Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

SZÉCHENYI ISTVÁN EGYETEM MŰSZAKI TUDOMÁNYI KAR MAE 6. SZAKMAI SZEMINÁRIUM, CEGLÉD, 2012. 06. 06-08. ANYAGVIZSGÁLAT A GYAKORLATBAN METRÓ LEHORGONYZÓ CSAVAROK.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "SZÉCHENYI ISTVÁN EGYETEM MŰSZAKI TUDOMÁNYI KAR MAE 6. SZAKMAI SZEMINÁRIUM, CEGLÉD, 2012. 06. 06-08. ANYAGVIZSGÁLAT A GYAKORLATBAN METRÓ LEHORGONYZÓ CSAVAROK."— Előadás másolata:

1 SZÉCHENYI ISTVÁN EGYETEM MŰSZAKI TUDOMÁNYI KAR MAE 6. SZAKMAI SZEMINÁRIUM, CEGLÉD, ANYAGVIZSGÁLAT A GYAKORLATBAN METRÓ LEHORGONYZÓ CSAVAROK TÖRÉSI OKAINAK VIZSGÁLATA CSIZMAZIA FERENCNÉ - HORVÁT FERENC

2 A vonal első szakaszán 0,60 m hosszú magánaljakat betonoztak be az alagút fenékbetonjába. A 48,5 r. sínszálak talpa az aljak 30 mm mély csatornájában fekszik és egyedi szorítólemezzel, grower gyűrűkkel felszerelt csavarorsókkal rögzítették a magánaljba. A Metró I. típusú sínleerősítés az átépítés előtt 1. A RÉGI FELÉPÍTMÉNYSZERKEZET KIALAKÍTÁSA Hibajelenségek, már az üzemeltetési időszak elején is: - a magánaljak kilazulása a fenékbetonból és a környező monolit fenékbeton részek összetörede- zése, - a magánaljak vállrészeinek letörése, - a grower gyűrűk helyenként gyakori törése, - a csavarorsók törése.

3 2. AZ ÚJ SÍNLEERŐSÍTÉS Az átépítést kedvezőtlenül befolyásoló követelmények Metró I. leerősítés: a jelenlegi magánaljakat meg kell hagyni, melynek oka idő- és költségkímélés. Hátrány: sok geometriai és szerkezeti kötöttség, örökölt hibák. Nem volt lehetőség próbaüzemre! Az átépítés gazdaságossága szempontjából előnyösek azok a sínleerősítési megoldások, amelyek oldalirányú szabályozási megoldást is lehetővé tesznek. Ennek megkívánt legkisebb mértéke ± 3 mm. Excenteres szabályozhatóság

4 2. AZ ÚJ SÍNLEERŐSÍTÉS A beépült ORTEC Deltalager Metró I. sínleerősítés excenter Statikai modell!

5 Törött lehorgonyzó csavar és az alkatrészek 3. A LEHORGONYZÓ CSAVAROK TÖRÉSE 2005-ben a jobb vágányban, a – szelvények között épült át a pálya ORTEC Deltalager Metró I. leerősítésekkel. Üzembe helyezés: Három és fél hónap üzem után először elszórtan, majd gyorsuló ütemben lehorgonyzó csavar törések léptek fel.

6 Kisciklusú fáradást mutató töretek (2005. dec.) 3. A LEHORGONYZÓ CSAVAROK TÖRÉSE

7 Törési példa: szelvényben, a bal sínszál belső oldalán Excenter, erős belső menetnyom Konzol, excenter kopásnyomai Az excenterek furatpalástján a legtöbb esetben meglátszik a lehorgonyzó csavarok menetének lenyomata. Azonban nem teljesen körben, hanem csak a palást egy részén és nem is a palást teljes magasságában. Ebből arra lehet következtetni, hogy az excenter a lehorgonyzó csavarok tengelyéhez képest ferde helyzetű, azokra az erőket inkább pontszerűen, mint felület mentén adja át. 3. A LEHORGONYZÓ CSAVAROK TÖRÉSE

8 Az összes törések számának alakulása a jobb vágányban és között Utolsó rendelkezésre álló adat szerint ig összesen 360 db csavartörés történt.

