Kaj pomeni proti-rahljanje v sistemu za pritrjevanje tirnic
Pri železniškem pritrdilnem sistemu popuščanje ni samo težava z navojem. Sistem ostane tesen, ko sponka ohranja svojo načrtovano vpenjalno silo na nogi tirnice, ko vijak ali rama zadržita svojo prednapetost in ko nobena komponenta ne popusti ali poči. Proti-inženiring zrahljanja torej zajema izbiro materiala sponk, toplotno obdelavo, navor vgradnje, zaščito pred korozijo in redne ponovne-preglede. Vpenjalna sila je edini merljivi pokazatelj, kako dobro sistem še vedno opravlja svoje delo, in se preverja s preskusnimi metodami, kot je merjenje vpenjalne sile EN 13146-7.
Osnova materiala: vzmetno jeklo 60Si2MnA
Večina kitajskih elastičnih sponk je izdelanih iz 60Si2MnA, katerega sestava po GB/T 1222 neposredno nadzoruje učinkovitost utrujenosti:
| Element | Razpon na GB/T 1222 | Vloga pri uspešnosti posnetka |
|---|---|---|
| Ogljik (C) | 0.56-0.64% | Trdnost in trdota; prenizka povzroči plastično deformacijo, previsoka poveča krhkost |
| Silicij (Si) | 1.50-2.00% | Glavni trdn{0}}ojačevalec raztopine, zvišuje mejo elastičnosti; nad 2,00 % padci varljivosti |
| Mangan (Mn) | 0.60-0.90% | Rafiniranost zrn in kaljivost, enotne mehanske lastnosti |
| Žveplo/fosfor | Vsak ne presega 0,025 % | Nečistoče; presežek tvori krhke vključke, ki zaradi utrujenosti semena razpokajo |
Ravnovesje med trdnostjo in žilavostjo v tem razredu je razlog, zakaj je zamenjalo navadno ogljikovo jeklo za sponke: mogoče ga je večkrat upogniti brez trajnega utrjevanja, vendar se upira širjenju razpok, ko nastane mikro-razpoka.
Okna za toplotno obdelavo
Standardna pot je kaljenje, ki mu sledi popuščanje pri-srednji temperaturi. Temperatura gašenja se vzdržuje blizu 850-880 C; višja od 880 C zgrobi avstenitno zrno in zmanjša udarno žilavost, prenizka temperatura pa pusti sponke premalo utrjene. Čas namakanja mora biti dovolj dolg za dokončanje transformacije, vendar dovolj kratek, da preprečimo razogljičenje površine. Medij za gašenje in njegova hitrost ohlajanja določata strukturo: prepočasno ohlajanje tvori perlit ali troostit s slabo elastičnostjo, medtem ko prehitro ohlajanje tvega nastanek razpok za gašenje, ki med uporabo hitro rastejo. Kaljenje se nato izvede pri 420-480 C: pod 420 C notranja napetost ostane visoka in sponka je krhka, nad 480 C trdota pade in vpenjalna sila pod obremenitvijo hitro oslabi. Po kaljenju mora sponka doseči trdoto v območju HRC 40-47 z mikrostrukturo vzmetnega jekla, ki ohranja elastičnost in žilavost.
Zahteve za vpenjalno silo glede na vrsto linije
Različne prometne razmere zahtevajo različno silo vpenjanja in določitev iste sponke povsod povzroči ohlapno kolotečino ali pospešeno obrabo:
| Vrsta črte | Tipična hitrost/obremenitev osi | Tipičen tip sponke | Vpenjalna sila |
|---|---|---|---|
| Že-hitra železnica | 300-350 km/h | Tip III (tip W2) | Ne manj kot 13 kN |
| Navadna linija | 80-160 km/h, do 21 t osi | Tip II | 8-10 kN |
| Vrv za-težki prevoz | Osna obremenitev nad 27 t, do 30 t | Posebna sponka-za težke prevoze | Ne manj kot 18 kN |
Delovanje z visoko-hitrostjo ustvarja visoko{1}}frekvenčne dinamične obremenitve-tirnice, zato mora sponka držati tirnico pred vzdolžnim in bočnim premikanjem brez ohlapnosti. Težke-vlečne vrvi ustvarjajo velike vlečne sile in bočne udarce, zato je zahtevana vpenjalna sila največja. Navadne proge potrebujejo le dovolj sile za osnovno omejitev tirnice; prekomerna sila tam poveča obrabo noge tirnice in sponke brez koristi.
