BROUŠENÍ KOLEJNIC Jan Mandys

Broušení kolejnic je nejběžnějším způsobem odstranění těch vad kolejnic, které vzhledem ke svému charakteru nelze odstranit klasickými prostředky a metodami pro úpravu geometrické polohy. Broušením se tedy upravuje tzv. mikrogeometrie pojížděných ploch hlav kolejnic. DŮVODY BROUŠENÍ KOLEJNIC 1) Změna křivky příčného profilu hlavy kolejnice - tento jev má zásadní význam ve vzájemném geometrickém vztahu s jízdním obrysem kola a tím na výslednou vzájemnou interakci kola a kolejnice - negativně ovlivňuje pohyb dvojkolí v koleji zejména při vyšších rychlostech, stabilitu jízdy, chodové vlastnosti vozidla, bezpečnost proti vykolejení a rychlost opotřebení kol i kolejnic

2) Vady povrchu pojížděných ploch hlav kolejnic posuzované ve směru jízdy Tyto vady lze dále rozdělit: a) periodické vlnkovitost: Pravidelné za sebou jdoucí lesklé vyvýšeniny v intervalu 30-80mm. Vlnky vznikají hlavně tam, kde dochází k intenzivnímu brzdění nebo akceleraci. Jedna z řady hypotéz uvádí jako jednu hlavních příčin vznik tzv.kontaktní rezonanční vibrace, která vzniká kmitáním mezi koly a kolejnicemi, vlivem elasticity kotoučů kol. Dalším vlivem je materiál kolejnic.

Specifikace vlnkovitosti

Dosahují délky 80-300 mm a hlouby 0,1-1,2 mm. krátké vlny: Vyskytují se hlavně na vnitřním kolejnicového pásu v obloucích malého poloměru (pod R=600m). Skluzové síly, které v oblouku na dvojkolí působí, mohou způsobovat torzní vibraci nápravy. Ty mohou zpětně vyvolávat střídání valivého a skluzového pohybu. V okamžiku skluzu působí vnitřní kolo jako brusný prvek. Dosahují délky 80-300 mm a hlouby 0,1-1,2 mm. dlouhé vlny: Tyto vady jsou způsobeny při výrobě kolejnic nebo při jejich rovnání. Jsou ale zapříčiněny i pojížděním vozidel se stejnými parametry (hmotnost, vypružení,…) na určitém úseku trati. Dosahují délky 600-2300 mm a hlouby 0,5-4 mm. dlouhé vlny krátké vlny

b) neperiodické smyková místa: Jsou to vydroleniny a prohlubně, které vzniknou při prokluzování kol. povrchové trhlinky: Těsně pod povrchem hlavy kolejnice dochází k plastické deformaci materiálu, která vede ke vzniku mikrotrhlinek. Ty začínají na povrchu a směřují do hlavy kolejnice. odlupování: Pokud se trhlinky spojí, může se oddělit větší tříska z hlavy kolejnice. Projevuje se hlavně u kolejnic nižších jakostí. převalky a otřepy: Vznikají za provozu v případě přemáhání kolejnice. Materiál je vytlačován na boky hlavy kolejnice. vyjetí svary: Průběh tvrdosti pojížděné plochy není v oblasti svaru konstantní, takže vzniká prohlubeň až 1 mm hluboká. válcovací otřepky: Vznikají při výrobě kolejnic. Jsou to tenké šupinky, které zanechávají drobné jamky.

METODY ODSTRAŇOVÁNÍ VAD POJÍŽDĚNÉ PLOCHY 1) Použití brusných kotoučů podle metody SPENO Princip tvoří kruhové čelní brusné kotouče, které jsou přitlačovány pomocí pneumatického válce ke kolejnici (až 1,5 kN/kotouč). Každý kotouč tvoří spolu se svým pohonem tzv. brousící jednotku. Pokud jsou brousící jednotky uloženy v tuhém rámu (většinou po čtyřech) a mají-li možnost vychýlení jen 10-15° vzhledem ke kolejnici, hovoříme o rektifikačních jednotkách. Pokud je vychýlení možné o úhel až 90°, mluvíme o profilovacích jednotkách. Rektifikační jednotka Profilovací jednotka Možnosti profilování

a) Brousící vlaky: - například SPENO řad RR, TRR nebo typu URR 112 B Rektifikační nebo profilovací jednotky jsou umístěny pod rámem vozidla. Vozidla lze dělit na: a) Brousící vlaky: - například SPENO řad RR, TRR nebo typu URR 112 B - jsou sestaveny zpravidla z několika rekonstruovaných vozů - ve vozech jsou umístěny: generátor, sklady, dílny, ubytovací prostory SPENO URR 112 B - rektifikační jednotky (3, 4, 7, 8) - profilovací jednotky (1, 2, 9 ,10) - kontrolní a řídící vozidlo (1, 10)

b) Univerzální kompaktní stroje: - na rozdíl od brousících vlaků jsou zde všechny agregáty umístěny kompaktně v jednom vozidle, včetně motoru a generátoru - univerzálnost spočívá v tom, že mají rektifikační i profilovací jednotky - například SPENO URR 38 E/S

c) Speciální brousící stroje: - například SPENO RR 18 E - naftový motor (1), hydromechanická převodovka (2), kabina (3), střední vozík (4), koncové vozíky (5), zařízení pro postřik vodou (6)

