do z n aczn eg o o b n iż e n ia p o zio m u hałasu em ito w an eg o w ruchu to w a ro w ym (red u k cja em isji h ałasu p o ciąg u to w aro w eg o przy p ręd k o ści 100 km /h o 8 ...I0 dB (A )) [5],
W celu w p ro w ad zen ia do ek sp lo atacji p roduktu m ająceg o z a stą p ić k o n w en cjo n aln e w staw ki że liw n e p rz ew id zian e s ą d w ie n astęp u jące drogi p o stęp o w an ia:
1. W p o jazd a ch now ych - z a sto so w an ie w staw ek z m a te ria łó w typu K, o n o m in aln y m w sp ó ł
czy n n ik u ta rc ia 0,25 [7], z n aczn ie w y ższy m n iż w sp ó łc z y n n ik ta rc ia w sta w e k żeliw nych, a le m niej zró żn ico w an y m w zale żn o ści od p ręd k o ści h a m o w a n ia i o b ciąż eń n iż w p rzy p adku w staw ek żeliw nych;
2. W w ag o n ach ju ż ek sp lo ato w an y ch - z a sto so w an ie w staw ek typu LL, o charak tery sty ce ciernej zbliżonej do ch arak tery sty k i w sta w e k żeliw n y c h , k tó re m o g łyby z a stą p ić k o n w e n c jo n a ln e w staw k i z ż e liw a szareg o , m o żliw ie b e z k o n iecz n o ści w p ro w a d z a n ia ja k ic h k o l
w iek zm ian w u k ład ach h am u lco w y ch w ag o n ó w .
U w arunkow ania tech n iczn e z a sto so w a n ia k o m p o zy to w y ch w staw ek . 91
Z anim to nastąpi, trzeba zb ad ać w cześniej szereg p ro b lem ó w i zn ale źć ro zstrzy g n ięcia techniczne, d o ty czą ce m . in. n astęp u jący ch zagadnień:
- Z ag w aran to w an ia w ym aganej sk u teczn o ści h am u lca (drogi h am o w an ia);
- Z ap ew n ien ia dro g i h a m o w a n ia w e w szy stk ich w aru n k ach m eteo ro lo g iczn y ch ;
- Z ag w aran to w an ia braku n e g aty w n eg o w p ły w u k o m p o zy to w y ch w staw ek h am u lco w y ch na funk cjo n o w an ie u rząd zeń zab e z p ie c z e n ia ruchu k o lejo w eg o (b o czn ik o w an ie o b w o d ó w prądów szynow ych);
- Z ap ew n ien ia b e z p ie c z e ń stw a ru ch u m ieszan y ch sk ład ó w p o ciąg ó w , zło żo n y c h z w ag o n ó w h am o w an y ch w staw k am i k o m p o zy to w y m i o raz w a g o n ó w ze w staw k am i żeliw n y m i;
- Z ag w aran to w an ia n ie p rz e c ią ż a n ia term iczn eg o k o ła je z d n e g o w p rzy p ad k u a w arii (z a b lo kow ania) ham ulca;
- N iezw ięk szen ia całk o w ity ch k o sztó w zak u p u , u trzy m an ia i ek sp lo atacji w ag o n ó w to w a
row ych (k o szty L C C ).
2. C H A R A K T E R Y S T Y K I R Ó Ż N Y C H T Y P Ó W W S T A W E K H A M U L C O W Y C H
2.1. Ż e liw n e w sta w k i h a m u lco w e
W agony to w aro w e k o lei U IC w y p o sażo n e są najczęściej w h a m u lc e k lo ck o w e z ż e liw n y mi w staw k am i h am u lco w y m i. W ciągu w ielu lat k o n stru k cja i d z ia ła n ie tych ham ulców ' p o d legały d o sto so w y w a n iu do z m ie n ia ją c y c h się p aram etró w ruchu i w aru n k ó w zastosow ań.
H am ulce te s ą n ieza w o d n e, tan ie i w y starczające p o d w zg lęd em en erg ety czn y m do d o ty ch czasow ych zasto so w ań (ruch z o b c ią ż e n ia m i o sio w y m i do 22,5 t i p ręd k o ściam i do 120 km /h), aczk o lw iek ju ż n ie w y sta rc z a ją c e p rzy w ięk szy ch o b ciąż en iach . H am u lce k lo ck o w e są w dużym sto p n iu stan d ary zo w an e, g d y ż ich o b słu g a w ru ch u m ięd zy n aro d o w y m m usi b y ć szybka, n ieza w o d n a i b ezp o śred n ia.
Ż eliw o zo sta ło z asto so w an e ja k o m a te ria ł c ie rn y w ham u lcach pojazdów ' k o lejo w y ch przed w ielu laty i, p o za p ew n y m i m o d y fik acjam i sk ład u , nie by ło isto tn ie zm ien ian e. S to so w an e w ruchu m ięd zy n aro d o w y m stan d ard o w e w staw ki z żeliw a g atu n k u PIO c e c h u ją się w ła sn o ściam i ty p o w y m i dla teg o m a te ria łu - w sp ó łc z y n n ik tarcia je s t silnie zale ż n y od m o cy h a m o w ania, tj. o d stanu zała d o w a n ia w ag o n u i p ręd k o ści p o czątk o w ej h am o w an ia (jest w y ższy w ham ow aniach w stan ie p ró żn y m i z m n iejszy ch pręd k o ści, a n iż sz y w stan ie ład o w n y m i w ham ow aniach z w y ższy ch p ręd k o ści), a p o n ad to z m ien n y w fu n k cji ch w ilo w ej pręd k o ści h a m ow ania - w yrasta ze sp ad k iem pręd k o ści p o jazd u , n ajsiln iej p rzed zatrzy m an iem .
Jed n o cześn ie w staw ki że liw n e c e c h u ją się sto su n k o w o m a łą z m ie n n o śc ią w łasności cie r
nych w z ale żn o ści od w aru n k ó w a tm o sfery czn y ch , takich ja k w ilgoć, śn ieg , n iskie tem p eratu ry - co je s t ich pozytyw m ą cechą.
P o n ad to , k o n tro la ja k o ś c i p ro d u k c ji je s t ła tw a i n ie w y m a g a b adań try b o lo g iczn y ch (w y starczą b ad an ia sk ład u i stru k tu iy ) [10].
2.2. K o m p o zy to w e w sta w k i h a m u lco w e typ u K
K o m p o zy to w e w staw k i h a m u lc o w e typu K u ży w an e s ą na n iek tó ry ch k o lejach ju ż od w ie lu lat. Je d n a k ze w zg lęd u na n iek o rzy stn e cech y d alsze ro z p o w sz e c h n ia n ie „stary ch ” m ateria
łów ty p u K w ru ch u m ię d z y n a ro d o w y m , p o za d o ty ch cz aso w y m i z a sto so w an iam i, zostało zakazane [8],
92 A. Osiak
W w yniku in ten sy w n y ch p rac b ad aw czo -ro zw o jo w y ch , p ro w ad zo n y ch w o statn ich latach w ra m ach p ro g ram u U IC d o ty czą ceg o o g ran iczen ia h ałasu , o p raco w an o n o w e w y m a g a n ia o d n o śn ie do tych m a te ria łó w i d o p ro w ad zo n o do p o w sta n ia k ilk u m ateriałó w now ej g en eracji, które o sią g n ę ły p e łn ą d o jrz a ło ść d o z a sto so w an ia e k sp lo atacy jn eg o i zo sta ły dość d o b rze z b a d ane w ek sp lo atacji [2]. O p ra c o w a n o tak że n o w e w y ty czn e p ro jek to w an ia w ag o n ó w to w a ro w ych ze w staw k am i typu K , ich ek sp lo atacji, n ad zo ru i u trzy m an ia [6].
W łasn o ści k o m p o zy to w y ch w staw ek h am u lco w y c h typu K s ą o d m ien n e niż w staw ek ż e liw nych. M a te ria ły te m a ją w sp ó łc z y n n ik tarcia n a ok. d w u k ro tn ie w yższym p o z io m ie (n o m i
n aln ie 0,2 5 ) n iż w staw k i żeliw n e i m n iej za le ż n y od o b ciąż en ia p o jazd u o ra z p ręd k o ści p o czątk o w ej h am o w an ia . P o w o d u je to, ż e w staw k i typu K n ie s ą z a m ie n n e z e w staw k am i ż e liw nym i (nie m o g ą z o stać z a sto so w a n e w istn iejący ch w ag o n ach b ez o d p o w ied n ieg o d o p a sow ania u k ład ó w h am u lco w y c h ). D lateg o też w staw ki typu K p rzezn aczo n e s ą p rzed e w szy stk im do za sto so w a n ia w w ag o n ach n o w o b u d o w an y ch .
D o ty ch czas h o m o lo g o w an o je d y n ie d w a gatu n k i w staw ek K z m ateriałó w o rg an iczn y ch z czeg o je d e n nie b u d z i żad n y ch z a strzeżeń . D rugi h o m o lo g o w a n y g atu n ek , z d a n ie m k o lei sk an d y n aw sk ich , m a n ie z a d o w a la ją c e w łasn o ści w w a ru n k a c h zim o w y ch i, j a k o k a z a ło się, m o że n ad m iern ie p rzeciążać k o la w p rzy p ad k u n iep raw id ło w ej p ra c y (n iew y lu zo w an ia) h a m ulca. T rzeci g a tu n ek n ie u zy sk ał h o m o lo g a c ji z p o w o d u n eg aty w n eg o w p ły w u n a d z ia ła n ie urząd zeń z a b ezp ieczen ia ru ch u k o le jo w e g o (zan ik b o czn ik o w an ia o b w o d ó w to ro w y ch ). W e dłu g p ro d u c e n tó w o p raco w an o n o w e m a te ria ły o p o p raw io n y ch w łasn o ściach , a le n ie zo sta ło to je s z c z e d o stateczn ie zb ad an e i p o tw ierd zo n e p rz e z koleje.
