Politechnika Warszawska

Wydział Samochodów i Maszyn Roboczych

Instytut Maszyn Roboczych Ciężkich

Laboratorium Dźwignic

Ć

wiczenie D1

Pomiary toru jezdnego suwnicy bramowej

Wersja robocza

Tylko do użytku wewnętrznego SiMR PW

Opracowanie:

Dr inż. Artur Jankowiak

Warszawa 2010

Wszelkie prawa zastrzeżone

2

1. CEL ĆWICZENIA

Zasadniczym celem ćwiczenia jest zapoznanie studentów z wymaganiami, jakie

muszą spełniać jezdnie suwnic (na przykładzie suwnicy bramowej). W ćwiczeniu
studenci dokonają sprawdzenia wszystkich wymienionych przez normę PN-M-
45495:1995 [1] warunków dotyczących dokładności wykonania, posadowienia oraz
warunków zabudowy torów jezdnych.

2. WPROWADZENIE

Zgodnie z obecnymi wymaganiami tory jezdne mogą być wykonywane z

wykorzystaniem szyn dźwigowych (walcowane na gorąco ze stali niestopowej) [2] lub szyn
kolejowych normalnotorowych osadzonych na żelbetonowych podstawach. Dopuszcza się
także tory jezdne spawane z profili walcowanych (wykonywane z płaskich prętów stalowych
o przekrojach prostokątnych, prostokątnych ze ściętymi lub zaokrąglonymi narożami,
prostokątnych z wypukłą powierzchnią roboczą) [3].

Torem jezdnym suwnicy nazywa się układ dwóch szyn.

Wymagania stawiane torom jezdnym suwnic bramowych zgodnie z [1] przedstawiono

poniżej:

a) ogólne wymagania

- jeżeli zastosowano tory ze stykami to maksymalna szczelina pomiędzy odcinkami

szyn nie może przekraczać 2 [mm],

- jeżeli zastosowano tory spawane z profili walcowanych grupa natężenia pracy

suwnicy musi się mieścić w zakresie A1 – A4,

- szyny należy mocować za pomocą skręcania lub za pomocą połączeń ciernych,
- jeżeli w trakcie eksploatacji odchyłki zwiększą się i przekroczą 20 %

dopuszczalnych, to należy tory ustawić od nowa,

- końcowe odcinki torów powinny być zabezpieczone odbojami (zaleca się podatne).

b) dopuszczalne odchyłki torów jezdnych

- rozstaw szyn – mierzony pomiędzy osiami wzdłużnymi obu szyn. Przy mniejszych

rozpiętościach suwnic mierzony bezpośrednio miarą, przy większych
metodami geodezyjnymi.
Odchyłki: dla rozpiętości L ≤ 10 [m] ∆

1

= ± 3 [mm]

dla rozpiętości L ≥ 10 [m] ∆

1

= ± (3+0.25(L-10)) [mm]

- różnica poziomu główek szyn – mierzona jako odległość pionowa pomiędzy

płaszczyznami główek szyn. Pomiar można wykonać metodami
geodezyjnymi (jako różnicowy).

Odchyłki:

∆

2

= ± 10 [mm]

- odchylenie od teoretycznego poziomu główki szyny – mierzona na całej długości

toru jezdnego metodami geodezyjnymi.

Odchyłki:

∆

3

= ± 10 [mm]

- odchylenie osi szyny od prostej w płaszczyźnie poziomej – mierzona jako

odchylenie od teoretycznej osi toru.

Odchyłki:

∆

4

= ± 10 [mm]

- krzywizna w płaszczyźnie pionowej – mierzona na odcinku 2 m.

Odchyłki:

∆

5

= ± 2 [mm]

- krzywizna w płaszczyźnie poziomej – mierzona na odcinku 2 m.

Odchyłki:

∆

6

= ± 1 [mm]

- pochylenie poprzeczne szyn – mierzone jako różnica pionowa pomiędzy oboma

krańcami płaskiej części szyny w danym przekroju.