9 3. A LEHORGONYZÓ CSAVAROK TÖRÉSE Az összes törések számának alakulása a jobb vágányban sínszálanként és között

10 A leerősítés működését számos körülmény befolyásol(hat)ja, amelyek közül a legfontosabbak az alábbiak: - az alkatrészek gyártási pontatlanságai, - a csavarorsó anyagminősége, - a keresztaljak fekvésének geometriai pontatlanságai: szomszédos aljak közötti magassági lép- cső, keresztalj vágánytengelyre merőleges és/vagy azzal párhuzamos irányú billenése, - a vágány fekvéshibái, - a sínszál (vízszintes, illetve függőleges síkú) ívbe hajlítása, - a magánalj konzoltalp alatti felületének egyenetlenségei, - a rugalmas sínkamra elemek rugalmassági tulajdonságának szórása, - az építési munka pontatlanságai (pl. konzol alátámasztási pontatlanságok, a bebetonozott tőcsa- var előírt hajlástól való eltérése), - a lehorgonyzó csavaranya meghúzási nyomatéka, - az építés közben az excenterek által a konzolgumikban előidézett egyenetlen mértékű előfeszí- tés, - az excenter beállítása (előfeszítés), a róla a csavarorsóra jutó igénybevétel, - az üzem közben történő feszítőerő csökkenés (anyacsavarok fellazulása), - a járműteher és annak dinamikus többletei (pl. fekvéshibák, vágány abszolút geometriája miatt bekövetkező többlet-igénybevételek), - a konzolok kismértékű elmozdulásai. 3. A LEHORGONYZÓ CSAVAROK TÖRÉSE

11 A törések helyeinek statisztikája Törés helyén a pályaszakasz geometriája Törés helye jobb sínszálbal sínszál egyenesíves (ívsugár)külső oldalbelső oldalkülső oldalbelső oldal 293 db67 db76 db110 db87 db84 db 81,39%18,61%21,11 %30,56 %24,17 %23,33 % A vizsgált pályaszakasznak mintegy 82%-a egyenes, 18%-a íves. 3. A LEHORGONYZÓ CSAVAROK TÖRÉSE

12 4. A LEHORGONYZÓ CSAVAROK VIZSGÁLATA Azonosító jelzés Szelvényszám és sínszál B.b B.b B.b B.b B.b B.b B.b B/J B.b B.b B.b BJB BJB B/B BJB BJB B/J BJB B/J B/J A csavarokon végzett vizsgálatok: kémiai összetétel meghatározása, Charpy-féle ütővizsgálat, keménységmérés, mikroszkópos vizsgálat Az MSZ EN ISO : 2000 kötőelem szabvány vonatkozó előírása a 8.8 minőség.

13 4. A LEHORGONYZÓ CSAVAROK VIZSGÁLATA Azonosító jelzés Ötvözők %-ban Anyagminőség CSiMnPSCr 1.0,3810,3060,701<0,01 0,373C35 2.0,4520,2930,6900,0110,0330,144C45 3.0,460,2880,6970,01230,0310,145C45 4.0,3980,2350,740<0,010,1171,09Cr3 5.0,3740,1420,841<0,010,01251,07Cr3 6.0,3620,2940,696<0,01 0,374C35 7.0,3850,2360,771<0,010,01181,10Cr3 8.0,4540,3020,6870,01500,03540,149C45 9.0,3770,1520,839<0,01 1,0937Cr4 10.0,4540,3400,5670,01040,01350,0895C ,4600,3300,689<0,010,02130,257C ,4810,2530,663<0,010,04300,151C ,4460,3580,657<0,010,3320,288C ,4600,3390,773<0,010,03840,135C ,3960,2440,719<0,010,01371,13Cr3 16.0,4370,3000,6810,01660,03530,149C ,4580,3070,778<0,010,03520,129C ,4310,3080,6780,01660,03500,149C ,3660,3200,691<0,01 0,384C ,4590,3060,778<0,010,03360,127C45 A lehorgonyzó csavarok kémiai összetétele Az összetétel alapján 5 féle anyagminőség fordult elő 20 db csavarból!

14 A lehorgonyzó csavarok szívóssága Azonosító jelzés Próbatest jele Próbatest mérete [mm x mm] KU (J) KCU (J/cm 2 ) 1. 9,9x4,74495,7 2.9,9x4,5552,5117, ,0x4,624,553,3 2.10,0x4,723,048, ,8x4,617,538,8 2.9,8x4,8524,050, ,9x4,856,012,0 2.10,0x5,06,212, ,6x4,6512,528,0 2.9,6x5,0512,525, ,0x4,5542,593,4 2.10,0x4,5542,092, ,0x4,757,515,8 2.10,0x4,8514,529, ,1x4,626,557,0 2.10,0x4,7526,054, ,7x4,712,527,4 2.9,7x5,07,515, ,6x4,912,225,9 2.9,6x4,7511,024, ,0x4,7540,084,2 2.10,0x4,8540,084, ,7x4,7517,036,9 2.9,85x4,824,051, ,1x5,145,087,4 2.10,1x4,6539,083, ,1x4,621,945,2 2.10,1x4,521,347, ,9x4,75,812,5 2.9,7x4,65,512, ,0x4,4518,240,9 2.10,0x4,724,552, ,0x4,921,844,5 2.9,9x4,921,043, ,8x5,0524,048,5 2.9,7x5123,552, ,7x5,048,5100,0 2.9,8x5,149,599, ,6x5,122,044,9 2.9,6x4,8524,652,8 Előírása a 8.8 minőség esetén 5 mm mély U bemetszésű próbatesteken: KCU min. 60 J/cm². A kiemelt csavarok esetében szívósságról nem beszélhetünk!