2) Metoda pevných brusných kamenů Jde o 350 – 700 mm dlouhé kvádry, které jsou hydraulicky či pneumaticky přitlačovány ke koleji (5 – 7 kN). Brusného efektu je dosaženo současným klouzáním kamenů při jízdě vozidla. Kameny jsou chlazeny vodou – ta má odplavovat malá brusná zrna a třísky, snižovat tření a tím i tažnou sílu při pojezdu vozidla a ochlazovat kolejnice. Docílený brusný efekt se pohybuje v rozmezí 0,01 – 0,05 mm/jízdu, takže při obvyklých nerovnostech je třeba k jejich odstranění 12 – 50 přejetí. Brusné kameny jsou uloženy v tzv. brousícím vozíku nebo brousícím podvozku.

Brousící vozík s brusnými kameny - rám (1) - pojezd (2) - suporty (3) - brusné kameny (4) - clonící plechy (5) - přívod vody

Brousící podvozek s brusnými kameny - rám (1) - pojezd (2) - suporty (3) - brusné kameny (4) - krycí plechy (5) - přívod vody

Nevýhodou této metody je, že není možno provádět reprofilaci. Brousící vozy, které se skládají z těchto podvozků, se sestavují do brousících vlaků, současně se stejným počtem cisternových vozů. Takovéto brousící vlaky se používají především v zemích bývalého Sovětského svazu. Jejich přepravní rychlost je 80 km/h a brousit je možno za rychlosti 25 – 70 km/h. Nevýhodou této metody je, že není možno provádět reprofilaci. Sestavení brousících a cisternových vozů do brousících vlaků (1 - použití brousících vozíků mezi normálními podvozky čtyřnápravových vozů 2 – vozy s brousícími podvozky)

3) Použití vibračních brusných kamenů, metoda Plasser & Theurer Ke smýkání ve směru jízdy a ke svislému přítlaku se přidá vibrační pohyb ve vodorovním směru s frekvencí 2,5 – 3 Hz při amplitudě 100 mm. Tato metoda je nejvýhodnější z hlediska práce, vynaložení na 1 m kolejnicového pásu. Brousící vozidlo Plasser & Theurer GWM 220 - trakční vozidlo (1) -brousící stroj (2) -rám se šesti oscilujícími brusnými kameny (3) - přitlačovací hydraulický válec (5) - vibrátory (6)

4) Použití hoblovacích nožů, metoda Plasser & Theurer Jde o odebírání třísky z hlavy kolejnice hoblováním. K tomu jsou používány speciální hoblovací nože, uspořádané v různých úhlech ke svislé ose příčného řezu kolejnicí. Po reprofilaci pojížděné hrany (boku hlavy kolejnice) jsou za normálních podmínek nutné tři řezy (resp. přejezdy) s různě nastavenými hoblovacími noži. Pro reprofilaci pojížděné plochy jsou nutné 4 řezy (přejezdy). Touto metodou se dají odstraňovat i rozsáhlejší vady mikrogeometrie (například převalky). Za velmi účinou je považována kombinace hoblování a broušení, zejména při větším rozsahu vad mikrogeometrie kolejnic. Postup při reprofilaci boku hlavy kolejnice: - rovný nůž pod úhlem 45° - dvojice nožů (22,5° a 67,5°) - tvarový nůž

Postup při reprofilaci pojížděné plochy: - dvojice rovných nožů skloněných, ve třech roztečích - samostatný rovný nůž zhruba uprostřed pojížděné plochy Nastavení nožů při hoblování pojížděné plochy

REKAPITULACE Vady hlav kolejnic: 1) Změna přivky příčného profilu hlavy kolejnice 2) Vady povrchu pojížděných ploch hlav kolejnic posuzované ve směru jízdy 2.1. periodické – vlnkovitost, krátké vlny, dlouhé vlny 2.2. neperiodické – smyková místa, povrchové trhlinky, odlupování, převalky a otřepy, vyjeté svary, válcovací otřepky Metody odstraňování vad pojížděné plochy: 1) Použití brusných kotoučů podle metody SPENO 1.1. Brousící vlaky 1.2. Univerzální kompaktní stroje 1.3. Speciální brousicí stroje 2) Metoda pevných brusných kamenů 3) Použití vibračních brusných kamenů, metoda Plasser & Theurer 4) Použití hoblovacích nožů, metoda Plasser & Theurer

Použité zdroje Speciální vozidla a stroje pro práci na železničních tratích (1998) Mechanizácia traťového hospodárstva www.ceskatelevize.cz/porady/10079414954-svet-na-kolejich/208562220800003/2737-reportaze-ze-sveta-koleji/?prispevek=1144 http://www.zelpage.cz/clanky/pojednani-o-styku-kola-a-kolejnice?oddil=5 www.fce.vutbr.cz/zel/svoboda.r/vyuka/brouseni.ppt www.youtube.com/watch?v=7xfQQFtHlfY www.youtube.com/watch?v=PbZebCZLOOk