1. Konštrukčná úloha koľajnicového spoja
Koľajnicová spojovacia tyč, známa na mnohých trhoch ako spojka alebo spojovacia tyč, je pár oceľových tyčí inštalovaných na oboch stranách koľajnice a zovretých rybími skrutkami na spojenie dvoch susedných koncov koľajníc. V kĺbovej dráhe je spoj najslabším článkom jazdnej plochy: koľajnica je tam nesúvislá, takže spojnica musí obnoviť- mechanickú kontinuitu prenášaním ohybových momentov a šmykových síl cez rozhranie skrutiek.
Keď koleso prejde cez kĺb, tyč odoláva vertikálnemu vychýleniu, udržuje dva konce koľajníc zarovnané vo vertikálnej aj horizontálnej rovine a zabraňuje tomu, aby konce stúpali alebo bili. Pretože skrutkový spoj nemôže dosiahnuť rovnakú tuhosť ako zváraná koľajnica, spojová dráha je navrhnutá s dilatačnou medzerou typicky 6-10 mm medzi koncami koľajníc v miernom podnebí. Táto medzera umožňuje, aby sa koľajnice predlžovali a zmršťovali s teplotou, zatiaľ čo spojovacie tyče držia zarovnanie. Drážkované alebo oválne otvory pre skrutky v tyči umožňujú ďalších 5-15 mm kontrolovaného pozdĺžneho pohybu, a preto kĺbová koľaj zostáva štandardom na vedľajších tratiach, výhybkách, nájazdoch na mosty a dočasných opravách.
2. Materiály a výrobné normy
Kĺbové tyče sa bežne vyrábajú zo stredne{0}}uhlíkovej ocele, ako je C45 alebo C50 (45#/50# v čínskom systéme označovania), s typickým chemickým zložením uhlíka 0,42-0,50 %, mangánu 0,50-0,80 %, kremíka 0,17 %, chrómu 0,3 % a viac ako 0,37 % fosforu a síry každý obmedzený na 0,035 %. Toto zloženie vyvažuje pevnosť, opracovateľnosť a zvárateľnosť v teréne. Elastické (pružinové) podložky používané v niektorých aplikáciách ťažkej dopravy sú vyrobené z pružinovej ocele, ako je 60Si2Mn až GB/T 1222 alebo DIN 17221, ktorá poskytuje lepšiu odolnosť proti únave pri opakovanom ohýbaní.
Riadiace normy sa líšia v závislosti od trhu: UIC 864 sa vzťahuje na záchytné doštičky pre koľajnice Vignole v Európe; BS 47-1 špecifikuje podložky a skrutky pre britské železničné úseky; AREMA Manuál pre železničné inžinierstvo, kapitola 4, upravuje kĺby v Severnej Amerike; a čínske národné normy pokrývajú ekvivalentné profily pre 8-75 kg/m koľajníc. Rybárske skrutky a matice zodpovedajú triede vlastností ISO 898-1 8.8 alebo 10.9 a dodávajú sa s pružnými podložkami na udržanie predpätia pri vibráciách. Povrchová ochrana je zvyčajne žiarové zinkovanie podľa ISO 1461 alebo povlak zinkových vločiek s minimálnou hmotnosťou povlaku špecifikovanou pre pobrežné a vlhké prostredie.
3. Dizajnové prvky, ktoré určujú výkon kĺbov
Výkonu v teréne dominujú tri konštrukčné prvky:
Vzor skrutiek a dĺžka tyče: Najbežnejšie sú tyče so 4 otvormi 600-630 mm a tyče so 6 otvormi 800-914 mm. Viac skrutiek znamená rovnomernejšie rozloženie zaťaženia na stojinu koľajnice a nižšie kontaktné napätie; 6-dierové tyče sú preferované pre ťažšie časti koľajníc a vyššie zaťaženie náprav.
Geometria dier: štrbinové alebo predĺžené diery sa prispôsobujú tečeniu koľajnice a teplotným pohybom, čím zabraňujú strihaniu skrutiek pri pozdĺžnej sile.
Trecie rozhranie: kontaktná plocha tyče-na{1}}web v kombinácii s predpätím skrutky prenáša šmyk trením. Správny uťahovací moment skrutky je preto rovnako dôležitý ako samotná tyč; pre rybie skrutky M24 je typický montážny moment v rozsahu 300-400 N·m a doťahovanie je súčasťou bežnej údržby koľaje.
