Geneza

Złącza izolowane z zastosowaniem łubków z poliamidów

Problemy związane z utrzymaniem w sprawności eksploatacyjnej klasycznych złączy izolowanych, będących ważnym elementem obwodów torowych w systemie SRK, skłoniły autora tego zagadnienia do poszukiwań eliminujących dotychczasowe wady. Wadami było bardzo częste niszczenie izolacji podłużnej zakładanej na wcześniej frezowane łubki stalowe lub rozwiercanie otworów w szynach na tulejki izolujące śruby łubkowe. Wymagało to dużego nakładu prac przygotowawczych mechanicznych i utrzymaniowych przy kolejnych wymianach izolacji w złączach.

Informacja historyczna

W latach 1977 - 92 w Zakładzie Dróg Kolejowych Politechniki Śląskiej, a od 1987r w CNTK, poszukiwano krajowego rozwiązania problemu izolacji złączy dla szyn UIC60 i S49, którymi od początku kierował niżej podpisany. W pracach badawczych zaprezentowano projekt łubka z tworzywa na bazie poliamidów. Krajowym surowcem wyjściowym był kaprolaktam, polimer otrzymywany przez hydrolityczną polimeryzację; w postaci handlowej jako granulat. Przeprowadzono stosowne badania laboratoryjne i eksploatacyjne nowych złącz izolowanych łubkami wykonanymi z tarnamidu (Z.A. Tarnów), stąd pierwsza nazwa handlowa łubki tarnamidowe. Aby nie komplikować nazewnictwa przyjęto nazwę handlową łubki poliamidowe. Krajowe łubki w niczym nie ustępują zagranicznym. a nawet przewyższają niektóre parametry trwałości mechanicznej i rezystancji elektrycznej tych pierwszych i zdecydowanie, od 3 do 5-krotnie są trwalsze od złączy z frezowanych łubków stalowych eliminując wkładki izolacyjne podłużne i poprzeczne.

Wykonano w tym celu prace, przeprowadzono badania laboratoryjne, eksploatacyjne i porównawcze łubków wykonanych z alkamidu (CSD) i tarnamidu 6 produkowanego w Zakładach Azotowych w Tarnowie ze złączami z łubków i wykazano, że stalowe łubki frezowane można zastąpić . Wyniki były korzystne dla łubków krajowych. Ustalenia z tych prac badawczych pozwalały sądzić, że zastosowanie łubków z poliamidów poprawi trwałość złączy izolowanych i wydłuży ich żywotność 3-5 krotnie w stosunku do dotychczasowych. Ponadto fakt ten uprości montaż i wydatnie zmniejszy nakłady na utrzymanie. Pozwoli także wyeliminować dotychczasowe, zawodne konstrukcje złączy z łubków lignofolowych a także w znacznym stopniu również złączy z łubków stalowych frezowanych.

Ocena własności eksploatacyjnych łubków poliamidowych

Łubki poliamidowe zastosowane w złączach toru, były poddane badaniom statycznym i dynamicznym w celu określenia cech wytrzymałościowych oraz porównawczych z łubkami lignofolowymi i stalowymi frezowanymi. Badania wykazały: znacznie lepszą odkształcalność, mniejsze ugięcia złączy z „poliamidów”, nie dochodziło do złamań nawet w temp -20°C. Polepszenie wytrzymałości zmęczeniowej, zależnej od liczby cykli pulsatora można tłumaczyć, że przy niższych temperaturach poprawiają się własności mechaniczne, tj. zwiększa się sztywność i zmniejsza histereza łubków poliamidowych, Poprawę własności takich jak odporność udarowa, odporność karbowa i naprężenia zginające, uzyskuje się, jeśli wyrób z poliamidu przejdzie „aklimatyzację” w środowisku wilgotnym i osiągnie zawartość wody od 2- 4%.

Charakterystyka i walory złącz poliamidowych

Z przeprowadzonych wcześniejszych badań i po około 30-letnich doświadczeniach eksploatacyjnych można z całą powagą badacza i obserwatora stwierdzić, że złącza izolowane klasyczne, z łubkami poliamidowymi, mogą być stosowane w torach i rozjazdach kolejowych z szyn dowolnego typu, na podkładach drewnianych i betonowych, w odcinkach prostych i łukach o promieniach R ≥ 150 m. w następujących torach:

* głównych dodatkowych i stacyjnych linii magistralnych i pierwszorzędnych

* głównych i stacyjnych linii drugorzędnych i znaczenia miejscowego,

* na bocznicach PKP i kolei użytku niepublicznego.

Niektóre własności techniczno – eksploatacyjne złączy poliamidowych to:

• ponad 5-krotnie większa trwałość eksploatacyjna w porównaniu ze złączami klasycznymi z łubków stalowych i około 10-krotnie mniejsza awaryjność,

• znacznie prostszy i łatwiejszy montaż – mniejsza pracochłonność;

• wyeliminowanie z klasycznych złączy izolowanych elementów najbardziej narażonych na uszkodzenia, jak izolacja podłużna i tulejki na śruby łubkowe,

• wyeliminowanie konieczności frezowania łubków stalowych przez struganie płaszczyzn przylegania do szyny i powiększania otworów w szynach,

• pośredni wpływ na poprawę bezpieczeństwa ruchu pociągów w wyniku większej niezawodności eksploatacyjnej złączy,

• znaczna oszczędność stali, robocizny, a tym samym kosztów

Według ustaleń autora, od czasu jak wprowadzono decyzją Naczelnego Zarządu Utrzymania Kolei zarządzenie nr KD4e-722/73/92 z dnia 15.12.1992r dopuszczające stosowanie łubków tarnamidowych, obecnie powszechnie określanych mianem poliamidowych, na sieci PKP zabudowano około 200 tysięcy tych łubków w złączach izolowanych. W zasadzie przestał istnieć problem zawodności obwodów torowych z winy utrzymania, chyba że są stosowane archaiczne rozwiązania, a obserwacje potwierdzają, że jednak jeszcze są.

dr inż. Stanisław Zimnoch