W ra z z ro zw o jem w ięk szej ilości m a te ria łó w typu K m o żliw e b ęd zie zaw ężen ie d o p u sz czaln y ch to leran cji w sp ó łc z y n n ik ó w ta rc ia , co d o p ro w ad zi do pełnej zam ie n n o śc i w y ro b ó w m ięd zy s o b ą (d o ty ch czas sk u teczn o ść h am u lca w ag o n ó w d an eg o typu k o n stru k c y jn e g o w y zn aczan a je s t z o k reślo n y m g atu n k iem w staw ek , b e z g w aran cji 100% sp ełn ien ia w y m a g a ń z innym gatunkiem ).
2.3. K o m p o zy to w e w sta w k i typu L
K o m p o z y to w e w staw k i ty p u L s ą sp e c ja ln y m w y ro b em o b a rd z o n isk im w sp ó łc z y n n ik u tarcia (ok. 0,1 2 ), na p o zio m ie w sp ó łczy n n ik a tarcia w staw ek żeliw n y c h p rz y m ały ch o b c ią ż e niach, je d n a k o b ardziej płaskiej ch a ra k te ry sty c e w funkcji n acisk ó w o sio w y ch i p ręd k o ści.
T a cech a p red esty n u je w staw k i ty p u L d o zasto so w an ia w ta b o rz e p asażersk im (sto su n k o w o m ałe zró ż n ic o w a n ie o b ciąż eń ), ale p o w o d u je, że nie n a d a ją się one w p ro st - b ez zm ian w ham u lcach - do z a sto so w an ia w istn iejący ch w ag o n ach to w aro w y ch .
2.4. K o m p o zy to w e w sta w k i typu L L
A lte rn a ty w ą dla w sta w e k ż e liw n y c h w h am u lc a c h k lo ck o w y ch istn iejący ch w a g o n ó w to w a ro w y c h m a ją b y ć k o m p o zy to w e w staw k i ty p u L L , o c h arak tery sty ce w sp ó łc z y n n ik a tarcia b ard zo zbliżonej d o c h arak tery sty k i w sta w e k z żeliw a PIO , co m a u m o żliw ić zastąp ien ie w staw ek ż e liw n y c h b ez k o n iecz n o ści w p ro w ad zan ia ja k ic h k o lw ie k zm ian w u kładach h a m u l
cow ych.
A by b y ło to m o żliw e, w sp ó łczy n n ik i tarcia w staw ek ty p u LL p o w in n y by ć zb liżo n e do w sp ó łczy n n ik a tarcia żeliw a gatu n k u PIO , tj. cech o w ać się d u ży m z ró ż n ico w an iem w arto ści w zale żn o ści od n ac isk ó w o sio w y ch , p ręd k o ści p o czątk o w y ch h am o w an ia i p a ram etró w ru ch u (tablica 1).
U w aru n k o w an ia tec h n ic z n e zasto so w an ia k o m p o zy to w y ch w staw ek . 93
T ab lica 1
W y m ag a n e (d la p ręd k o ści 100 i 120 k m /h ) o raz p o żąd an e (dla p ręd k o ści 30 i 60 k m /h) w a rto śc i śred n ieg o w sp ó łc z y n n ik a tarcia w sta w e k typu L L w b a d a n ia c h stan o w isk o w y ch ,
w w aru n k ach suchych. O b u stro n n e h am o w an ie k o ła k lo ck am i d w u w staw k o w y m i [3]
S y m u lo w a n e o b cią żen ie v 0 [km /h]
Fb
[kN ]
Pm min H
Hm max [-1
W ag o n y p ró żn e do ru ch u S i SS (o b ciążen ie 2,5 t na koło)
30 16 0,30 0,36
60 16 0,21 0,23
100 16 0,17 0,19
120 16 0,16 0,18
W agon ła d o w n y do ru ch u S (o b ciążen ie 11,25 t na koło)
30 60 0,19 0,23
60 60 0,12 0,15
100 60 0,09 0,11
120 60 0,08 0,10
W ag o n ła d o w n y do ru ch u SS (o b ciążen ie 11,25 t na koło)
30 100 0,18 0,21
60 100 0,11 0,13
100 100 0,08 0,10
120 100 0,07 0,09
D o d atk o w y m u tru d n ien iem je s t fakt, że w ra z ze z m n iejszen iem ch ro p o w ato ści p o w ierzch ni to czn y ch k ó ł w w y n ik u z asto so w an ia k o m p o zy to w y ch w staw ek h am u lco w y c h z m n ie jsz e niu ulega też w sp ó łc z y n n ik p rzy czep n o ści kół do szyn (w m n iejszy m sto p n iu w p rzy p ad k u w staw ek ty p u K , w ięcej p rzy zasto so w an iu w staw ek typu L L z m ateriałó w o rg an iczn y ch , gdzie b y ć m o ż e w y stęp u je efek t sm aro w an ia p o w ierzch n i to czn y c h kół przez sk ład n ik i m ate
riału o b n iżające w sp ó łc z y n n ik tarcia do w y m ag an eg o po zio m u ). S taw ia to d o d atk o w e w y m a
gania co do p rzeb ieg ó w w sp ó łczy n n ik a tarcia p o d czas h am o w ań , tak aby nic d o ch o d ziło do utraty p rzy czep n o ści k ó ł do szyn i w efek cie do p o ślizg ó w k ó ł (szczeg ó ln ie szk o d liw y ch na początku h am o w an ia , p rz y w ięk szy ch p rę d k o ściach ), p o w o d u jący ch p o w staw an ie p łask ich m iejsc.
P o n ad to , z e w zg lęd ó w b e z p ie c z e ń stw a ruchu, od m ateriałó w typu K i LL w ym aga się m a łej zale żn o ści w sp ó łczy n n ik a tarcia o d w aru n k ó w atm o sfery czn y ch (w ilgoć, śnieg, n iskie tem peratury).
R ozw ój w staw ek ty p u L L był p rz e d m io te m p ro je k tu E u ro sab o t zrealizo w an eg o w ram ach 5 P rogram u R am o w eg o U E i zak o ń czo n eg o w 1999 r. b ez d o p ro w ad zen ia do p o w stan ia w staw ek tego typu, n ad ają cy ch się do zasto so w an ia. O b ecn ie rozw ój w staw ek L L je s t p rzed m iotem p ro jek tu E R S (E uro R o llin g S ilcntly), p ro w ad zo n eg o tak że w ram ach w w . P ro g ram u R am ow ego, p rzy w sp ó łfin a n so w a n iu p rz e z U IC , z u d ziałem eu ro p ejsk ic h kolei i p ro d u cen tó w oraz in sty tu tó w n au k o w o -b ad aw czy ch .
Z ao fero w an e p rz e z p ro d u c e n tó w m ateriały pierw szej g en eracji nie sp ełn iły p o staw io n y ch w ym agań. S p o śró d m ateriałó w drugiej g en eracji, na p o d staw ie ró żn o ro d n y ch b ad a ń sta n o w i
skow ych i p o lig o n o w y ch , do b ad ań ek sp lo atacy jn y ch w y b ran o d w a gatu n k i - je d e n ze sp ie
ków p ro szk ó w m etali i je d e n z m ateriału o rg an iczn eg o . T rw a ją prace b a d a w c z o - ro zw o jo w e nad d alszym i g atu n k am i w staw ek LL.
94 A . O siak
N a w io sn ę 2005 r. o c zek iw an e je s t ty m czaso w e d o p u sz c z e n ie na d w a lata do zasto so w an ia w w ag o n ach p rz ezn aczo n y ch do k o m u n ik acji R IV co n ajm n iej d w ó ch g atu n k ó w w staw ek typu LL.
2.5. H o m o lo g a cja m a teria łó w ciern y ch
M ię d z y n a ro d o w e w y m a g a n ia o d n o śn ie do ż e liw n y c h w staw ek h a m u lco w y c h o k reślo n o w K arcie U IC 832 [7]. D o p u szczen ia w staw ek żeliw n y c h ró żn y ch p ro d u cen tó w do sto so w an ia n a k o lejach d o k o n y w an e je s t p rzez z a in tereso w an e k o leje alb o p rz e z o d p o w ied n ie n aro d o w e o rg a n y decyzyjne.