Odchyłki:

∆

7

= 5 [°/

oo

]

3

- wzajemne przesunięcie poziome w styku sąsiednich szyn

Odchyłki:

∆

8

≤ 2 [mm]

- wzajemne przesunięcie pionowe w styku sąsiednich szyn

Odchyłki:

∆

9

≤ 1 [mm]

3. WYKONANIE ĆWICZENIA

W ćwiczeniu wszelkie pomiary dokonywane są na torach jezdnych suwnicy bramowej

znajdującej się w laboratorium. Poniżej przedstawiono istotne dla przeprowadzenia
ć

wiczenia parametry suwnicy:

Typ suwnicy

- bramowa, jednodźwigarowa

Udźwig

- 2500 [kg]

Rozpiętość

- 4.52 [m]

Grupa natężenia pracy:
- suwnica

- A4

- mech. podnoszenia

- M6

- mech jazdy wciągnika - M6
- mech jazdy suwnicy

- M4

Typ szyny jezdnej

- profil walcowany, kwadratowy 50x50 [mm]

Długość toru

- 12.68 [m]

Rys. 1. – Plan sytuacyjny stanowiska.

Przebieg ćwiczenia:
• przygotowanie stanowiska

- ze względu na fakt, że w ramach ćwiczenia dostępny jest tor jezdny suwnicy

będącej w eksploatacji, sprawdzeniu poddany zostanie tor jezdny, ale z
wyłączeniem odcinka pozostającego pod czołownicami suwnicy. Tym samym w
czasie ćwiczenia suwnica powinna znajdować się w swoim skrajnym położeniu.

I

Szyna prawa

Szyna lewa

Suwnica

Stanowisko z koparką

Niwelator

Punkty pomiarowe

Punkty pomiarowe

Miejsce
styku szyny

Miejsce
styku szyny

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

T

4

Ze względów bezpieczeństwa należy sprawdzić czy suwnica jest wyłączona i
zabezpieczona (w szczególności należy sprawdzić czy wyłącznik główny
suwnicy jest w pozycji „0” a skrzynka wyłącznika jest zamknięta).

- należy sprawdzić czy na stanowisku nie ma obiektów, które utrudniałyby

pomiary i ewentualnie je usunąć. W razie potrzeby oczyścić szyny jezdne z
zanieczyszczeń.

• sprawdzenie wymagań ogólnych

- sprawdzenia należy dokonać w oparciu o pkt 2a niniejszej instrukcji.

• wyznaczenie punktów pomiarowych na szynach

- punkty, w których dokonywane są pomiary należy nanosić z wykorzystaniem

miary co 1[m] (rozpoczynając od początku szyn) na osi szyny. Dla celów
wykonania ćwiczenia zakłada się, że początki obu szyn toru suwnicy ustawione
są idealnie równo w stosunku do siebie.

• przygotowanie przyrządów pomiarowych do pracy

- wyznaczyć punkt, w którym umiejscowiony będzie niwelator w ćwiczeniu (punkt

I musi znajdować się w osi szyny),

- rozstawić niwelator, podwiesić pion do niwelatora, usytuować niwelator w

punkcie I w pewnej odległości (wymiar „a”) od końca szyny, wypoziomować,

- przygotować łatę niwelacyjną, przygotować i sprawdzić działanie nadajnika

laserowego.

• pomiar rozstawu szyn (Tab.1)

- w przypadku niewielkich rozpiętości (tak jak w badanym przypadku) pomiar

rozstawu szyn dokonywany jest taśmą stalową. W ćwiczeniu nie jest to jednak
możliwe ze względu na znajdujące się stanowisko z koparką i kanałem
glebowym, co uniemożliwia przeciągnięcie taśmy pomiędzy szynami na dużej
części długości torowiska. W ćwiczeniu pomiar zostanie dokonany metodą
geodezyjną. Zasadę pomiaru przedstawia rysunek 2.

Rys. 2. – Zasada pomiaru rozstawu szyn.

