Różne rodzaje zamocowania szyny

Oprócz wymienionych w II części artykułu decyzji jakie musi podjąć każdy projektant, przy projektowaniu torowisk dźwignic, uwzględniającej sposób podparcia szyny, musi on zdecydować o rodzaju jej zamocowania: sztywnym czy przesuwnym twardym, czy też przesuwnym sprężystym.

Zamocowanie sztywne

Zamocowanie sztywne charakteryzuje się nieruchomym przytwierdzeniem szyny do jej podłoża najczęściej poprzez jej przyspawanie. W czasach kiedy nie znano, nie stosowano tak szeroko technik spawania, mocowanie belek do szyny podsuwnicowej odbywało się poprzez przynitowanie stopy szyny do jej górnej powierzchni, stąd taki, a nie inny kształt powszechnie stosowanych szyn typu A wg DIN czy typu SD wg PN.

Szczególnym rozwiązaniem sztywnego mocowania szyn, powszechnie stosowanym, jest przyspawanie stalowego kęsa o przekroju prostokątnym do stalowej belki poddźwignicowej.

Rozwiązanie sztywnego mocowania szyn zaleca się stosować w przypadkach małych nacisków kół jezdnych dźwignic i małej grupy natężenia ich pracy, poniżej A4.

Zbyt duże obciążenia i częsta ich zmienność w przypadku sztywnego mocowania szyn bywa przyczyną wielu problemów związanych z eksploatacją torowiska.

Zamocowanie przesuwne twarde

Zamocowanie przesuwne twarde charakteryzuje się możliwością swobodnego przesuwania wzdłużnego szyn przy ograniczonych jej ruchach pionowych i bocznych.

Taką pracę szyny uzyskuje się poprzez mocowanie stopki szyny przy pomocy różnych rozwiązań konstrukcyjnych, w szczególności specjalnych dedykowanych klem usztywniających równocześnie boczne i pionowe położenie szyny, a w szczególności klem typu Gantrail.

Torowiska dźwignic Cz. III. Rozwiązania konstrukcyjne – różne rodzaje zamocowania

Rys. 1. Zamocowanie przesuwne sztywne szyny [1]

Rozwiązanie przesuwnego mocowania szyn zapewnia swobodę wydłużania i kurczenia się szyny pod wpływem zmian temperatury otoczenia, a także jej rozwalcowywania. Nie jest ono odporne na wpływy dynamicznych sił pojawiających się przy pracy dźwignicy, które przenoszą się na szynę, jej mocowanie i podłoże. Nie zapobiegają również znanemu zjawisku: uderzeniowej fali czołowej, jakie pojawia się przy toczących się kołach po szynie, powodując wygięcie szyny w kształcie sinusoidy.

Rys. 2. Podczas jazdy dźwignic po torze powstaje
tzw. czołowa fala uderzeniowa, powodująca wygięcie szyny w kształcie sinusoidy [2]

Ta niedoskonałość tego systemu mocowania dyskwalifikuje go do stosowania do dźwignic ciężkich i pracujących w dużej grupie natężenia pracy.

Zamocowanie przesuwne sprężyste

Zamocowanie przesuwne sprężyste charakteryzuje się elastycznym przesuwnym ułożeniem szyny na jej podłożu. Taki sposób mocowania szyny osiąga się poprzez zastosowanie specjalnych przekładek wibroizolacyjnych wkładanych pod stopę szyny oraz specjalnych klem przytrzymujących stopę szyny, np. system elastycznego mocowania szyn Gantrail.

Sprężyste przesuwne mocowanie szyn jest najkorzystniejszym sposobem ich mocowania do podłoża, eliminującym w maksymalnym stopniu szereg niekorzystnych zjawisk, jakie zachodzą podczas jazdy dźwignicy po torowisku. Ma korzystny wpływ nie tylko na samą konstrukcję podtorza, ale również pozytywnie wpływa na pracę samej dźwignicy.