M ateria ły cie rn e z m ateriałó w k o m p o zy to w y ch (o k ład zin y h a m u lc ó w tarczo w y ch oraz w staw k i h am u lcó w k lo ck o w y ch ) m u s z ą zo stać d o p u sz c z o n e (h o m o lo g o w an e) p rz e z M ięd zy n aro d o w y Z w iązek K o lei U IC d o sto so w an ia w h a m u lc a c h p o jazd ó w u ży tk o w an y ch w ru ch u m ięd zy n aro d o w y m b ą d ź p rzez o d p o w ied n ie u rzęd y n aro d o w e d o sto so w an ia na liniach k o le jo w y c h d a n e g o kraju. W y n ik iem w w . p ro jek tó w b ad a w c z y c h d o ty czą cy ch ro zw o ju k o m p o zy tow ych w staw ek h am u lco w y c h ty p u K i L L m a b y ć o p ra c o w a n ie n o w y ch w y m ag ań h o m o lo g acy jn y c h i d o p ro w ad zen ie do h o m o lo g acji kilk u m ateriałó w ciern y ch k ażd e g o typu. D alsze m a te ria ły c iern e b ę d ą m u siały b y ć h o m o lo g o w a n e staran ie m zain te re so w a n y c h p ro d u c e n tó w i w sp ó łp racu jący ch z n im i kolei.
3. P R O B L E M Y T E C H N IC Z N E Z W IĄ Z A N E Z Z A S T O S O W A N IE M W S T A W E K K O M P O Z Y T O W Y C H
Z astąp ien ie w sta w e k żeliw n y c h w h a m u lc a c h k lo c k o w y c h w ag o n ó w to w aro w y ch m a te ria łam i k o m p o zy to w y m i je s t in g e re n c ją w sy stem h am u lco w y , o p ty m a liz o w a n y i sp raw d zo n y w ek sp lo atacji p rz e z w ie le lat i d lateg o w y m ag a k o m p le k so w e g o zb ad an ia p o d ró żn y m i w z g lę dam i. P ro b lem am i tech n iczn y m i w y m ag ają cy m i ro z w ią z a n ia są:
- S p ad ek w łasn o ści ciern y ch m ateriałó w o rg an iczn y ch w w aru n k ach m o k ry ch o raz zaśn ie ż e n ia (sk ło n n o ść do poślizgu w o d n eg o ) - k o n iecz n o ść b ad a ń sta n o w isk o w y c h k ażdego m ate
riału ciern eg o w g sp ecjaln eg o p ro g ram u „ m o k re g o ” o ra z k o szto w n y ch p o lig o n o w y ch badań h am u lco w y c h w w aru n k ach zim o w y ch w S k an d y n aw ii (d u że ilości lo tn eg o śn ieg u przy u jem n y ch tem p eratu rach ) - do czasu o p raco w an ia i w alid ac ji o d p o w ied n ieg o „ z im o w e g o ” stan o w isk o w eg o p ro g ram u h o m o lo g acy jn eg o ;
- In n a ch arak tery sty k a p rzeb ieg u c h w ilo w eg o w sp ó łc z y n n ik a tarcia n a p o c z ą tk u h am o w an ia w p rzypadku w staw ek k o m p o zy to w y ch , co p o w o d u je zag ro żen ie w y stęp o w an ia p o ślizg ó w k ó ł w w aru n k ach w ilg o ci i o szro n ien ia szy n y - k o n iecz n o ść p o staw ien ia d o d atk o w y ch w y m ag ań o d n o śn ie do p rzeb ieg u c h w ilo w eg o w sp ó łc z y n n ik a tarcia w trak cie h am o w ań z ró ż
ny m i p aram etram i;
- Z m n ie jsz e n ie w sp ó łczy n n ik a p rzy czep n o ści k ó ł do szyn w sto su n k u do w sta w e k żeliw n y c h (m n iejsze w p rzy p ad k u w staw ek ty p u K , w ięk sze w p rzy p ad k u w staw ek LL);
- M o ż liw o ść n eg aty w n eg o w p ły w u na d z ia ła n ie u rząd zeń sy g n a liz a c ji zaję to ści to ru (zan ik bo czn ik o w an ia o b w o d ó w p rą d ó w szy n o w y ch ) - k o n iecz n o ść b ad an ia k ażd eg o gatunku w sta w e k p od k ątem w sp ó łd z ia ła n ia z u rząd zen iam i S R K sto so w an y m i n a sieci k o lejo w ej, na której m a ją by ć za sto so w a n e (b ad an ia p o lig o n o w e do czasu o p ra c o w a n ia i w alid ac ji in
nej m eto d y k i badań);
- Z w ię k s z o n e (o ok. 30 % ) o b ciąż en ia ciep ln e kół w w y n ik u h a m o w a n ia k o m p o zy to w y m i w staw k i z m ateriałó w o rg an iczn y ch , co m o ż e p o w o d o w ać lu zo w an ie o b ręczy kół o b rę c z o w an y ch , b ą d ź n ad m iern e p rz e c ią ż e n ia term iczn e kół m o n o b lo k o w y ch , z w łaszcza w
U w arunkow ania tech n iczn e z asto so w an ia k o m p o zy to w y ch w staw ek . 95
ruchu SS, p ro w ad zące do p o w staw an ia p ęk n ięć ciep ln y ch na p o w ierzch n iach to cznych, w zrostu nap rężeń w w ień cach k ó ł i o d k ształceń kół o raz n ieb ez p ieczeń stw a p ęk an ia kół;
- N adm ierna o d p o rn o ść te rm iczn a w staw ek k o m p o zy to w y ch i ich w ięk sza ag resy w n o ść ter
m om ech an iczn a w sto su n k u do k ó ł - brak efek tu b ezp ie czn ik a p o leg ająceg o n a z u ży w an iu się w staw ek b ez n ad m iern eg o w zro stu tem peratury, w p rzypadku w adliw ej p racy
(niew yluzow ania) ham ulca;
- Z w ię k s z o n e zu ży cie p o w ierzch n i tocznych k ół, co w ym aga częstszeg o rep ro filo w an ia i skraca o k resy eksploatacji k ół, a p rzez to zab u rza istn iejące sy stem y u trzy m an ia w ag o n ó w i negatyw nie w p ły w a na całk o w ite k o sz ty w d ro żen ia system u;
- S k ło n n o ś ć m ateriałó w ciern y ch do p o w staw an ia w trąceń m etaliczn y ch , m o g ący c h p o w o dow ać ro w k o w an ia p o w ierzch n i to czn y ch kół;
- O d m ie n n e c h arak tery sty k i cie rn e w staw ek ty p u K w sto su n k u do w staw ek żeliw n y c h , co m oże ujem n ie w pływ ać na zach o w an ie dy n am iczn e m ieszan y ch sk ład ó w pociąg ó w , zło ż o nych z w a g o n ó w h am o w an y ch w staw k am i k o m p o zy to w y m i o raz żeliw n y m i;
- N iepełna zam ie n n o ść w staw ek teg o sam eg o typu K , ale ró żn y ch g atu n k ó w - k o n iecz n o ść dalszego zacieśn ien ia d o p u szczaln y ch to leran cji w sp ó łczy n n ik ó w tarcia w raz z ro zw o jem w iększej liczby m ateriałó w ciern y ch typu K;
- B ardziej sk o m p lik o w an a b ieżą ca k o n tro la w łasn o ści ciern y ch p o szczeg ó ln y ch p artii p ro dukcyjnych n iż w staw ek ż e liw n y c h (try b o lo g iczn e b ad a n ia stan o w isk o w e);
- N ied o stateczn ie ro zp o zn an e i zak w alifik o w an e ro d zaje uszk o d zeń , sk u tk u jące p rz e d w c z e snym i w y m ian am i w staw ek k o m p o zy to w y ch ;
- K linow e zu ży cie w staw ek z m ateriałó w o rg an iczn y ch - po trzeb a o p ty m alizacji p rzekładni ham ulcow ej p rzy kole;
- U stalenie ob liczen io w ej m eto d y w stęp n eg o o k reślan ia m a sy ham u jącej w a g o n u za p o m o c ą w spółczynnika „ k ” .
4. B A D A N IA
W celu ro z p o zn an ia i ro z w ią z a n ia w w . p ro b lem ó w realizu je się badania.
4.1. B ad an ia sta n o w isk o w e
B adania stan o w isk o w e m a ją na celu w stęp n e p o zn an ie w łasn o ści try b o lo g iczn y ch p o szczególnych w yrobów , p rzy ró żn y ch p aram etrach h am o w ań i w aru n k ach zasto so w ań oraz ich selek cję do p o lig o n o w y ch b ad ań h a m u lco w y c h w w ag o n ach i n astęp n ie - b ad ań e k sp lo atacyjnych.
W ram ach p ro w ad zo n y ch prac b a d aw czo -ro zw o jo w y ch o p raco w an o n astęp u jące p ro g ram y badań stan o w isk o w y ch k o m p o zy to w y ch w staw ek ham u lco w y ch :
- Z asadnicze p ro g ram y h o m o lo g acy jn e dla k ażd eg o typu w staw ek (o d d zieln e d la w staw ek K i LL);
- P rogram do o cen y w łasn o ści try b o lo g iczn y ch w sta w e k ty p u LL w h am o w an ia ch o d p o w ia dających w a ru n k o m p o lig o n o w y c h p rób h am u lco w y c h p o jed y n cz eg o w ag o n u d la w y z n a czenia sk u teczn o ści h a m u lc a w agonu;
- P rojekt p ro g ram u do ro z p o z n a w a n ia w łasn o ści c iern y ch w staw ek typu K w w aru n k ach zim ow ych. Jeg o w ery fik acja n ie b y ła je d n o z n a c z n ie p o zy ty w n a i trw a ją d alsze prace nad o p raco w an iem zasad b ad an ia w łasn o ści ciern y ch w w aru n k ach zim o w y ch [3];
- P ro g ram do sp raw d zan ia p o d atn o ści m ateriałó w d o tw o rzen ia w trąceń m etaliczn y ch .