15 A lehorgonyzó csavarok hőkezeltsége KCU=25 KCU=40 KCU=105 KCU=12 Előírás: nemesítés

16 4. A LEHORGONYZÓ CSAVAROK VIZSGÁLATA A csavarok vizsgálatából levonható következtetések A kémiai összetétel alapján a vizsgált csavarok négyféle anyagminőségnek felelnek meg az MSZ EN szerint: C 35, C 45, Cr3 és 37Cr4 Ezekből elvileg gyártható 8.8 szilárdsági csoportba tartozó csavar, azonban ilyen átmérőnél (  24 mm) a C35, C45 összetétele nem biztosítja a megfelelő átedződő méretet. A Charpy-féle ütővizsgálat alapján a csavarok az 1, 6, 11, 13 és 19-es csavarok kivételével nem felelnek meg az MSZ EN előírásainak. Tehát a csavarok jelentős többsége ridegtörésre érzékeny az üzemi körülmények között. Meg kell jegyezni, hogy egy szerkezeti anyagnál, ha fárasztó igénybevétel érte, csökkenhet az ütőmunkája. A szövetszerkezet alapján csupán egyetlen csavar, a 11-es esetében nem kifogásolható a nemesítés. Megjegyezzük, hogy a kötőelemekre vonatkozó MSZ EN szabvány a 8.8. szilárdsági osztály esetében valamennyi alkalmazható anyagminőségre nemesítést ír elő.

17 Síntalp helytelen alátámasztása 5. A KIVITELEZÉS HIBÁI

18 Csökkent felületű, billenni tudó konzol alátámasztás Nagy oldalirányú síneltolás miatti rossz konzol alátámasztás 5. A KIVITELEZÉS HIBÁI

19 Az új előregyártott magánaljak geometriai minősége 5. A KIVITELEZÉS HIBÁI

20 Egymást követő magánaljak rossz fekvése (63+76 szelvény környezetében) Mindkét oldalon pontatlan az aljak magassági fekvése, az eltérés a megelőző és követő alj vonalától a külső oldalon 9 mm felfelé, a belsőn 17 mm lefelé. Az alj vágánytengelyre merőleges értelemben nagyon erősen „billent” helyzetben van bebetonozva. 5. A KIVITELEZÉS HIBÁI

21 6. LABORATÓRIUMI TERHELÉSI VIZSGÁLATOK A laboratóriumi terhelési vizsgálatok céljai: - tisztázni a szerkezet függőleges és ferde statikus erővel történő terhelése alatti viselkedését, - meghatározni, milyen síntalp-alátámasztást kell kialakítani ahhoz, hogy a konzolok közvetíté- sével a lehorgonyzó csavarokra túlzottan nagy igénybevétel ne jusson, - kimérni a lehorgonyzó csavarokban ébredő feszültségeket, kimutatva -- az excenter megfeszítésének, -- a csavaranya lehúzásának illetve fellazulásának, -- a rosszul pozicionált sínnek (oldalirányban elcsúsztatott konzol esete) hatását. A laboratóriumi terhelési vizsgálatok fajtái: - összesen 23 db eltérő terhelési eset - változók: -- terhelő erő: csak függőleges, illetve függőleges (V) és H = 0,4V vízszintes, -- terhelő erő helye: sínfej közép, illetve sínfej belső harmad belső széle, -- síntalp alátámasztása: normál illetve növelt vastagságú, -- konzoltalp alátámasztása: normál illetve növelt vastagságú, -- excenterek helyzete: szimmetrikus illetve eltérő elforgatások, -- csavaranyák meghúzási nyomatéka.

