A cikk szerzője:

Horváth Róbert ügyvezető
H-Planer Mérnökiroda Kft.

Dr. Major Zoltán egyetemi adjunktus
Széchenyi István Egyetem, Győr

A vasúti sín-kerék kapcsolatban kialakuló sínfeszültségek vizsgálata

A sín-kerék érintkezési hely a gördülőállomány (gépészet) és a felépítmény (építőmérnök) szakterületek fontos találkozási területe. A vasútépítéssel, -üzemeltetéssel és -karbantartással foglalkozó szakemberek gyakran találkoznak különféle sínhibákkal. Ha erőtani számításokkal nem is foglalkoznak, ismerik a sín-kerék kapcsolatban kialakuló Hertz-féle érintkezési feszültség fogalmát. Cikkünkben példákkal alátámasztva bemutatjuk az érintkezési és a sínfejben ébredő nyírófeszültség jelenlegi számítási gyakorlatának hátterét és annak kritikáját, majd ezt követően tárgyaljuk a számítás pontos módját és alkalmazási lehetőségét. Végül kijelöljük a mérnöki gyakorlat számára fontos további kutatási irányokat.


Az érintkezési feszültség ismeretében Ponomarjov és szerzőtársai [4] arra a megállapításra jutottak, hogy acélanyagú érintkező testek esetén, ha az érintkezés elliptikus, akkor a sínfejben ébredő maximális nyírófeszültség értéke a féltengelyek arányától gyakorlatilag független és a 14. képlet szerint vehető számításba.
Ponomarjov és szerzőtársai [4] részletesen vizsgálták továbbá a felületen kialakuló nyírófeszültség értékét is. Ennek elemzése során viszont arra jutottak, hogy ennek értéke a körvonal ellipszis féltengelyeinek arányára érzékeny mennyiség, maximális értéke nem nagyobb, mint a 15. képlet szerinti érték, amely jóval kisebb, mint a sínfejen belül kialakuló érték, viszont nem elhanyagolható mértékű.
A felületen ébredő feszültségek vizsgálata esetén további megfontolások válnak szükségessé, ha figyelembe kívánjuk venni a sín és a kerék közötti súrlódás hatását.
A nyírófeszültség maximális értékének mélysége a futófelület alatt Georg Havlicek és szerzőtársainak cikke [6] alapján határozható meg a 16. képlet szerint, pontszerű érintkezés esetén. Ezt a képletet a korábbi jelöléseknek megfelelően átalakítottuk és a 17. képletet nyertük. A képletben a sín vizsgálata esetén a sín anyagára jellemző mechanikai paramétereket kell behelyettesíteni.
Megjegyzés:

  • A képlet nem veszi figyelembe a keréktalp lekerekítő ívének sugarát, így az eredmény közelítő értéknek tekinthető.

A bemutatott számítás alkalmas arra, hogy az igénybevételi oldalon megjelenő mennyiségeket számszerűsíteni tudjuk. Ahhoz, hogy az ellenállási oldalt is számszerűsíteni tudjuk, további szakirodalmi kutatást végeztünk, amelynek eredményeit a következő fejezetben foglaljuk össze.

Határértékek az érintkezési és nyírófeszültségek vizsgálatához

A gyakorlati feladatok megoldásához rendkívül kevés határérték áll rendelkezésre a Hertz-féle feszültség esetében. A Hegesztett szerkezetek [5] e fejezete foglalkozik a daruszerkezetek kérdéskörével. A fejezet szerzője, Massányi Károly a darupályasín fejszélességének számításához a 18. képlet szerinti értéket adja meg.


ahol:
σHm: a Hertz-feszültség megengedett értéke [N/mm2],
σB: a sín szakítószilárdsága [N/mm2].

Itt biztonsági tényezőt nem rendeltünk ehhez az értékhez, viszont a sínfej szükséges szélességének megválasztásakor n=3,3 értékű biztonsággal számolunk.
A nyírófeszültség határértékének számítása során szerencsésebb helyzettel találkozik a tervező, hiszen Esveld [2] is közöl határértéket, amelyet a 19. képlet szemléltet:
ahol:
τm: a nyírófeszültség megengedett értéke [N/mm2],
σB: a sín szakítószilárdsága [N/mm2].

A cikk folytatódik, lapozás:« Előző12345678Következő »

Irodalomjegyzék

  • [1] Lichtberger B. Track Compendium, Eurailpress Tetzlaff-Hestra GmbH & Co. KG, Hamburg, 2005
  • [2] Esveld C. Modern Railway Track. MRT-Productions, Zaltbommel, 2014.
  • [3] Dr. Kazinczy L. A kerék-sín között fellépő Hertz-féle érintkezési feszültség vizsgálata közúti vasúti felépítmények esetében. Műszaki Szemle, 2000, https://epa.oszk.hu/00000/00028/00005/pdf/musze_EPA00028_2000_09_10_012-016.pdf
  • [4] Ponomarjov SzD. Szilárdsági számítások a gépészetben – 3. kötet. Budapest: Műszaki Könyvkiadó; 1965.
  • [5] Faber G és munkatársai. Hegesztett szerkezetek. Budapest: Műszaki Könyvkiadó; 1964.
  • [6] Havlicek G, Kartnig G, Klapper G. Kombination von Eigenspannungen und betrieblichen Spannungen in einem Kranlaufrad – Combination of residual stresses and operational stresses in a crane wheel, https://www.logistics-journal.de/proceedings/2018/4751/havlicek%202018.pdf. Letöltve: 2023.04.30.
  • [7] Horváth R.Nagygépes karbantartási munkák tapasztalatai. XIX. Közlekedésfejlesztési és beruházási konferencia. Bükfürdő, 2018, https://vtl.ktenet.hu/download.php?edid=1865. Letöltve: 2023.04.30.
A teljes cikket megtalálja a folyóirat 2023 / 4. számában.
Ha szeretne rendszeresen hozzájutni a legfrisebb számokhoz, fizessen elő a folyóiratra.
A hozzászólások megtekintéséhez vagy új hozzászólás írásához be kell jelentkeznie!
Sínek Világa A Magyar Államvasútak Zrt. pálya és hídszakmai folyóirata
http://www.sinekvilaga.hu | ©