Gdzie jest granica zużycia koła?

Martyn Janduła, Rynek-kolejowy.pl: Jakie stosuje się obecnie maszyny do obrabiania kół? I jak wygląda proces stosowania takich maszyn?

Rajmund Jarosz, kierownik sprzedaży w Rafamet: Generalnie na rynku możemy się zetknąć z kilkoma rodzajami obrabiarek przeznaczonych do reprofilowania koła kolejowego. Są to tokarki podtorowe, tokarki wolnostojące oraz linie technologiczne. Tokarki wolnostojące to maszyny napowierzchniowe, w których mamy do czynienia z wywiązanym, zdemontowanym zestawem kołowym z pojazdu szynowego. Mają one zastosowanie głównie w zakładach naprawczych taboru kolejowego lub zakładach świadczących usługi na rzecz kolei szeroko rozumianej czy też w firmach zajmujących się produkcją zestawów kołowych. W trakcie remontu, modernizacji lokomotywy czy też wagonu towarowego bądź pasażerskiego zachodzi konieczność demontażu wszystkich podzespołów jednostki poddanej naprawie, w tym także zestawu kołowego. Dlatego też, mając na uwadze powyższe uwarunkowania, najlepszym rozwiązaniem jest zastosowanie tokarki, która umożliwia obróbkę zestawu wywiązanego. A takimi właśnie są tokarki wolnostojące.

Czy w takim razie tokarka podtorowa sugeruje w nazwie jej umiejscowienie?

Jak sama nazwa wskazuje   „podtorowe” znaczy, że obrabiarki tego typu posadowione są na fundamencie wgłębnym, w linii torowiska na hali, ale w całości pod nim. Idea pracy tego typu obrabiarek polega na tym, że re-profilowanie kół jezdnych realizowane jest bez demontażu zestawu kołowego z pojazdu szynowego (lokomotywa, wagon, metro, tramwaj itp.). Z uwagi na fakt, iż w wielu przypadkach, zamiast całości pojazdu, naprawie podlega jedynie profil koła kolejowego, obrabiarki podtorowe pozwalają na skrócenie czasu wyłączenia z ruchu pojazdu. Nad obrabiarkę, po torze wjeżdża pojazd szynowy i zatrzymuje się pierwszą swoją osią w osi obrabiarki. W tym momencie rozpoczyna się proces obróbkowy. Maszyna „przejmuje” zestaw kołowy przeznaczony do re-profilowania i w pełnym cyklu automatycznym następuje jego obróbka. Następnie po zakończeniu procesu obróbkowego pierwszego zestawu – pierwszej osi, pojazd przemieszcza się względem maszyny o kolejną oś i cykl obróbkowy się powtarza. Po zakończeniu re-profilowania wszystkich osi pojazdu, pojazd ten wyjeżdża z hali i może udać się w następną trasę.

A ostatni typ?

Trzecią grupą obrabiarek, są obrabiarki pracujące w linii technologicznej. Oczywiście można wykorzystać, budując linię technologiczną do produkcji osi kolejowych lub też zestawów kołowych typowe obrabiarki. Niemniej jednak, specyfika linii technologicznych wymaga adaptacji większości stanowisk – gniazd obróbkowych - w celu spełnienia jej funkcji. Istotą linii produkcyjnej jest produkt finalny, stąd też nadrzędnym celem ze strony producenta linii jest wyposażenie linii w maszyny lub urządzenia specjalistyczne.

Wspomniał Pan, że tokarki podtorowe są rozwiązaniem doraźnym. Czy to znaczy, że koło musi częściej wracać na to urządzenie?

Zakres pracy na tokarce podtorowej jest identyczny jak na tokarce wolnostojącej. Niemniej jednak, mówiąc doraźnie nie miałem na myśli tymczasowy, a jedynie to, że tokarka podtorowa ma zastosowanie głównie w punktach obsługi, utrzymania taboru, gdzie tabor nie podlega naprawie, a jedynie przeglądowi. A jego jeden element – zestaw kołowy, a tak naprawdę powierzchnia toczna koła kolejowego – odtworzeniu do postaci pierwotnej. Po wykonaniu obróbki reprofilowania koła, pojazd może wyjechać w dalszą trasę. Częstość reprofilowania określają odpowiednie normy, które użytkownik taboru powinien przestrzegać. Stąd też kryterium częstości naprawy profilu jezdnego koła nie jest zależne od rodzaju tokarki, na której jest ono obrabiane, a tylko od jego stopnia zużycia oraz przejechanych kilometrów.