4. Typy kĺbových tyčí a typické aplikácie
| Typ | Typická aplikácia |
|---|---|
| Štandardná (obyčajná) kĺbová tyč | Spojenie rovnakých koľajových úsekov v koľaji s hladkým spojom; Verzie so 4 alebo 6 otvormi |
| Izolovaná spojovacia tyč | signalizácia a sledovanie{0}}sekcií okruhu; oceľové tyče s kompozitnými koncovými stĺpikmi alebo plnou epoxidovou izoláciou, elektrický odpor nad 10⁸ Ω |
| Kompromisná kĺbová tyč | Spojenie dvoch rôznych profilov koľajníc, napr. UIC 54 až UIC 60; každá strana je opracovaná tak, aby zodpovedala časti koľajnice |
| Vybočená (vydutá) kĺbová tyč | Dočasná oprava zlomených alebo prasknutých koľajníc; znížená časť udržuje jazdnú plochu súvislú |
| Lepená izolovaná spojovacia tyč | Izolované spoje s vysokou{0}}pevnosťou lepené štrukturálnym lepidlom pre väčšiu premávku |
5. Body výberu a inštalácie pre kupujúcich
Pri špecifikácii spojovacích tyčí pre projekt by tímy obstarávateľov mali overiť štyri body. Najprv prispôsobenie profilu: tyč musí byť opracovaná pre presný profil koľajnice (UIC 60, AREMA 115RE, BS 75R, 50 kg/m alebo 60 kg/m národné koľajnice), vrátane hrúbky stojiny a pozícií otvorov. Po druhé, materiál a tepelné spracovanie: potvrďte certifikáty o chemickom zložení a v prípade elastických tyčí tvrdosť 42-47 HRC a únavový výkon najmenej 5 miliónov cyklov. Po tretie, povrchová ochrana: špecifikujte galvanizáciu alebo povrchovú úpravu zinkových vločiek pre pobrežné, tunelové a odmrazovacie zóny. Po štvrté, príslušenstvo: rybie skrutky, matice, pružné podložky a izolačné komponenty musia pochádzať z rovnakej štandardnej rodiny, aby sa zaručilo zarovnanie otvorov a krútiaci moment.
Na mieste by mali byť skrutky uťahované postupne od stredového páru smerom von, skontrolované po prvom prejazde vlaku a zahrnuté do pravidelného kontrolného cyklu. Spojovacia tyč, ktorá vykazuje medzeru pod hlavou koľajnice, pruhy hrdze na otvoroch pre skrutky alebo schodík medzi koncami koľajnice, by sa mala okamžite vymeniť; opotrebovaná rybia skrutka so zníženým predpätím je častou príčinou odpaľovania spoja a následného poškodenia-konca koľajnice.
6. Bežné mylné predstavy o spoločnej dráhe
Častým predpokladom je, že súvisle zváraná koľajnica spôsobila, že styčníkové tyče sú zastarané. V skutočnosti sú skrutkové spoje nevyhnutné na výhybkách, izolovaných spojoch, záveroch mostov a dočasných opravách a veľké časti sekundárnej siete stále fungujú ako spojované koľaje. Ďalšou mylnou predstavou je, že hrubšia tyč má vždy lepší výkon; tyč sa musí zhodovať s geometriou koľajnice a nadrozmerné tyče koncentrujú napätie v nesprávnych bodoch. Nakoniec, kupujúci niekedy zaobchádzajú s kĺbovými tyčami ako s tovarom, ale kombinácia triedy ocele, tepelného spracovania, geometrie otvoru a povrchovej úpravy určuje, či spoj vydrží päť rokov alebo dvadsať. Špecifikácia podľa UIC 864, BS 47-1 alebo AREMA kapitola 4 s certifikovanými materiálmi je spoľahlivá cesta.
FAQ
Q1: Aký je rozdiel medzi rybou, spojovacou tyčou a spojovacou tyčou?
Sú to rôzne názvy pre ten istý komponent: oceľová tyč priskrutkovaná cez dva susedné konce koľajníc, aby ich spojila.
Otázka 2: Akú veľkú tepelnú rozťažnosť dokáže pokovovaný spoj pojať?
Dilatačná medzera medzi koncami koľajníc je normálne 6-10 mm v miernom podnebí a štrbinové otvory pre skrutky umožňujú ďalších 5-15 mm pozdĺžny pohyb.
Q3: Ktoré časti koľajníc možno spojiť pomocou štandardných spojovacích tyčí?
Štandardné lišty pokrývajú UIC 54/60, AREMA 115RE a 132-136RE, BS 75R/80A/90A/100A a národné koľajnice od 8 kg/m ľahkej koľajnice až po 75 kg/m ťažkej koľajnice.
Q4: Kedy by sa skrutkové spoje mali nahradiť zváranými spojmi?
Na hlavných tratiach s vysokou{0}}rýchlosťou a hustou{1}}premávkou sa uprednostňuje bleskové{2}}zváranie na tupo alebo termitové zváranie, pretože vylučuje spoj ako samostatné slabé miesto; skrutkové spoje sa zachovajú tam, kde je zváranie nepraktické, ako sú izolované spoje, výhybky a dočasné opravy.
Q5: Ako často by sa mali skrutky doťahovať?
Zvyčajne v pravidelnom intervale údržby - štvrťročne na sekundárnych tratiach alebo podľa traťového štandardu prevádzkovateľa - po prvom prejazde vlaku po inštalácii a ihneď, keď kontrola preukáže znížené predpätie.