96 A . O siak
4 .2. W y zn a czen ie sk u te c z n o śc i ham u lca
P o lig o n o w e b a d a n ia h a m u lco w e p o jed y n czeg o w agon u
P o d staw o w y m celem p o lig o n o w y ch bad ań h am u lco w y c h p o jed y n cz y ch w ag o n ó w , w y p o sażo n y ch w e w staw k i ty p u K b ą d ź LL b a d a n y c h g atu n k ó w , je s t u stalen ie sk u teczn o ści h a m u lcó w tych w ag o n ó w (w y zn aczen ie m as h am u jący ch ). Innym i celam i b adań było:
- P o ró w n a n ie ró żn y ch g atu n k ó w w staw ek i ró ż n y c h u k ład ó w k lo ck ó w : p o jed y n cz y k lo c e k je d n o w sla w k o w y , p o d w ó jn e klocki je d n o - a lb o d w u w staw k o w e;
- O k reślen ie sił n acisk u k lo c k ó w n iezb ę d n y ch dla p o szczeg ó ln y ch k lo ck ó w i o bciążeń (w a
go n h a m o w an y w re ż im ie S i SS);
- O cen a zac h o w a n ia się w staw ek k o m p o zy to w y ch w h am o w an ia ch w o b ecn o ści w o d y (w y d łu ż e n ia d ró g h am o w an ia , przy czep n o ść kół do szyn).
M eto d a o k reśla n ia m asy h a m u jącej za p o m o cą w sp ó łczy n n ik a k
C zw arte w y d an ie K arty U IC 544-1 [9] u m o ż liw ia w y z n aczan ie m as h am u jący ch w ag o n ó w to w aro w y ch w y p o sażo n y ch w e w staw ki z żeliw a PIO , na d ro d ze o b liczen io w ej, na p o d staw ie w sp ó łczy n n ik a „k” , b e z k o n iecz n o ści w ery fik acji ta k u stalo n y ch m as h a m u ją c y c h w p o lig o n o w y ch p ró b ach h am u lco w y c h p o jed y n cz eg o w ag o n u albo sk ład u p o ciąg u o długości 500 m .
W ed łu g tej m eto d y k i m asa ham u jąca je s t rów na:
B (ł, = k x £ F dyn / 9,81
gdzie: k [-] - w y zn a c z o n y e m p iry czn ie w sp ó łczy n n ik b ezw y m ia ro w y , k tó reg o w a r
tość zale ży od układ u k lo c k ó w (2 x B g lub 2 x B g u ) i o d sum y sił n a c i
sk ó w d y n am iczn y ch k lo ck ó w (w artości p o d an o w tablicach);
Z fiy n [kN ] - sum a sił n acisk ó w d y n am iczn y ch w szy stk ich k lo ck ó w (w ruchu).
M eto d a je s t p ro sta i łatw a w zasto so w an iu . W o b liczen iach p o m ija się:
- czas w d ro żen ia h a m o w a n ia n ag łeg o , w y n ik a ją c y z działan ia h am u lca pn eu m aty czn eg o , - czas n ap ełn ian ia cy lin d ra h am u lco w e g o ,
- w sp ó łczy n n ik tarcia m ięd zy w sta w k ą i kołem , - o p o ry ru ch u w agonu.
D la u m o żliw ien ia p rz e p ro w ad zan ia w stęp n y ch o b liczeń h am u lcó w w a g o n ó w to w aro w y ch ze w staw k am i typu K p o d jęto prace celem w y z n aczen ia w sp ó łczy n n ik ó w „ k ” d la takich w a
g o n ó w , n a p o d staw ie istn iejący ch w y n ik ó w p rób h am u lco w y c h p o je d y n c z y c h w agonów . D o ty ch czaso w e w y n ik i s ą następujące:
- D la w ag o n ó w d o ru ch u „S ” , w y p o sażo n y ch w e w staw k i typu K w u k ład zie k lo ck ó w 2 x B g m o żn a z n ale źć p e w n ą z a le żn o ść m iędzy m a s ą h a m u ją c ą w ag o n u i su m ary czn y m n acisk iem w staw ek h am u lco w y c h . S łab a k o relacja (poniżej 0,8) w y n ik a p raw d o p o d o b n ie z ró żn ic c h arak tery sty k c iern y ch g atu n k ó w w staw ek pierw szej i drugiej g en eracji o ra z z ró żn ic w b u d o w ie w ag o n ó w ;
- S tw ierd zo n o ten d en c ję o b n iżen ia w arto ści w sp ó łczy n n ik a tarcia g atu n k ó w w staw ek K d rugiej g en eracji w sto sunku do gatu n k ó w p ierw szej g en eracji, co je s z c z e b ardziej o d d ala je od sk u teczn o ści w staw ek h o m o lo g o w an y ch w g w y m ag ań K a rty 541-4 z 1991 r. [8].
W y m ag a to u w zg lęd n ie n ia p rzy w y zn aczan iu z d o ln o ści h am u lco w y c h w ag o n ó w i z a m ie n ny m sto so w an iu w sta w e k ró żn y ch g en eracji i g atu n k ó w ;
- D la u stalenia m e to d y o b liczan ia zdo ln o ści h am u jący ch w ag o n ó w w y p o sażo n y ch w c w staw k i K n iezb ę d n e je s t d y sp o n o w an ie w ię k sz ą b a z ą w y n ik ó w p rób h am u lco w y c h , co u m o żliw i zm n ie jsz e n ie w p ły w u typu w ag o n u na w yniki p ró b o raz u w zg lęd n ie n ie innych ko n fig u racji w staw ek .
U w aru n k o w an ia tech n iczn e z asto so w an ia k o m p o zy to w y ch w sta w e k .. 97
Z d o ln o ści h a m o w a n ia w sta w e k K w w a ru n k a ch w ilg o tn o ści
W celu u stalen ia sk u teczn o ści h am u lcó w o raz przy czep n o ści k ó ł do szyn w w aru n k ach m okrych (w ilg o ci) w y k o n y w an o p o lig o n o w e pró b y h am o w ań w ag o n ó w z n atry sk iw an ie m w ody na koła, z m o d y fik o w a n e w sto sunku do tych o k reślo n y ch w K arcie 541-4 [8]. W tym celu w y p o sażo n o w ag o n y to w aro w e w u rząd zen ia p rzeciw p o ślizg o w e. S tw ierd zo n o , że:
- W łasn o ści ciern e w szy stk ich trzech b ad an y ch gatunków ' w'staw'ek k o m p o zy to w y ch sp a d a ją w o b ecn o ści w o d y w' sto su n k u d o w aru n k ó w „su c h y c h ” ;
- U trata z d o ln o ści h am o w an ia je s t na og ó ł um iark o w an a, je d n a k w' paru p rzy p ad k ach w y d łu ż e n ie drogi h am o w an ia m a z n aczące w arto ści (18,7 % do 20,1 % );
- W staw k i z żeliw a PIO W7 k a z u ją w tych sam y ch w aru n k ach z m n iejszen ie d róg h am o w an ia o 12,1 % - z p ręd k o ści 50 km /h, o l 1 % - z p ręd k o ści 100 km /h i o 3,7 % - z p ręd k o ści 120 km /h.
W y k o rzy sta n ie p rzy czep n o ści kól do szyn w w a ru n k a ch m ok rych
- U rząd zen ia p rzeciw p o ślizg o w e nie in terw en io w ały p o d czas h am o w ań w staw k am i ż eliw nym i w w aru n k ach m okrych;
- W p rzy p ad k u n iek tó ry ch g atu n k ó w w staw ek K d o ch o d ziło do w ielo k ro tn eg o zad ziałan ia u rząd zeń p rzeciw p o ślizg o w y ch p o d czas h am o w ań w stan ie częścio w o zała d o w an y m , ze zra sz a n ie m kół w o d ą b ą d ź w deszczu;
- P o zio m p rzy czep n o ści k ó ł d o szyn w w aru n k ach m okrych je s t n iższy w p rzy p ad k u kół h am o w an y ch w staw k am i k o m p o zy to w y m i n iż w staw k am i żeliw n y m i;
- U trata p rzy czep n o ści je s t b ardziej w y raźn a w p rzy p ad k u w y ższy ch n acisk ó w o sio w y ch ; - N iż sz y p o zio m p rzy czep n o ści p rz y użyciu w staw ek k o m p o zy to w y ch w y n ik a p raw d o p o
d o b n ie z ich d ziałan ia w y g ła d z a ją c e g o i z efek tu sm aru jąceg o ścieran y ch m ateriałó w w ią
żący ch k o m p o zy tó w . D uża często ść p rób i w y k o n y w an ie ich w tym sam y m m iejscu m ogło m ieć n iek o rzy stn y w p ły w n a g ro m ad zen ie się p ro d u k tó w ścieran ia na k o łach i na szynach.