22 6. LABORATÓRIUMI TERHELÉSI VIZSGÁLATOK Laboratóriumi vizsgálat a lehorgonyzó csavar szárában ébredő feszültségváltozás meghatározására A felbélyegzett lehorgonyzó csavar A talperő meghatározására szolgáló mérőegység A lemélyített síntalpcsatorna A lehorgonyzó csavarok beállítása

23 A terhelési vizsgálatokhoz előkészített 1M magánalj A terheléshez előkészített szerelt szerkezet 6. LABORATÓRIUMI TERHELÉSI VIZSGÁLATOK

24 Terhelés ferde erővel A rosszabb helyzetű, külső oldali konzol felfekvése szerelt helyzetben A jobb helyzetű, külső oldali konzol felfekvése szerelt helyzetben 6. LABORATÓRIUMI TERHELÉSI VIZSGÁLATOK

25 A talp- és a konzolerő nagysága az excenterek állásának függvényében, 60 kN függőleges tehernél Az elfordítás nagyságának növelésével csökken a talperő, s növekszik a konzolokra jutó erő. Lehorgonyzó csavarok meghúzási nyomatéka 200 Nm.

26 6. LABORATÓRIUMI TERHELÉSI VIZSGÁLATOK A csavarfeszültségek nagysága az excenterek állása függvényében, 0 kN illetve 60 kN függőleges tehernél A csavarfeszültségek nagyságát akár terheletlen, akár terhelt a szerkezet, az excenterek állása határozza meg. A sínfej közepén működő függőleges terhelés ráadása elhanyagolható mértékben módosította a csavarokba szereléskor bevitt feszültségeket.

27 6. LABORATÓRIUMI TERHELÉSI VIZSGÁLATOK A csavarfeszültségek nagysága eltérő aszimmetrikus excenter állásoknál, 200 Nm illetve 100 Nm csavaranya meghúzási nyomatékoknál, függőleges teher nélkül Nagyon eltérő feszültségi állapotok hozhatók létre a csavarokban már szereléskor.

28 A csavarfeszültségek nagysága a síntalp alatti hézag függvényében, azonos excenter állásoknál, a sín terheletlen állapotában illetve 60 kN függőleges/24 kN vízszintes tehernél Bb = belső csavar belső oldal Bk = belső csavar külső oldal Kb = külső csavar belső oldal Kk = külső csavar külső oldal Már a sínszál terheletlen állapotában is, a 45 o -os excenter elfordításból és a 200 Nm-es meghúzási nyomatékból jelentős feszültség ébred a lehorgonyzó csavarban. 6. LABORATÓRIUMI TERHELÉSI VIZSGÁLATOK

29 A csavarfeszültségek nagysága eltérő aszimmetrikus excenter állásoknál, 200 Nm illetve 100 Nm csavaranya meghúzási nyomatékoknál, 60 kN függőleges/24 kN vízszintes tehernél Az excenter beállítása döntő hatással van a szereléssel létrehozott (még terheletlen) állapotban a csavarfeszültségekre. Ferde terhelésnél, szabálytalanul szerelt excenter és nagy oldalirányú erőkomponens esetén törésközeli állapotba is kerülhet a csavar. Bb = belső csavar belső oldal Bk = belső csavar külső oldal Kb = külső csavar belső oldal Kk = külső csavar külső oldal 6. LABORATÓRIUMI TERHELÉSI VIZSGÁLATOK

30 7. MEGÁLLAPÍTÁSOK ÉS KÖVETKEZTETÉSEK 3.) Az excenter nyomtávolság szabályozásra történő használata miatt járműteher nélkül is jelentős hajlítás érheti a lehorgonyzó csavarokat. 1.) A kényszerítő körülmények, a kivitelezés pontatlanságai miatt a leerősítés nem az elképzelt statikai modell szerint működik – a lehorgonyzó csavar hajlításnak is ki van téve. 2.) A nem megfelelő minőségű, több csavar esetében ötvözetlen, rosszul vagy egyáltalán nem nemesített csavarok nem rendelkeznek az igénybevételek elviseléséhez megfelelő anyagjellemzőkkel. A nemesítés hiánya az anyagot rideggé teszi. 4.) Ferde terhelésnél, szabálytalanul szerelt excenter és a járműteherből származó nagy oldalirányú erőkomponens esetén törésközeli állapotba is kerülhet a csavar. 5.) Az eredeti szerkezeti megoldás az üzemi igénybevételekre alulméretezett szerkezet.


Letölteni ppt "SZÉCHENYI ISTVÁN EGYETEM MŰSZAKI TUDOMÁNYI KAR MAE 6. SZAKMAI SZEMINÁRIUM, CEGLÉD, 2012. 06. 06-08. ANYAGVIZSGÁLAT A GYAKORLATBAN METRÓ LEHORGONYZÓ CSAVAROK."

Hasonló előadás


Google Hirdetések