Do pomiaru konieczne jest zastosowanie niwelatora (bez nadajnika laserowego) i
pionu. Przebieg pomiaru:

- ustawić niwelator w punkcie I (odległość „a” od początku szyny lewej),

- ustawić pion idealnie nad punktem pomiarowym 1 na szynie lewej,

- operując obrotem niwelatora w poziomie znaleźć w krzyżu lunety
niwelatora nitkę pionu, odczytać i zapisać wskazanie kąta na podziałce,
- czynności powtórzyć dla punktów 2-9 na szynie lewej,
- ustawić pion idealnie nad punktem pomiarowym 1 na szynie prawej,

I

Szyna prawa

Szyna lewa

Niwelator

Punkty pomiarowe

a

l

1

l

2

α

1

α

2

1

2

5

- operując obrotem niwelatora w poziomie znaleźć w krzyżu lunety
niwelatora nitkę pionu i odczytać i zapisać wskazanie kąta na podziałce,
- czynności powtórzyć dla punktów 2-9 na szynie prawej,
- obliczyć rozpiętość pomiędzy odpowiednimi punktami szyny lewej i
prawej (L

i

= l

i

• tg α

i

), gdzie: l

i

= a + i [m]

• pomiar różnicy poziomu główek szyn, odchylenia od teoretycznego poziomu

główki szyny, krzywizny w płaszczyźnie pionowej na odcinku 2[m] (Tab.2).
- wszystkie wymienione w niniejszym punkcie wymagania można sprawdzić

wykonując jedną serię pomiarów z wykorzystaniem niwelatora z nadajnikiem
laserowym oraz łaty niwelacyjnej. Przebieg pomiaru:

- ustawić niwelator w punkcie I (odległość „a” od początku szyny lewej),

- ustawić łatę na początku szyny lewej (jest to teoretyczny poziom główek
szyn torowiska) – punkt T na rysunku 1,
- uruchomić nadajnik laserowy i sprawdzić, czy promień rzucany przez
nadajnik mieści się w obszarze dodatkowej, precyzyjnej podziałki
(dokładność do 0.5 mm) umocowanej na łacie. Jeżeli nie regulując
statywem podnieść lub opuścić oraz wypoziomować niwelator.
- odczytać i zapisać wynik pomiaru w punkcie „T”,
- ustawiając łatę w kolejnych punktach (1-9) na szynie lewej dokonywać
pomiaru,
- nie zmieniając pozycji niwelatora ustawiać łatę w punktach (1-9) na
szynie prawej i dokonując zmiany nastawy kąta niwelatora wykonać
pomiary,
- poszukiwane odchyłki można obliczyć jako odpowiednie różnice
wyników pomiarów.

• pomiar odchylenia osi szyny od prostej w płaszczyźnie poziomej oraz

krzywizny w płaszczyźnie poziomej na odcinku 2[m] (Tab.3).
- wymienione wymagania można sprawdzić rozpinając cienką linkę lub żyłkę

pomiędzy końcami szyn z wykorzystaniem podstawowych przyrządów
pomiarowych. Przebieg pomiaru:

- rozpiąć i naciągnąć linkę (żyłkę) pomiędzy końcami obu szyn,

- dokonać pomiaru odchylenia osi szyny od linki (żyłki) w punktach 1-9 na
obu szynach.

• pomiar pochylenia poprzecznego szyn (Tab.4).

- pomiaru pochylenia poprzecznego szyn można dokonać z wykorzystaniem

niewielkiej poziomnicy z zaznaczonym zakresem tolerancji. Przebieg pomiaru:

- na płaskiej, równej powierzchni wykorzystując klin mierniczy nanieść na
wskaźnik poziomnicy linie, których przekroczenie przez pęcherzyk
powietrza będzie oznaczać pochylenie poprzeczne toru większe niż
wymagane,
- dokonać oceny pochylenia poprzecznego w punktach 1-9 na obu szynach.

• pomiar wzajemnego przesunięcia na styku części szyn (Tab.5).