4.3. J a z d y na lin iach zc sp ad k am i
P ró b y m ia ły na celu d o starczen ie info rm acji nt. ru ch u n a d łu g ich i du ży ch spadkach, d o ty czących:
- B ezp ieczeń stw a zjaz d u p od w z g lę d e m d ziałan ia ham u lcó w ;
- N iew y sląp ien ia n ied o p u szczaln y ch z m ian w sp ó łczy n n ik a tarcia, sp o w o d o w an y ch w p ły w em ciepła;
- Z a c h o w an ia o d p o w ied n ieg o p ro g u o d p o rn o ści k ó ł na u szk o d zen ia term o m ech an iczn e (resztk o w e n ap rężen ia w łasn e i trw ałe d efo rm acje);
- N ic w y stą p ic n ia w y p aleń o raz n ad m iern eg o zu ży cia w staw ek k o m p o zy to w y ch ; - Z u ży cia k ó ł w p o ró w n an ia do zu ży cia kół h a m o w an y ch w staw k am i żeliw nym i;
- Z m n iejszen ia p o zio m u h ałasu w sto su n k u do kół h a m o w an y ch w staw k am i z żeliw a P10.
W p ierw szej k o lejn o ści p rzep ro w a d z o n o pró b y na p o łu d n io w y m z jeź d zie z p rzełęczy Sw . G o tard a z je d n o r o d n y m p o cią g iem , w y p o sa ż o n y m w e w staw ki k o m p o zy to w e typu K je d n e go gatunku. Z realizo w an o 37 ja z d pró b n y ch , co stan o w i o b ciąż en ie z n aczn ie p rzew y ższające śred n ią w arto ść w ru ch u eu ro p ejsk im .
P ociąg p ró b n y o d łu g o ści o k o ło 6 00 m i m asie 1487 t, z ło żo n y z w ag o n ó w do ruchu „ S ”, o d p o w iad ał p o d w zg lęd em m asy i długości w ięk szo ści pociągów ' obecnie k ursujących n a tej linii.
P róby p ro w a d z o n o z p ro g resy w n y m wrz ro stcm o b ciąż eń ciep ln y ch , tak ab y u zyskać je d n o zn aczne in fo rm ac je d o ty czą ce z a ch o w an ia te rm o m ech an iczn eg o kół i w staw ek o raz p rz y d a t
ności p o szczeg ó ln y ch m eto d h am o w an ia:
98 A . O siak
o H am o w an ia m e to d ą „zęb y p iły ” , z u ży ciem h am u lca d y n am iczn eg o loko m o ty w y ; o H am o w an ia m e to d ą re g u la c y jn ą i h am u lcem d y n am iczn y m loko m o ty w y ; o H am o w an ia m e to d ą „zęb y p iły ” b e z h am u lca d y n am iczn eg o loko m o ty w y ; o H am o w an ia m e to d ą re g u la c y jn ą b e z h am u lca d y n am iczn eg o lok o m o ty w y .
P rzy h a m o w an iu m e to d ą „ z ę b y p iły ” m o c h a m o w a n ia sk ład u p o ciąg u b y ła w y ró w n an a na cały m z jeź d zie. P rzy m e to d z ie reg u lacji o b serw o w an o n ie ró w n o m ie rn y ro zk ład m o c y h a m o w an ia, ro z p o zn aw an y p rz e z duże ro zb ieżn o ści w y n ik ó w p o szczeg ó ln y ch prób.
P rzy u ży c iu w staw ek k o m p o zy to w y ch o b serw o w an o w y stąp ien ie w y ższy ch tem p eratu r w ień có w k ó ł i w y raźn ie w y ższy ch te m p e ra tu r n a p o w ierzch n iach to czn y c h k ó ł n iż w p rzy padku w staw ek żeliw n y c h .
W y ż sz e te m p e ra tu ry w ień có w k ó ł z w ię k sz a ją o b ciążen ia te rm o m ech an iczn e k o rp u só w k ó ł i tym sam y m p o w o d u ją p o w staw an ie d u ży ch n ap rężeń w łasnych. W b ad an y ch k o łach nie zan o to w an o je d n a k n ie b ez p ieczn eg o p o zio m u n ap rężeń w łasnych.
W y ższe tem p eratu ry na p o w ierzch n iach to czn y c h kół w y w o łu ją ró w n ie ż w y stąp ien ie zm ien n y ch p o w ierzch n io w y ch o b ciąż eń term o m ech an iczn y ch . P o d czas b ad a ń nie stw ie rd z o no żadnych w id o czn y ch u szk o d zeń p o w ierzch n i tocznych. D o o c en y o d d ziały w a n ia i sk u t
k ów tych n ap rężeń w d łu ższy m o k resie czasu w n iek tó ry ch z a rząd ach k o lejo w y ch p o w o łan o sp ecjaln e słu żb y , b a d a ją c e n astęp stw a z jaz d ó w z p rz e łę c z y gó rsk ich na w ięk szy ch ilościach pojazdów .
N a w e t na p o jeźd z ić p o d d an y m n ajw y ższy m o b c ią ż e n io m całk o w ite zu ży cie w staw ek po w szy stk ich p rze ja z d a c h nic p rzek raczało 30 % całk o w itej g ru b o ści w staw k i.
W ż a d n y m p rzy p ad k u n ie d o szło do ro zg o rzen ia m ateriału ciernego.
W yniki p o m iaró w d y n am iczn y ch sił sty czn y ch n ie w y k azały w ż a d n y m p rzy p ad k u ani p o d czas h a m o w a n ia na spadku, an i p o d czas h am o w an ia p ełn eg o na końcu z ja z d u - istotnych n iestab iln o ści p rzeb ieg u w sp ó łczy n n ik a tarcia.
P o d czas p ró b o b serw o w an o z łu sz c z e n ia i w trącen ia m etalu w e w staw k ach h am u lco w y c h , co w ż ad n y m p rzy p ad k u n ie sp o w o d o w ało u szk o d zen ia p o w ierzch n i kół. B ad an ia e k sp lo ata
cyjne p o w in n y w y k azać, na ile je s t to zjaw isk o po w ażn e.
P rzy je ź d z ić z p rę d k o śc ią 80 k m /h b ez h am o w an ia p o ciąg u w y p o sażo n eg o w e w staw k i K u zy sk an o zm n ie jsz e n ie em isji hałasu o o k o ło 10 dB (A ) w sto su n k u do p o ciąg u ze w staw k am i żeliw n y m i.
W y n ik i p ró b i w y p ły w ające z n ich w nioski o d n o śn ie do b e zp ie czeń stw a u zn an o za za d o w alające, u m o żliw iające d o p u szczen ie d o ek sp lo atacji n ad zo ro w an ej w staw k i typu K o w ła sn o ściach ciern y ch zb liżo n y ch do w łasn o ści w sta w e k u ży ty ch w b a d a n ia c h , w e w sp ó łp racy z k o łam i typów z asto so w an y ch p o d czas badań.
W drugiej k o lejn o ści p rz ep ro w ad zo n o p ró b y na p o łu d n io w y ch z jaz d ach z przełęczy Św.
G o tard a i T a u e n i z n iejed n o ro d n y m p o cią g iem zło żo n y m z w ag o n ó w do ru ch u „S ” i „S S ” , w y p o sażo n y ch w e w staw k i k o m p o zy to w e typu K k ilku g atu n k ó w o ra z w e w staw k i żeliw ne.
C elem p ró b b y ło zb a d a n ie d y n a m iczn eg o z a ch o w an ia się p o ciąg u n iejed n o ro d n eg o o raz o b ciążeń term o m ech an iczn y ch kół i w staw ek .
Do b adań użyto w staw k i ty p u K , p o zy ty w n ie o cen io n e j w bad an iach stan o w isk o w y ch i w b ad an iach h a m u lco w y c h z o d czep ian iem w agonu.
P o ciąg o d łu g o ści całk o w itej o k o ło 600 m i m asie o k o ło 1330 t (w liczając w to d w a nic- h am o w an e w a g o n y p o m iaro w e i lo k o m o ty w ę) sk ład ał się z 30 w ag o n ó w 4 - o sio w y c h p o c h o dzący ch z ró żn y ch zarząd ó w k o lejo w y ch .
O g ó łem zrealizo w an o 53 p rzejazd y p ró b n e z ró żn y m i p ro cen tam i m as h am u jący ch , sto su ją c ró żn e m eto d y h am o w an ia.
O k azało się, że d la o siąg n ięcia tak ieg o sam eg o o p ó źn ien ia ja k w p rzy p ad k u p o ciąg u h a m o w an eg o w y łą c z n ie w staw k am i żeliw n y m i p o trzeb n e b y ły n ieco w ię k sz e sp ad k i ciśn ie n ia w p rzew o d zie głów nym .
U w aru n k o w an ia tec h n ic z n e zasto so w an ia k o m p o zy to w y ch w staw ek . 99
W p rzy p ad k u u ż y w a n ia m eto d y reg u lacy jn ej, z p o w odu o d cin k ó w pozio m y ch m iędzy spadkam i i o d cin k ó w p o zio m y ch na stacjach , na oby d w u zjaz d ach n ie udało się zach o w ać stałej p rędkości p rzejazd u .
P ro w ad zen ie p o ciąg u b y ło b e zp ie czn e na obu liniach.
P o d czas h am o w ań n a sp ad k u o raz h am ow ań do zatrzy m an ia na k ońcu trasy n ie zan o to w a
no an i je d n e g o p rzy p ad k u g w ałto w n eg o o b n iżen ia w sp ó łczy n n ik a tarcia (utraty h am ow ności) lub ro zg o rzen ia w staw ek h am u lco w y c h typu K.
