Joantele de Cale Ferată. Generalităţi [PDF]

Zitiervorschau

JOANTELE DE CALE FERATĂ. GENERALITĂŢI. CONDIŢII GENERALE DE ALCĂTUIRE A JOANTELOR. Joantele sunt dispozitive constructive prin care se realizează legarea şinelor între ele la capete, atâta timp cât ele nu sunt sudate cap la cap. Trebuie să asigure continuitatea: - feţelor de rulare cu un prag maxim de 1 mm în linie curentă şi pe liniile directe din staţii - feţelor de rulare cu un prag maxim de 2 mm pe restul liniilor din staţii - feţelor de ghidare fără praguri laterale Clasificarea joantelor se face după mai multe criterii: 1. modul de prelucrare a şinelor la capete se poate face în mai multe forme pentru asigurarea unei treceri cât mai line a materialului rulant de pe o şină pe alta. Astfel, capetele şinelor pot fi: a) tăiate total oblic în plan

b) tăiate parţial oblic în plan c) suprapuse pe verticală

S-a constatat că la toate tipurile de îmbinare se produce degradarea rapidă a capetelor şinelor şi de aceea, în prezent se foloseşte îmbinarea cea mai simplă la cere şinele sunt tăiate perpendicular pe axele longitudinale şi asigurarea continuităţii feţelor de rulare şi ghidare se face prin eclise. 2. după modul de rezemare a celor două capete de şină joantele pot fi: a) joante elastice (suspendate)

b) joante rigide (rezemate) placa pod

c) joante semirigide ( semirezemate) placa pod cu decupaje

Joantele suspendate sunt elastice, şocurile sunt mult reduse, dar momentul încovoietor în eclise sunt foarte mari, deci sunt necesare eclise puternice şi complicate ca formă. Prin apropierea celor două traverse de la joante – până la lipirea lor – momentele încovoietoare scad foarte mult, astfel că eclisele pot avea secţiuni mai reduse. Astfel, rigiditatea joantei creşte. În cazul rezemării capetelor şinei pe o placă pod fără decupaje montată pe două traverse joantive joanta este rigidă. Pentru asigurarea unei anumite elasticităţi a joantei rezemate, capetele şinei se dispun pe o placă pod cu decupaje sau pe două plăci simple montate pe două traverse joantive sau nu, capetele şinelor fiind în consolă permit mici deformaţii sub acţiunea încărcărilor verticale transmise de vehicule. Aceste joante sunt semielastice. 3. după poziţia relativă a joantelor de pe cele două fire a) joante la echer b) joante la eşicher c) joante fără nici o ordine

Joantele la echer la ambele fire sunt în aceeaşi secţiune normală pe axa căii – sau cu un decalaj de maximum 100 mm. Joantele la eşicher sunt cele la care joantele de pe un fir sunt la mijlocul şinelor de pe celălalt fir. Joantele la echer au următoarele avantaje: - mai puţine şocuri şi mai puţine oscilaţii ale materialului rulant - permite mecanizarea lucrărilor de cale prin confecţionarea de panouri prefabricate La curbele cu raze mici, pot fi folosite şi joantele la eşicher pentru a reduce posibilitatea producerii coturilor la joante deoarece şina opusă joantei nu permite deformarea capetelor şinelor la joante. 4. din punct de vedere al izolării electrice al celor două capete de şine sunt joante: - obişnuite - electroizolante Joantele obişnuite realizează doar continuizarea geometrică a capetelor şinelor. Joantele electroizolante se folosesc la staţiile centralizate şi pe liniile cu blocuri de linii automate. Pe lângă continuizarea geometrică se realizează şi izolarea electrică a capetelor şinelor pe cele două circuite de cale. 5. joantele de racordare se folosesc la legarea capetelor a două şine de tipuri sau cu uzuri diferite. Pentru ca o joantă să funcţioneze cât mai bine, trebuie să îndeplinească următoarele condiţii: - să asigure continuitatea feţelor laterale active ale şinelor fără praguri laterale - să asigure continuitatea feţelor de rulare, pragul maxim admis fiind de 1 mm pentru liniile curente şi cele directe din staţii şi 2 mm pe restul liniilor