Rys. 3. Zamocowanie przesuwne sprężyste szyny [3]

Rozwiązania konstrukcyjne – elastyczny system mocowania szyn GANTRAIL

Przesuwne systemy mocowania szyn dźwignicowych, o których wspomniano w cz. II cyklu, zostały zaprojektowane jako alternatywa dla mocowania sztywnego. Opracowano je tak, by maksymalnie ograniczyć oddziaływanie tych czynników generowanych przez pracę dźwignicy, które działają niszcząco zarówno na sama maszynę, jak i na jej torowisko. Zastosowanie elastycznego systemu mocowania szyny dźwignicowej pozwala zatem zminimalizować fizyczną degradację urządzenia i samego torowiska.

Na rynku dostępnych jest kilka gotowych rozwiązań, umozliwiających montaż torowiska w systemie przesuwnym, sprężystym bądź elastycznym. Jednym z najbardziej zaawansowanych jest elastyczny system mocowania szyn GANTRAIL, dostępny w ofercie Przedsiębiorstwa HAK Sp. z o.o. - dystrybutora brytyjskiej firmy Gantrail, wynalazcy oraz producenta elementów systemu.

Elastyczny system mocowania szyn GANTRAIL – zastosowanie

Elastyczny system mocowania szyn torowisk dźwignicowych został zaprojektowany z myślą o maksymalnym ograniczeniu oddziaływania inwazyjnych czynników powstających podczas pracy dźwignicy, a tym samym – zminimalizowaniu fizycznej degradacji zarówno urządzenia, jak i samego torowiska.

Konstrukcja systemu elastycznego mocowania szyn pozwala na wykonanie torowiska w tym systemie dla każdego urządzenia dźwignicowego, niezależnie od jego parametrów. Nadaje się do zastosowania na każdym istniejącym podłożu - betonowym, stalowym oraz z tłucznia - przy założeniu możliwości zastosowania blachy ślizgowej jako podstawy powstającej jezdni dźwignicowej. Zastosowanie znajduje przede wszystkim tam, gdzie mamy do czynienia z wiekszymi obciążeniami, sprawdza się jednak równiez w przypadku mniejszych udźwigów i mniejszych urządzeń. Specjalistyczny dobór elementów mocowania, poparty doświadczeniem i wiedzą techniczną oraz profesjonalny montaż w każdym przypadku przekłada się na dłuższą żywotność torowiska i poruszającej się po nim dźwignicy.

Torowisko w systemie elastycznym na podłożu betonowym
Fot. Przedsiębiorstwo HAK Sp. z o.o.

Torowisko w systemie elastycznym na podłożu stalowym
Fot. Przedsiębiorstwo HAK Sp. z o.o.

Części systemu elastycznego mocowania szyn

Elastyczny system mocowania szyn do podłoża składa się z dwóch zasadniczych elementów – klem mocujących oraz przekładek elastycznych. Części te zostały opracowane w sposób pozwalający na dobór zestawów kompatybilnych z wszystkimi typami szyn, występującymi praktycznie na całym świecie. Karty katalogowe poszczególnych klem zawieraja wszystkie informacje umozliwiające dobór klem do rodzaju zastosowanej szynu poddźwignicowej.

Prawidłowy montaż szyn dźwignicowych wymaga zachowania dokładnych tolerancji. W przypadku systemu elastycznego mocowania szyn jest to możliwe dzięki konstrukcji klem, pozwalającej na płynną poziomą regulację położenia szyny w wymaganych zakresach, a tym samym – precyzyjnie ustawienie szyny. Każda klema składa się z dwóch części – dolnej, przykręcanej z zastosowaniem odpowiedniej śruby (klemy przykręcane) bądź spawanej do podłoża (klemy spawane) oraz górnej, dociskającej szynę i zespalanej z częścią dolną sdpowiednią śrubą lub nakrętką. Częścią górnych klem są wulkanizowane noski elastomerowe, pełniące funkcję dociskania szyny do podłoża z zachowaniem możliwości ich pracy we wczesniej doprecyzowanych zakresach. Zastosowanie gumowego noska w funkcji elementu dociskowego zapobiega nadmiernym obciążeniom zmęczeniowym śrub mocujących, odkręcaniu sie nakrętek, a także - gwarantuje równomierny rozkład naprężeń pod stopą szyny. Kazda z klem ma właściwy dla swojego modelu zakres regulacji bocznej oraz stopień mozliwości dokręcenia śruby, a tym samym - dociśnięcie szyny do podłoża.