W y stąp iło w y d łu żen ie d róg p ierw szy ch h am o w ań w sto sunku do w y m ag an y ch w ielk o ści, co było sp o w o d o w an e n ie w y starczający m stanem do tarcia w staw ek.
H am o w an ia p n e u m a ty c z n e w n astaw ieniu P p o łącz o n e z h am ow aniam i e lek tro d y n am icz
nymi w y k azały d alek o idące d o trzy m an ie w y m ag an y ch w arto ści d ró g h am o w an ia, u w zg lęd niając ró żn e m o żliw o ści h am u lcó w d y n am iczn y ch lokom otyw SB B i O B B .
M ak sy m aln e tem p eratu ry na p o w ierzch n iach to czn y ch kół w ag o n ó w z ham u lcam i SS były w yraźnie w y ższe n iż w p rzy p ad k u h am u lcó w S. N a jn iż sz e tem p eratu ry zarejestro w an o , z g o d nie z o czek iw an iam i, przy u ży w an iu w staw ek żeliw nych.
W p rzeciw ień stw ie do w staw ek żeliw nych p rzy h am o w an iu w staw k am i K w y stąp iły zm ienne o d d ziały w a n ia term o m ech an iczn e na p o w ierzch n ie toczne kół.
P o m iary w y k azały o b n iżen ie p o zio m u em isji h ałasu o o k o ło 10 dB (A ) w sto su n k u do p o ciągu ze w staw k am i żeliw n y m i.
B ad an ia z p o ciąg iem n iejed n o ro d n y m w y k azały , żc m o żliw e je s t sto so w an ie w staw ek k o m pozytow ych p rzy z ach o w an iu w szy stk ich w y m o g ó w b ezp ie czeń stw a, naw et w e k stre
m alnych w aru n k ach ek sp lo atacy jn y ch , na liniach z du ży m i i d ługim i sp ad k am i. N ie pozw ala to je d n a k n a d o k o n an ie globalnej o cen y całeg o sy stem u w sta w e k k o m p o zy to w y ch - to m o ż e nastąpić d o p iero w w y n ik u o c en y w ięk szej liczb y ró żn y ch w y ro b ó w na p o d staw ie b adań sta
n ow iskow ych i p o lig o n o w y ch o raz o d p o w ied n io długiej ek sp lo atacji nadzorow anej.
4.4. B a d a n ia c h a ra k tery sty k h a m o w a n ia w w a ru n k a ch zim ow ych
W celu ro z p o zn an ia w łasn o ści ciern y ch p o szczeg ó ln y ch g a tu n k ó w w staw ek w o b ecn o ści wody i w w aru n k ach z im o w y ch zrealizo w an o następ u jące pró b y i badania:
- B ad an ia stan o w isk o w e w ed łu g p o d staw o w eg o p ro g ram u n r 1 d la k o m p o zy to w y ch w sta w ek h am u lco w y c h ty p u K, z a w ierająceg o h am o w an ia na su ch o i na m o k ro , w stan ie p ró ż
n y m i ład o w n y m , z p aram etram i h am o w ań p ełn y ch i ze zm n iejszo n y m i siłam i n acisk u k lo ck ó w . B ad an ia w y k o n y w a n o na stan o w isk ach n a leż ący ch do k o lei i na stan o w isk ach producentów ;
- P o lig o n o w e p o ró w n a w c z e b ad an ia h a m u lc o w e sk ład u p o ciąg u w y p o sażo n eg o w e w staw ki typu K je d n e g o gatu n k u , w w aru n k ach su ch y ch i w w aru n k ach zim o w y ch w S zw ecji (w 1999 r.);
- B adania w u jem n y ch tem p eratu rach na stan o w isk ach h am u lco w y c h p ro d u cen tó w (w latach 2000 i 2001);
- Próby stan o w isk o w e ze zw ięk szo n y m w y d atk iem w o d y (w 2001 roku);
- P o ró w n aw cze b ad an ia h am u lco w e z p o jed y n cz y m w ag o n em w y p o sażo n y m w k o m p o zy tow e w staw ki h a m u lc o w e ró żn y ch g atu n k ó w , na ro lk o w y m stan o w isk u h am u lco w y m w k o m o rze klim aty czn ej stacji badaw czej w W ied n iu , w w aru n k ach suchych w dodatniej tem p eratu rze, w w a ru n k ach such y ch w tem p eratu rze - 1 0 °C o raz z zaśn ie ż a n ie m p ar cie r
n ych w tem p eratu rze - 1 0 °C (w 2001 r. - z k ilk o m a g atu n k am i w staw ek K, a w 2003 r. - zc w staw k am i typu K i L L o raz ż e liw n y m i);
- U p ro szczo n e p ró b y h am u lco w e g ru p y 5 w a g o n ó w w y p o sażo n y ch w e w staw ki K d w óch g atu n k ó w , w w a ru n k ach zim o w y ch w S zw ecji (w 2002 r.);
100 A . O siak
- B ad an ia stan o w isk o w e sied m iu g a tu n k ó w w sta w e k K (jeden, ze sp iek ó w m etali, w o b y d w óch d łu g o ściach w sta w e k ) w ed łu g „ P ro g ram u zim o w eg o d la k o m p o zy to w y ch w sta w e k h am u lco w y c h ty p u K ” na stan o w isk ach k o lejo w y ch i n astęp n ie na stan o w isk ach p ro d u c e n tów , w latach 2002 i 2003.
W yżej w y m ien io n e, z a k ro jo n e na sz e ro k ą sk alę b ad an ia w sta w e k k o m p o zy to w y ch z m a te riałó w o rg an iczn y ch i sp iek an y ch , z sy m u la c ją w aru n k ó w zim o w y ch o ra z w w aru n k ach z i
m o w y ch u m o żliw iły w y se le k c jo n o w a n ie kilk u g atu n k ó w w staw ek do d alszy ch b ad ań i d o p ro w a d z iły do p o n iższy ch k o n k lu zji:
- P rzy o cen ie czy n n ik ó w w p ły w ający ch n a w łasn o ści h a m u lc o w e n a le ż y ro zró żn ić w aru n k i m o k re i w aru n k i zim ow e. W aru n k i m okre, w po stacie deszczu, nie w y w o łu ją zn acząceg o o b n iżen ia w sp ó łc z y n n ik a tarcia. W aru n k i zim o w e, c h arak tery zu jące się silnym i o p ad am i lotnego śn ieg u i tem p eratu ram i b lisk im i zeru o raz z a w iro w an iam i śn ieg u p rzy w y so k ich p ręd k o ściach h am o w an ia , sta n o w ią p rz y p a d e k ek strem aln y ;
- U jem n a tem p eratu ra o to c z e n ia nie p o w o d u je zn aczący ch zm ian w sp ó łc z y n n ik a tarcia;
- U d o w o d n io n o , że m o ż liw e je s t o siąg n ięcie zad o w alający ch w łasn o ści h am u lc o w y c h w w aru n k ach zim o w y ch , w h am o w an ia ch , p rz y k tó ry ch d o k o n u je się o ceny h am u lcó w w a g onów to w aro w y ch (100 i 120 k m /h ), n ie ty lk o z e w staw k am i k o m p o zy to w y m i ze sp ie ków p ro szk ó w m etali, ale tak że z m ateriałó w o rg an iczn y ch (jeden g atunek);
- W p rzy p ad k u h am o w ań słu żb o w y ch o raz h am o w ań z n iższy ch p ręd k o ści p rz y sto so w an iu m ateriałó w o rg an iczn y ch w p e w n y ch p rz y p a d k a c h n a le ż y liczy ć się z w y d łu żen ie m d róg h a m o w a n ia (naw et p o w y żej 50 % );
- W staw k i k o m p o zy to w e z e sp iek ó w m etali w cały m zak resie p ręd k o ści c h a ra k te ry z u ją się w zro stam i w łasn o ści c iern y ch w o b ecn o ści w ilg o ci o ra z śniegu - z a ch o w u jąc się w ię c p o d obnie ja k w staw k i żeliw n e i nie p o w in n y p o w o d o w ać żadnych p ro b lem ó w w w aru n k ach zim o w y ch ;
- W razie o b lo d zen ia p o w ierzch n i ciern y ch w staw ek należy sp o d ziew ać się p rzy p ad k ó w p o w ażn eg o w y d łu żen ia d ró g h am o w an ia , n ieza leżn ie od ro d zaju m ateriału ciern eg o . P o n iew aż p o w ierzch n ia k o ła w sp ó łp racu jąceg o ze w sta w k ą k o m p o z y to w ą je s t bard ziej g ład ka, p ręd k o ść lik w id acji w a rstw y lodu b ęd zie w tym p rzy p ad k u m n iejsza n iż przy uży ciu w staw ek żeliw nych;
- D o p u szczaln e w b ad an ia ch stan o w isk o w y ch spadki w sp ó łczy n n ik a tarcia na m o k ro (m a k sy m aln ie o ± 15 % od w arto ści w stan ie su ch y m [8]) sk u tk u ją d u żo w ięk szy m i w y d łu ż e n iam i długości d róg h a m o w a n ia w p o lig o n o w y ch b ad an ia ch h am u lco w y c h p o jazd ó w w w a ru n k ach zaśn ieżen ia. D lateg o w arto ści te p o w in n y w zo stać o g ran iczo n e - szczeg ó ln ie je ś li ch o d zi o do p u szczaln e o b n iżen ie w sp ó łczy n n ik a tarcia (p ro p o zy cja: -5 % / + 1 5 % ). D la prędkości p ró b do 80 k m /h m o żn a by d o p u ścić w ięk sze to leran cje w sp ó łczy n n ik a tarcia na m o k ro b ąd ź zasto so w ać inne w aru n k i zraszan ia pary ciernej;
- D o czasu u stalenia w karcie U IC 541 -4 p ro g ram u badań stan o w isk o w y ch , p o z w alająceg o ja k o ś c io w o o cen ić w łasn o ści zim o w e w yrobu, d la h o m o lo g acji no w eg o m ateriału p ro p o
nu je się u d o w ad n ian ie je g o w y starczający ch w łasn o ści ciern y ch w w aru n k ach zim o w y ch , na d ro d ze p ró b p o lig o n o w y ch b ą d ź w k o m o rze k lim aty czn ej;
- W p rzy szło ści p o w in n y b y ć h o m o lo g o w an e (d o p u szczo n e do n o rm aln ej ek sp lo atacji) j e dynie gatu n k i w staw ek sp ełn iające w y m ag an ia w e w szy stk ich w aru n k ach p o g odow ych;
- N a le ż y u trzy m ać k o n stru k c y jn ą rezerw ę h am o w n o ści w ag o n ó w z e w staw k am i K, o k re ślo n ą w „W y ty c zn y ch z asto so w an ia k o m p o zy to w y ch w staw ek h am u lco w y c h typu K ” [6], do czasu aż w szy stk ie u ży w an e w staw k i typu K b ę d ą m iały zad o w alające w łasn o ści w w a ru n k ach zim o w y ch ;
U w aru n k o w an ia tech n iczn e z a sto so w an ia k o m p o zy to w y ch w staw ek. 101
- W k ażd y m p rzy p ad k u u ż y w a n ia k o m p o zy to w y ch w staw ek h am u lco w y c h n ależ y p rz e strzegać zale cen ia K art U IC 4 1 0 i 4 2 1 , dotyczące ek sp lo atacji i obsługi h am u lcó w p n e u m aty czn y ch w zim ie.