Slabljenje vpenjalne sile: vzroki in spremljanje
Vpenjalna sila upada zaradi štirih razlogov. Utrujenost materiala je bistvena: ciklična obremenitev povzroči kopičenje plastike preko meje utrujenosti, kar zmanjša elastično okrevanje. Elastična relaksacija sčasoma počasi sprosti notranjo napetost, pri visoki temperaturi pa se pospeši, ker se pospeši atomska difuzija. Korozija in obraba skrčita del vponke in naredita kontaktne površine hrapave, najbolj na vlažnih, obalnih ali kemično onesnaženih območjih. Napake pri namestitvi, kot je slabo prileganje med prstom sponke in utorom ležaja tirnice ali nezadosten navor, povzročajo neenakomerno obremenitev in prezgodnjo lokalno utrujenost. Za spremljanje lahko ultrazvočno merjenje napetosti neposredno spremlja stanje napetosti sponke, senzorji premika na tirnici glede na izgubo zadrževanja zastavice praga in pregled geometrije tira ujame posledično spremembo profila in poravnave. Nadzorni ukrepi se začnejo pri nabavi: kvalificirano vzmetno jeklo, optimizirana toplotna obdelava, pravilen navor pri namestitvi in proti-korozijsko prevlečene sponke v agresivnih okoljih, čemur sledi načrtovani ponovni-navor in zamenjava oslabljenih sponk.
Površinska zaščita pred korozijo
Zaščita sponk proti koroziji je izbrana glede na okolje. Vroči-cink tvori 50-80 mikrometrsko cinkovo plast, je poceni in omogoča dolgo življenjsko dobo na suhih celinskih območjih, vendar v obalnem slanem pršilu cinkova plast elektrokemično korodira in njena življenjska doba se skrajša. prevleka iz cinkovih kosmičev (cink-aluminijeva lamelna prevleka) je debela 5-10 mikrometrov, prestane teste s slanim pršenjem nad 1000 ur in ustreza obalnim, vlažnim in kemično onesnaženim linijam; njegova trdota je nizka, zato se je treba izogibati poškodbam pri rokovanju. Cinkov difuzijski premaz ustvari plast cinkove-železove zlitine debeline 10-20 mikrometrov z močnim oprijemom in odpornostjo proti obrabi, ki je primerna za težke-vleke in zelo abrazivne pogoje, pri višjih stroških obdelave. Cinkove-aluminijeve prevleke dodajo aluminij za odpornost na visoke temperature in vremenske vplive ter prepuščajo slano prho nad 1500 ur, zaradi česar so odlična izbira za alpske, visokogorske in obalne ekstreme. Prevleke je treba izbrati skupaj z obremenitvijo sponke, ker krhke ali poškodovane prevleke delujejo kot jedra razpok.
pogosta vprašanja
V1: Kakšna je vloga ogljika v jeklu 60Si2MnA?Ogljik med 0,56 % in 0,64 % daje sponki moč in trdoto; premalo povzroči plastično deformacijo pod ciklično obremenitvijo, preveč poveča krhkost in zmanjša odpornost proti razpokam.
V2: Zakaj vrvi za-hitre in težke-vleke potrebujejo različno silo vpenjanja?Proge za-visoke hitrosti potrebujejo veliko silo za dinamično stabilnost pri 300-350 km/h, medtem ko proge za težki tovor potrebujejo največjo silo, da se uprejo vleki in bočnim silam pri obremenitvah osi 27–30 t; navadne linije uravnavajo zadrževanje proti obrabi.
V3: Kateri so glavni vzroki za zmanjšanje vpenjalne sile?Utrujenost materiala, elastična sprostitev pod dolgotrajnimi-obremenitvami, korozija in obraba v agresivnih okoljih ter napake pri namestitvi, kot je slabo prileganje utorov ali nezadosten navor.
V4: Kako se spremlja slabljenje vpenjalne sile?Ultrazvočno merjenje napetosti sponke, senzorji pomikov med tirnico in pragom ter geometrijski parametri tira so kombinirani, da se presodi, ali je zadrževanje še ustrezno.
V5: Kateri premaz je najboljši za obalne železniške proge?prevleka iz cinkovih kosmičev ali prevleka iz cinka-aluminija z odpornostjo na razprševanje soli nad 1000-1500 ur, saj vroč{3}}cink izgubi učinkovitost v-obalnih okoljih z razpršenostjo soli.