Przedstawił Pan pokrótce zasadę, jak działają takie tokarki. Jak jednak wygląda samo reprofilowanie koła?

Reprofilacja odbywa się metodą toczenia lub frezowania. W większości krajów na świecie jest preferowana pierwsza z podanych metod. Polega ona na tym, że obrabiany zestaw kołowy, zamocowany jest na maszynie w kłach oraz za pomocą specjalnych zabieraków – promieniowych bądź osiowych. W zależności od rodzaju kół, jest wprawiany w ruch obrotowy. Natomiast za pomocą odpowiednich noży tokarskich, usytuowanych na suportach – lewym i prawym – wykonujących tym samym ruch wzdłużny lub promieniowy względem osi maszyny i zestawu kołowego, zbierana jest odpowiedniej grubości warstwa skrawana. Grubość warstwy skrawanej zależy od stopnia zużycia koła. Dlatego czasami, po to by uzyskać wymaganą dokładność geometryczną profilu koła, operację odtworzenia profilu jezdnego należy przeprowadzić w kilku przejściach. Po to, by uzyskać wymaganą chropowatość na powierzchni tocznej koła, należy kontrolować i dobrać odpowiednie parametry skrawania. Proces reprofilowania koła zestawu kołowego realizowany jest w pełnym cyklu automatycznym – od załadunku i zamocowania zestawu, poprzez pomiar wstępny i końcowy profilu jezdnego, jego obróbkę w jednym lub kilku przejściach do odmocowania zestawu i opuszczenie go do pozycji wejściowej. Rola operatora obrabiarki sprowadza się jedynie do dostarczenia do maszyny i odprowadzenia zestawu kołowego na miejsce odkładcze po obróbce oraz obserwacji procesu skrawania w jego trakcie.

Jak długo trwa taki proces toczenia?

Trudno jednoznacznie odpowiedzieć na to pytanie. Bowiem czas obróbki zależny jest od wielu parametrów m.in. stopnia zużycia profilu jezdnego, wymaganej grubości warstwy skrawanej celem uzyskania odpowiedniej jakości powierzchni, rodzaju materiału obrabianego itp. Jak widać, łańcuch wzajemnych uzależnień, których wypadkową jest dopiero ostateczny czas obróbki, jest duży. Jednak, żeby nie pozostawić pytania bez odpowiedzi, zakładając średni stopień zużycia koła, jedno przejście w celu odtworzenia pełnego profilu jezdnego, przy odpowiedniej twardości stali, czas obróbki waha się w granicach 15-20 min. Oczywiście mówimy o obróbce jednoczesnej obydwu kół zestawu kołowego. Ale w skrajnych przypadkach czas ten może się istotnie wydłużyć.

Ile razy w ciągu swojego życia koło może być poddawane toczeniu?

Każde koło kolejowe ma pewną granicę zużycia. Jest ona nawet na niektórych kołach zaznaczana fizycznie, poprzez nacięcie specjalnego rowka, tzw. rowka granicznego zużycia, poniżej którego nie powinno pomniejszać się średnicy tocznej koła. Koło po osiągnięciu zużycia równego granicznemu podlega wymianie. Należy również pamiętać, że w eksplantacji są aktualnie, poza kołami monoblokowymi, koła obręczowane, gdzie również wymagana jest pewna minimalna grubość obręczy. Dokładne regulacje w tym zakresie określają normy branżowe.

Jak długo tokarka jest w stanie pracować? Żywotność jej liczy się w latach, czy raczej liczbą obróbek kół, które wykonała?

Generalnie obrabiarka może pracować bardzo długo. Mam na myśli nasze obrabiarki. Zakładamy, że cykl życia produktu firmy Rafamet wynosi, co najmniej 30 lat. Ale zdarzają się przypadki, z którymi osobiście się zetknąłem, i to wcale nie rzadko, że nasze obrabiarki mają już ponad 40 lat i ciągle pracują. Wymagają oczywiście liftingu, niemniej jednak ciągle są eksploatowane.