4.5. P ró b y ek sp lo a ta cy jn e w sta w e k K
W 20 0 0 r. U IC d o p u ściło czaso w o , na 3 lala, do p rób ek sp lo atacy jn y ch w ru ch u R IV dw a gatunki w sta w e k K. C elem było ze b ra n ie d o św iad czeń o d n o śn ie do zach o w an ia się w staw ek K i kół w ró żn o ro d n y ch w aru n k ach e k sp lo atacy jn y ch , na po d staw ie szerszej b a z y d anych.
W ram ach czaso w eg o d o p u szczen ia do ruchu R IV w e w staw ki typu K w y p o sa ż o n o o k o ło 3500 w a g o n ó w p ry w atn y ch i kolei, n ato m iast szczeg ó ło w y m b a d a n io m ek sp lo atacy jn y m poddano 85 w ag o n ó w z sześciu kolei.
D o ty ch czaso w e d o św iad czen ia z trzyletniej ek sp lo atacji n ad zo ro w an ej k ilk u g atu n k ó w w staw ek (gatunki n ie sp ełn iające o czek iw ań w y co fy w an o z ek sp lo atacji, w p ro w a d z a ją c w ich m iejsce inne; p rzeb ieg i od o k o ło 30 tys. k m do 300 tys. km ; z a sto so w an ie g łó w n ie w ruchu m ieszanym ; k o n fig u ra c ja k lo ck ó w : 2 x B g i 2 x B gu) m o żn a po d su m o w ać ja k niżej:
W staw k i h a m u lco w e
- O d p o rn o ść na zu ży cie w sta w e k K je s t z n aczn ie w y ższa niż w staw ek z ż e liw a P10 (o d 1,7 do p o n ad 3 razy);
- R ó żn ice k o n stru k cy jn e h am u lcó w o raz w a ru n k ó w ek sp lo atacji w ag o n ó w p o w o d u ją d uże ro zrzu ty zu ż y c ia tego sam eg o w y ro b u . D alsze ró żn ice w y n ik a ją ze specyfiki d o cieran ia się różn y ch g atu n k ó w w staw ek na no w y ch alb o św ieżo p rzeto czo n y ch kołach;
- N ic stw ierd zo n o z n acząceg o w p ły w u na zu ży cie m ateriału w staw ek ró żn y ch k o n fig u racji k lo ck ó w h am u lco w y c h (2 x B g lub 2xB gu);
- Z w y jątk iem je d n e g o w y ro b u , w y łączo n eg o z b ad ań z pow o d u dużej ten d en c ji do tw o rze
nia w trąceń m etaliczn y ch , w szy stk ie p o zo stałe gatu n k i w staw ek p re zen to w ały zad o w a la ją ce w y n ik i p od w zg lęd em aw ary jn o ści;
- N iesp raw n o ści fu n k cjo n o w an ia h a m u lc a p n eu m aty czn eg o m o g ą p o w o d o w ać term iczn e u szk o d zen ia w staw ek h am u lco w y c h , w y m ag ają cy ch ich w y m ian y lub n aw et w y m ag ają
cych w y m ia n y koła;
- Ze w z g lę d u n a n ie d o s ta te c z n ą je s z c z e w ie d z e o d n o śn ie do o cen y u szk o d zeń w staw ek k o m p o zy to w y ch w y m ian a w sta w e k K o d b y w a się, zg o d n ie z d o ty ch cz aso w y m i kry teriam i o cen y zu ży cia i u szk o d zeń w staw ek żeliw n y c h , co często p o w o d u je ich p rz e d w c z e sn ą w y m ian ę, b e z o siąg n ięcia p o ten cjaln y ch g ra n ic zużycia.
K ola
- W szy stk ie k o la h am o w an e b ad an y m i w sta w k a m i K w y k a z u ją z w ięk szo n e zu ży cie p o w ierzch n i to czn ej, sk u tk u jące z w ięk szen iem w y so k o ści o b rzeża, o d 1,7 do 2,6 razy szy b szym n iż w p rzy p ad k u h am o w an ia w sta w k a m i żeliw n y m i;
- R ó żn ice w y p o sażen ia h a m u lco w e g o w ag o n ó w i w a ru n k ó w ek sp lo atacji m a ją zn aczący w pływ na zu ży cie tego sam e g o w yrobu;
- N ie stw ie rd z o n o w p ły w u typu k lo c k ó w h am u lco w y c h (jed n o - alb o d w u w staw k o w e) o raz typu k o ła na w ielk o ść zu ży cia kół;
- N ie zao b se rw o w a n o żadnej ró żn icy w ro zw o ju n ap rężeń w łasn y ch w k o łach h am o w an y ch w staw k am i k o m p o zy to w y m i w sto su n k u do kół h am o w an y ch w staw k am i z żeliw a;
102 A . O siak
- N ic stw ierd zo n o isto tn y ch ró żn ic o d n o śn ie do u szk o d zeń kól h am o w an y ch w staw k am i K w sto su n k u do w staw ek żeliw n y ch ;
- B rak n a d zw y czajn y ch u szk o d zeń w sta w e k (w y k ru szen ia, p ęk n ięc ia, w trącen ia m etaliczn e) b ą d ź k ó l (p ła sk ie m iejsca, w y k ru szen ia, n ad p ęk n ię cia term iczn e, p o w sta w a n ie żło b k ó w ) - z w y jątk iem je d n e g o g atu n k u w y co fan eg o z dalszej ek sp lo atacji;
- N iep ew n o ść o ce n y n iezn a n y ch d o ty ch cz as postaci zużycia i u szk o d zeń m o g ą zw ięk szy ć czasy p o sto ju w ag o n ó w ;
- D la o d tw o rzen ia p e łn eg o p ro filu k o ła h a m o w a n e g o w staw k am i k o m p o zy to w y m i k o n ie c z ne b ęd zie p ra w d o p o d o b n ie g łęb sze to cze n ie koła, co m o że p o w o d o w ać zm n ie jsz e n ie p rze
b ieg ó w do w y m ian y kół.
4 .6. O b cią żen ia term o m ech a n iczn e
W p o stęp o w an iu h o m o lo g acy jn y m k ó ł m o n o b lo k o w y ch , w ed łu g p ro ced u ry określonej w K a rc ie U IC 510-5 [7], sp raw d zan a je s t m .in . o d p o rn o ść k ó ł na o b c ią ż e n ia term o m ech an iczn e w w y n ik u h am o w an ia h am u lcam i k lo ck o w y m i. W pierw szej k o lejn o ści w y k o n u je się sta n o w isk o w e p ró b y h a m u lc o w e - 10 h am o w ań ciąg ły ch u trzy m u jący ch p ręd k o ść 60 k m /h w c z a sie 45 m in u t, z m o c ą z a le ż n ą od śre d n ic y k o la - i ty m sam y m d o p u szczaln y ch o b ciąż eń . H a
m o w an ia rea liz o w a n e s ą za p o m o c ą d w óch w sta w e k z żeliw a PIO , d łu g o ści 320 m m . M oce h am o w ań o d p o w ia d a ją n ajw ięk szy m m o co m w p rzy p ad k u aw arii h a m u lc a k lo ck o w eg o ze w staw k am i żeliw n y m i. D la k ó ł o śre d n ic y n o m in aln ej z zak resu 84 0 . ..1 0 0 0 m m je s t to m oc 50 kW . D o p u szczaln e o d k ształcen ia koła u stalo n o na m ak sy m aln ie + 3 m m /-l m m w stanie g o rący m o raz + l,5 m m /-0 ,5 m m w sta n ie zim n y m . D o p u szczaln y w z ro st n a p rę ż e ń w łasn y ch w w ień cu n o w eg o k o ła o k reślo n o m ak sy m aln ie n a + 2 0 0 M P a (ro zciąg an ie), a k o ła p rzeto czo n eg o na g ru b o ść d o p u szczaln eg o zu ży cia - m ak sy m aln ie + 275 M P a.