- să permită deplasarea capetelor de şină în conformitate cu variaţiile de temperatură şi formarea rostului de dilataţie maxim corespunzător tipului de şină fără deformarea tijei bulonului orizontal - să permită circulaţia vehiculelor fără deformarea pronunţată a şinelor, astfel ca să asigure o circulaţie liniştită. Modulul de rezistenţă al celor două eclise trebuie să fie aproximativ egal cu cel al şinei - să asigure rezemarea umerilor ecliselor – părţile eclisei care vin în contact cu şina pe toată lungimea lor – numai pe umerii ciupercii şi pe talpă. Rezultă că forma ecliselor trebuie să corespundă formei şinei. Dacă eclisele ar rezema şi pe inima şinei, ar dispărea efectul de pană şi nu ar mai fi asigurate continuităţile feţelor de rulare - buloanele orizontale trebuiesc strânse puternic şi montate cu inele resort TIPURI DE JOANTE A. JOANTE ELASTICE (SUSPENDATE) Joantele suspendate se caracterizează prin faptul că traversele sunt montate la o anumită distanţă faţă de rostul joantei. Se foloseşte la şinele de tipurile 34,5 şi 42,8. Din cauza distanţei dintre traverse, eclisele sunt foarte puternic solicitate, deci necesită a avea momente de inerţie mari, motiv pentru care au forme destul de complicate – sub numele de cornieră şorţ. Eclisa exterioară are la partea superioară o nervură, care lipseşte la eclisa interioară pentru a permite contactului dintre buza bandajului roţii cu faţa de ghidare a şinei. Deoarece axele de inerţie ale celor două eclise nu sunt paralele cu direcţia forţelor preponderente, în acestea se produce încovoiere oblică şi apare fenomenul de torsiune. Pentru asamblarea joantelor se folosesc buloane orizontale tip „D” cu cap dreptunghiular şi piuliţe tip „A”. Sunt singurele joante la care nu se folosesc inele resort. Piuliţa tip „A” Bulon orizontal tip „D”

B. JOANTELE REZEMATE (RIGIDE) Joanta pentru şina tip 40 are eclise corniere care pe aripa verticală are 4 găuri pentru buloanele orizontale, iar pe aripa verticală are 3 găuri pentru traversele din lemn şi 2 găuri pentru traversele din beton.

şina tip 40 şurub DM 22 x 110

inel resort tip B 23

tirfon tip B2

piuliţa hexagonală

eclisa tip 40 placă tip 40

traversa din lemn

Rezemarea celor două capete de şină se face pe o placă pod. Aripa orizontală a eclisei joacă rol dublu: eclisă şi cleşte pentru fixarea şinelor de traverse. Eclisele sunt prinse în 4 buloane orizontale tip D M 22 -110. Pentru ca buloanele să nu se răsucească la strângerea piuliţei, în colţul eclisei este o nervură pe care reazemă capul bulonului. Pentru a împiedeca desfacerea piuliţei, se utilizează inelul resort tip B 23 care mai are rolul de a asigura apăsarea eclisei în lăcaşul ei chiar şi la profile uzate. La asamblarea joantei se strâng în primul rând buloanele orizontale şi numai apoi se prind şinele de traverse prin intermediul tirfoanelor. Buloanele orizontale se montează cu piuliţele în interior. Eclisele sunt supuse unor eforturi mult mai mici decât cele de la tipurile 34,5 şi 42,8, dar consumul de oţel este tot mare. Pentru creşterea traficului a fost necesară adoptarea de şine de tip, greutate şi moment de inerţie mai mare, deci cu înălţimea mai mare. Acest fapt a permis alegerea unor eclise cu înălţimea sporită, dar cu forma generală de platbandă. La şinele de tip 45 se folosesc eclisele tip platbandă cu câte 4 găuri ovale, cu buloane orizontale de tip CO M 22 – 112 cu capul rotund şi gâtul oval.

şina tip 45

inel resort tip B 23

eclisa tip 45

piuliţă hexagonală tip AM 22x23

bulon COM 22 - 125

tirfon tip B2 cleşte tip 45

placă pod tip 45 traversa din lemn

eclia tip 45 bulon orizontal tip COM 22 125

Buloanele orizontale se montează unul cu piuliţa în interior şi unul cu piuliţa în exteriorul căii. Buloanele dinspre rost se montează cu piuliţele spre interior. Rezemarea capetelor şinelor se face pe o placă pod care asigură o bună rezemare a acestora, dar cu inconvenientul joantelor rigide: la trecerea roţilor se produc şocuri care conduc un mers neliniştit. C. JOANTELE SEMIREZEMATE (SEMIELASTICE) La şinele de tipurile 49, 54E, 60 şi 65 se folosesc eclise platbande cu nervuri foarte asemănătoare între ele. Datorită înălţimii sporite, eclisa tip 65 se subţiază la mijloc, materialul concentrându-se spre extremităţi (ciuperca şi/sau talpa şinei) sporind modulul de rezistenţă „W” fără sporirea greutăţii. Nervurile din exterior servesc la fixarea capului bulonului orizontal, astfel ca la strângere / desfacere să nu se răsucească.