- pomiaru wzajemnego przesunięcia poziomego części szyn można dokonać z

wykorzystaniem podstawowych przyrządów pomiarowych. Przesunięcie
pionowe można zmierzyć z wykorzystaniem niwelatora. Przebieg pomiaru:

- w miejscu połączenia części szyn (po jednym połączeniu spawanym na
szynę), dokonać pomiaru odchylenia w położeniu poziomym osi główek
obu części,
- dokonać pomiaru odchylenia pionowego w punktach styku na obu
szynach (jako pomiar różnicowy dokonany na końcach stykających się
części szyn).

6

4. WYMAGANY ZAKRES WIADOMOŚCI OGÓLNYCH

- zagadnienie grup natężenia pracy (GNP) – idea, zasady podziału dźwignic na GNP,

- zagadnienie Hertza (współpraca dwóch ciał sprężystych) - rozwiązanie ogólne i dla
przypadku współpracy kół jezdnych i szyny,

- obciążenia dźwignic związane ze współpracą kół i torów jezdnych oraz sposoby ich
wyznaczania:

• siły pionowe ruchów torowych (przejazd przez próg, przejazd przez

szczelinę)

• siły poziome ruchów torowych (ukosowanie),

- zagadnienie współpracy koła jezdnego i szyny – zjawiska, rodzaje oporów jazdy.

5. LITERATURA

[1] PN-M-45495:1995 „Dźwignice – Tory jezdne suwnic półbramowych i bramowych –

wymagania”.

[2] PN-H-93410:1998 „Stal – szyny dźwignicowe”

[3] Pawlicki, K., „Elementy dźwignic”, PWN, Warszawa, 1982.

7

Załącznik1: Wyniki badań
Sprawdzenie wymagań ogólnych stawianych torom jezdnym suwnic bramowych:

Warunki spełnione: TAK

NIE

Tab. 1. - Pomiar rozpiętości.

Punkty (i = ...)

T

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Wymiar „l

i

”

L

Odczyt kąta
(niwelator)

P

Kąt α

i

Rozstaw rzecz. L

RZi

Rozstaw teoretycz. L

4520 [mm]

Odchyłka [mm]

Wymagania

± 3 [mm]

Spełnienie wymagań

Tab. 2. - Pomiar różnicy poziomu główek szyn, odchylenia od teoretycznego poziomu główki

szyny, krzywizny w płaszczyźnie pionowej na odcinku 2[m].

Punkty (i = ...)

T

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Teoret. poziom

główek szyn (T)

L

Odczyt

wysokości

z łaty

P

Różnica poziomu

główek szyn [mm]

Wymagania

± 10 [mm]

Spełnienie wymagań

L

Odchylenie od

teoretycznego

poziomu

główek szyn

P

Wymagania

± 10 [mm]

Spełnienie wymagań

L

Krzywizna w

płaszczyźnie

pionowej na

2[m]

P

Wymagania

± 2 [mm]

Spełnienie wymagań

8

Tab. 3. - Pomiar odchylenia osi szyny od prostej w płaszczyźnie poziomej oraz
krzywizny w płaszczyźnie poziomej na odcinku 2[m].

Punkty (i = ...)

T

1

2

3

4

5

6

7

8

9

L

Odchyłka
od osi
teoretycznej

P

Wymagania (cały

tor)

± 10 [mm]

L

Spełnienie
wymagań

P

Wymagania (na 2m)

± 1 [mm]

L

Spełnienie
wymagań

P

Tab. 4. - Pomiar pochylenia poprzecznego szyn

Punkty (i = ...)

T

1

2

3

4

5

6

7

8

9

L

Spełnienie
wymagań

P

Tab. 5. - Pomiar wzajemnego przesunięcia na styku części szyn

Spoina

Na lewej szynie

Na prawej szynie

Odchylenie poziome

Wymagania

≤

2 [mm]

Spełnienie wymagań

Odczyt wysokości z

łaty

Różnica wysokości

Wymagania

≤

1 [mm]

Spełnienie wymagań

Pola niezacienione należy zapełnić w trakcie ćwiczenia