K o le jn e e ta p y o b e jm u ją b ad an ia stan o w isk o w e o d p o rn o ści k o ła n a p ro p ag ację p ęk n ięc ia o raz p ró b y h am o w ań ciąg ły ch na linii.
P o d czas h am o w an ia ciąg łeg o z m o c ą 50 kW , u trzy m u jąceg o p ręd k o ść 60 km /h w czasie 45 m in, w staw k i że liw n e u le g a ją zu ży ciu p rzy tem p eratu rze w ie ń c a k o ła n ie p rzek raczającej 750°C . W staw k i o d g ry w a ją w ięc ro lę „ b e zp ieczn ik ó w ” n ie p rz eciążając n ad m ie rn ie k ó ł (sp eł
n iający ch w y m a g a n ia K arty U IC 510 -5 ) - p o zio m n ap rężeń w łasn y ch sp o w o d o w a n y c h n ad zw y czajn y m i o b c ią ż e n ia m i te rm o m ech an iczn y m i (s p o w o d o w an y ch n iew y lu z o w a n ie m h a m u lca) nie p rzek racza p o zio m u n ap rężeń sp o w o d o w an y ch n o rm aln y m i h am o w an ia m i c ią g ły m i w y stęp u jący m i w ek sp lo atacji. N ie m a w ięc p o trzeb y w d ra ż a n ia żad n y ch szczeg ó ln y ch przep isó w u trz y m a n ia k ó l zg o d n y ch z K a rtą U IC 5 1 0 -5 , h am o w an y ch ż eliw n y m i w staw k am i h am u lco w y m i.
Ja k w y k azały b ad a n ia c ało p o c iąg o w e n a lin iach alp ejsk ich , p rzy sto so w an iu w staw ek k o m p o zy to w y ch typu K o b ciąż en ia term o m ech an iczn e kół w n o rm aln y ch h am o w an ia ch c ią głych n ic ró ż n ią się isto tn ie od o b ciąż eń w y w o ły w an y ch p rz e z w staw k i żeliw ne.
Jed n ak że, w p rzy p ad k u w y jątk o w y ch o bciążeń sp o w o d o w an y ch u szk o d zen iem ham ulca, zach o w an ie się pary ciern ej k o ło /w staw k i K je s t o d m ien n e. W rzeczy w isto ści, deg rad acja w sta w e k k o m p o z y to w y c h m o ż e nastąp ić, w z ale żn o ści od g a tu n k u m ateriału , p rzy te m p e ra tu rze w y ższej n iż w staw k i ż eliw n e j, a to ozn acza, że przy w y ższy ch o b ciąż en iach te rm o m e c h a n iczn y c h k ó ł (te m p e ra tu ry o d 700 °C do 9 50 °C n a g łęb o k o ści 9 m m p od p o w ie rz c h n ią to c z n ą k o ła i o d 4 5 0 °C do 700 °C w strefie p rzejścio w ej w ień ca w tarczę k o ła) - w ek strem a ln y ch p rzy p ad k ach to k o lo , a nic w staw k a, działa ja k b ezp ie czn ik .
W w y n ik u w w . k o n statacji u trzy m an o o b o w ią z e k n ad zo ru k ó ł w ek sp lo atacji, n ie z a le ż n ie od ich typu, w g w ym ag ań R IV i K arty U IC 5 1 0 -2 , ja k ró w n ież w p ro w ad zo n o o b o w iązek b a dania p o szczeg ó ln y ch g atu n k ó w w sta w e k p o d w z g lę d e m o b ciąż eń term o m ech an iczn y ch kół w g o p raco w an eg o p ro g ram u . W dalszej p ersp ek ty w ie gatu n k i w staw ek n ie sp ełn iające w w .
U w aru n k o w an ia tech n iczn e zasto so w an ia k o m p o zy to w y ch w staw ek . 103
w ym agań p o w in n y z o stać z a stąp io n e p rz e z gatu n k i n ie p rzeciążające kół. M a to na celu p o d niesienie b e zp ie czeń stw a i rezy g n ację z n ad zo ru kól w eksploatacji.
4.7. Z u ży cie kola i g eo m etria k on tak tu k ola z szyn ą
Z n aczn e zw ię k sz e n ie zu ż y c ia p o w ierzch n i to czn y c h k ół, h am o w an y ch w staw k am i typu K, pow oduje p rzy ro st w y so k o ści o b rzeża i p rzek ro czen ie p aram etró w g eo m etry czn y ch w y m ag a
nych dla b ezp ie czn ej w sp ó łp ra c y k o ła z szyną. Jak o śro d ek zap o b ie g aw czy p ro p o n o w an e je s t zasto so w an ie p ro filu k o ła z obrzeżem p o cien io n y m do ok. 30 m m , co m oże zró w n o w aży ć ww. n iek o rzy stn e z ja w isk o b e z sz k o d liw eg o w p ły w u na sp o k o jn o ść ja z d y . D o d efin ity w n eg o ustalenia p o z o sta je p o c ie n io n y p ro fil k o ła zale can y do w sp ó łp racy ze w staw k am i k o m p o zy towymi.
4.8. W p ły w w sta w ek k o m p o zy to w y ch na p rzy czep n o ść kól do szyn
P rzy uży ciu w sta w e k k o m p o zy to w y ch , szczeg ó ln ie z m ateriałó w o rg an iczn y ch , n astęp u je zm n iejszen ie m o żliw eg o d o w y k o rzy stan ia w sp ó łczy n n ik a p rzy czep n o ści kół do szyn. S kut
kuje to zw ięk szen iem zag ro żen ia w y stąp ien ia poślizgu kół p o d czas ham o w ań p ełn y ch w sto sunku do w staw ek żeliw n y c h , zw łaszcza w reżim ie „ S S ” .
W y m ag a n ia o d n o śn ie do sk u teczn o ści h am u lcó w w ag o n ó w p rz e k ła d a ją się na n astęp u jące zap o trzeb o w an ie d o ty czą ce w sp ó łczy n n ik ó w p rzy czep n o ści kół do szyn:
o W stanie p ró żn y m - 0 ,0 8 0 .. .0,092;
o W stan ic częścio w o zała d o w an y m - 0 ,0 8 0 .. .0 ,084;
o W stan ie ład o w n y m - 0 ,0 5 7 ...0 ,0 7 0 .
W ielo letn ie d o św iad czen ia p o kazują, ż e w sp ó łczy n n ik i ta rc ia to czn e g o kół p o szynach przy p ręd k o ściach 100... 120 km /h s ą rzędu:
o 0,12 - przy sto so w an iu w staw ek żeliw n y ch ;
o 0,1 0 - p rzy u ży w an iu w staw ek ze sp iek ó w p ro szk ó w m etali;
o 0,08 - p rzy sto so w an iu o rg an iczn y ch w staw ek h am u lco w y c h typu K.
Jak w id ać, przy zasto so w an iu w staw ek z m a te ria łó w o rg an iczn y ch d o p u szczaln y i w y m a
gany w sp ó łczy n n ik p rzy czep n o ści s ą tej sam ej w ielk o ści i brak je s t rezerw y. K ry ty czn e są przy tym sta n y „ p ró ż n y ” i „cz ę śc io w o z ała d o w an y ” . W stan ach ty ch niep rzek ro czen ie rze
czyw istej p rzy czep n o ści, i tym sam y m o g ran iczen ie n ieb ez p ieczeń stw a p o ślizg ó w kół, je s t m ożliw e je d y n ie p rzy zap ro jek to w an iu h a m u lcó w w doln y ch g ran icach w y m ag an y ch sk u teczności.
P o zy ty w n e d o św iad czen ia z n o w o b u d o w an y m i w ag o n am i ze w staw k am i K w y k azu ją, że m ożliw e je s t zm ieszczen ie się w zaw ężo n y ch gran icach . C ięższy m i zad an iam i b ę d ą ew en tu alne p rzeb u d o w y istn iejący ch w ag o n ó w to w aro w y ch pod k ątem z asto so w an ia w staw ek k o m pozytow ych typu K b ą d ź LL, m .in. ze w zg lęd u n a stan p rzek ład n i h am ulcow ej.
4.9. W p ły w p ro d u k tó w ściera n ia na o b w o d y torow e
Ja k stw ierd zo n o , za sto so w a n ie k o m p o z y to w y c h w staw ek h a m u lco w y c h m o że n eg aty w n ie w pływ ać n a b o c zn ik o w an ie o b w o d ó w to ro w y ch , i ty m sam y m na działanie u rząd zeń SRK . D latego ty m czaso w o w p ro w a d z o n o o b o w iązek b ad a n ia w staw ek p o d tym k ątem n a linii w e Francji, g d z ie w y stąp iły takie p ro b lem y . P o n ad to , p o d jęto p ra c e in w en tary zacy jn e e u ro p ej