a

l c

b

d

şină tip 49

Tip şină 49 54 E

a 100 55

a

d

rm = rostul de montaj

şină tip 60 şi 65

b 165 200

rm

b

c 100 140

d 46 66

l 630 650

rm 8 8

60 65

75 79

165 220

şina tip 49

260

130 200

61 96

8 8

şina tip 54 E

260

260

260 340

min 5 şina tip 65

şina tip 60

260

610 798

260 min 5

260

260 420

Piuliţa tip „CM” Bulon orizontal tip PM

Fixarea capetelor şinelor tip 49 şi 60 se realizează pe plăci pod cu decupaje, iar la şinele tip 54 E şi 65 pe plăci simple aşezate pe traverse cu distanţe interax de 340 mm la şinele tip 54 E şi 420 mm la şinele tip 65. Joantele pot fi realizate în această alcătuire deoarece momentele de inerţie ale şinelor tip 54 E şi 65 sunt mult mai mari decât cele corespunzătoare ale şinelor tip 49 şi 60. Astfel, solicitările suplimentare pot fi preluate de către eclise simultan cu asigurarea unei circulaţii mai uniforme, mai comode şi mai liniştite. La calea pe traverse din beton pot fi realizate provizoriu şi joante fără plăci pod în cazul în care şinele urmează a fi sudate pentru realizarea căii fără joante. În aceste cazuri, distanţele între axele traverselor fiind de: - 260 mm la şinele tip 49 - 332 mm la şinele tip 54 E - 310 mm la şinele tip 60 - 420 mm la şinele tip 65 În cazul căii cu joante, (cale ne sudată), se reazemă şinele pe câte două traverse joantive din lemn, urmate de câte o traversă ajutătoare din lemn în ambele sensuri. Astfel, în cazul căii pe traverse din beton, la fiecare joantă vor fi câte 4 traverse din lemn.

Buloanele orizontale sunt de tipul PM cu cap pătrat, iar piuliţele de tip CM, hexagonale, cu câte o coroană circulară pe partea care este în contact cu inelul resort dublu. Buloanele orizontale pot fi montate atât cu piuliţele în interiorul căii cât şi în exteriorul căii, dar uzual spre interiorul căii pentru a putea fi vizionate uşor la revizia căii. JOANTELE ELECTRIOZOLANTE Pe liniile dotate cu bloc de linie automat (BLA), cât şi în staţiile centralizate, şinele pe lângă rolul de a asigura sustentaţia, propulsia şi ghidarea materialului rulant, este necesar ca anumite sectoare ale căii să fie izolante din punct de vedere electric, fapt ce impune introducerea joantelor izolante. Acestea pot fi în diferite soluţii tehnice şi constructive. Pe reţeaua de căi ferate din România, se folosesc următoarele tipuri de joante electroizolante: - joante electroizolante tip Weber - joante electroizolante cu eclise din lemn sau din lignofol - joante electroizolante lipite a. joante electroizolante tip Weber au fost foarte răspândite pe reţeaua de căi ferate din România 1 5

2

2 3 7

6

4 1 – şina de cale ferată

2 – eclisa din lemn

3 – colţar metalic

4 – covor electroizolant

5 – inel electroizolant

6 – cleşte

7 – bulon orizontal

Cele două şine (1) reazemă pe un colţar metalic (3) căptuşit la interior cu un covor electroizolant (4) care izolează talpa şinei de colţarul metalic. Eclisele (2) sunt din lemn sau din lignofol (placaj bachelitizat). Eclisa interioară (opusă colţarului metalic) este întărită cu două platbande metalice. Buloanele orizontale (7) sunt izolate faţă de şine cu inelele electroizolante (5). Prinderea şinelor de traverse se face prin prinderea colţarului direct pe traversă cu 2 tirfoane, iar pe partea opusă cu un cleşte special (6).