Przekładki elastyczne, umieszczane pod stopą szyny, to element dostępny w postaci ciągłych pasów stosowanych pod całą szyną bądź mniejszych elementów członowych, stosowanych pod szyną w miejscach jej mocowania do blachy ślizgowej. Użycie przekładek elastycznych redukuje naciski pojawiające się pomiędzy szyną a podłożem, normuje rozkład naprężeń pod stopą szyny, eliminuje tarcie pomiędzy szyną i podłożem, a także – minimalizuje problem nierówności podłoża na jego styku ze stopą szyny.

Przekładki ciągłe dostępne są również w wersji wzmocnionej taśmą stalową (przekładki Mark 7, Mark 8) oraz w wersji ze żłobkowaną powierzchnią (przekładki Mark 5, Mark 8 ). Pierwsze uzupełnienie zapewnia dużą sztywność boczną, drugie umożliwia dodatkową pracę przekładki podczas przejazdu dźwignicy, a tym samym – regulację sił obciążających torowisko.

Przekrój mocowania torowiska na podłożu betonowym
Rys. Przedsiębiorstwo HAK Sp. z o.o.

Przekrój mocowania torowiska na podłożu stalowym
Rys. Przedsiębiorstwo HAK Sp. z o.o

Remonty i modernizacje torowisk

Elastyczny system mocowania szyn to rozwiązanie, które warto uwzględnić nie tylko w przypadku budowy nowych torowisk, lecz również – gruntownych remontów bądź modernizacji torowisk już istniejących. Umożliwia to minimalizację problemów, które pojawiają się podczas eksploatacji torowisk mocowanych do podłoża w systemach sztywnych.

Jedną z takich sytuacji jest występowanie drgań suwnicy podczas jej pracy oraz pojawianie się uszkodzeń torowiska, wynikające z działania dużych sił nacisku oraz bocznych. To problemy częste przede wszystkim w przypadku intensywnie eksploatowanych urządzeń o dużym udźwigu z wysokiej grupy natężenia pracy. Sztywna konstrukcja suwnicy w połączeniu ze sztywnym mocowaniem torowiska tworzą zestaw, w którym drgania torowiska narastają ze względu na ciągłą pracę konstrukcji wsporczej torowiska, wynikającą z sił, jakie generują koła jezdne suwnicy na szynę jezdną. Siła nacisku, wywierana przez suwnicę na szynę jezdną, powoduje również jej fizyczne deformacje, szczególnie w miejscach łączeń jej odcinków. Rzadkością nie są też w takich sytuacjach pęknięcia spoin mocujących szynę z belką podtorza, które powstają pod wpływem sił generowanych podczas pracy obciążonej suwnicy.

Ekspertyza torowiska, poza wykonaniem jego rektyfikacji, wskazuje często na zalety jego modernizacji z zastosowaniem elastycznego systemu mocowania szyn. Użycie klem mocujących oraz przekładek elastomerowych pozwala na bardziej kontrolowane przenoszenie sił wywieranych przez koła dźwignicy, a tym samym – minimalizację drgań dynamicznych, wibracji oraz hałasu. Zmniejszenie drgań przekłada się na wyższą żywotność torowiska – elastyczne mocowanie pozwala na pracę szyny adekwatną do aktualnego obciążenia, chroniąc ją tym samym przed zniekształceniami oraz fizyczną degradacją zmęczeniową.

Montaż torowiska w elastycznym systemie mocowania szyn GANTRAIL.
Film: Przedsiębiorstwo HAK Sp. z o.o.