Între capetele celor două şine se dispune un profil confecţionat din material electroizolant din hârtie impregnată cu lac bachelitic. b. joante electroizolante din lignofol sunt larg utilizate atât pe reţeaua feroviară din România cât şi pe plan internaţional Cu toate că joantele tip Weber sunt robuste, se generalizează joantele electroizolante cu eclise din lignofol deoarece sunt mai simple, prezintă posibilităţi reduse de defectare, defectele se constată şi se remediază foarte uşor. Lignofolul este un furnir impregnat cu materiale polimerice şi vulcanizat. Eclisele din lignofol sunt bune izolatoare electrice, au un redus coeficient de absorbţie a apei, capacitate portantă pe traverse bine burate foarte bună, - din acest punct de vedere fiind chiar echivalente cu eclisele metalice. Deoarece cele două capete de şină reazemă pe traverse diferite, fără plăci pod, în eclisele de lignofol se produc solicitări mai mari decât în cele metalice. b. joante electroizolante lipite au o arie de utilizare din ce în ce mai extinsă,

luând în timp locul celorlalte tipuri de joante electroizolante. În România, se mai numesc şi „Joante tip Bănuţa”. Se utilizează în special pe calea fără joante, unde eforturile axiale din şine datorate variaţiilor de temperatură ar face imposibilă utilizarea joantelor electroizolante tip Weber sau cu eclise din lignofol fără panouri de cale tampon. 1 4

1 – şina de cale ferată 2 – eclisa metalică 3 – bulon orizontal cu inel resort şi piuliţă

2 3

5

4- material electroizolant de lipire a ecliselor de şine (răşină) rezistent la compresiune, şi cu coeficient de frecare mare 5 – inel electroizolant

Şinele sunt îmbrăcate cu o răşină electroizolantă (4) cu următoarele roluri: - asigură lipirea ecliselor (2) de şine (1) - are un coeficient de frecare mare necesar preluării eforturilor axiale din şine - asigură electroizolarea şinelor de eclise Eclisele metalice sunt similare celor clasice, cu deosebirea că sunt mai lungi având câte 6 găuri în loc de câte 4 găuri. Inelele electroizolante (5) au rolul electroizolării şinelor faţă de buloanele orizontale (3). Cele două capete de şină se aşează pe o placă pod cu material electroizolant pe jumătate din lungimea ei. Peste această placă pod, se montează plăcile simple pe care se montează capetele şinelor. Joantele tip Bănuţa prezintă avantajul că folosesc eclise metalice şi placă pod, ceea ce face ca întregul ansamblu al joantei să fie mai puternic, fiind similar joantelor clasice.

Joantele electroizolante lipite se execută şi se livrează sub formă de cupoane prefabricate de 15 m lungime, cu joanta electroizolantă la mijloc. JOANTELE DE RACORDARE De multe ori este necesar a se lega şine de tipuri diferite sau de acelaşi tip, dar cu uzuri diferite. Joantele de racordare trebuie să asigure: - continuitatea feţelor de ghidare fără praguri orizontale - continuitatea feţelor de rulare cu praguri de maximum 1 mm pentru liniile curente şi directe din staţii şi de maximum 2 mm pentru restul liniilor din staţii. Pe reţeaua de căi ferate din România sunt două metode de legarea a acestor şine la capete: - cu eclise de racordare - prin intermediul cupoanelor de tranziţie a. eclisele de racordare sunt realizate prin forjare şi prelucrări mecanice din eclisele tipului de şină mai mare de la rostul respectiv. Astfel, secţiunea eclisei se reduce şi în eclise se introduc eforturi iniţiale suplimentare ceea ce conduce la comportarea nesatisfăcătoare a acestora, rupându-se des. Această soluţie este cu atât mai dezavantajoasă cu cât diferenţele de profiluri de şină este mai mare. Această soluţie este larg utilizată la racordarea a două şine de acelaşi tip, dar cu uzuri diferite (o şină veche, uzată, cu o şină nouă, fără uzuri). eclisa şinei de tip mai mare în stare iniţială eclisa prelucrată prin forjare

eclisa prelucrată prin prelucrări mecanice (rabotare)

b. cupoanele de tranziţie (de racordare) sunt cele mai indicate pentru a lega între ele două şine cu profiluri (tipuri) diferite. Se realizează prin sudarea cap la cap a celor două cupoane de şină după efectuarea prelucrărilor mecanice, astfel ca să fie asigurate continuitatea feţelor de ghidare şi de rulare. Legarea cupoanelor de tranziţie de restul şinelor se face ca la joantele obişnuite.

continuitatea feţei de rulare continuitatea feţei de ghidare şina de tip mai mic şina de tip mai mare

180

şina tip 49

şina tip 65 160

149

sudură

107

90

180

şina tip 65

decupare inimă

închidere prin forjare şi sudare inimă 180

şina tip 65