Tehnologija dinamičnega ujemanja napetosti in podaljšanja življenjske dobe zaradi utrujenosti za sisteme za pritrjevanje tirnic
Katera so temeljna načela načrtovanja za dinamično ujemanje napetosti sistemov za pritrjevanje tirov?
Dinamično prilagajanje napetosti sistemov za pritrditev tirov mora slediti načelu "prilagoditve gradienta togosti". Togost od tirnice do pragov bi se morala postopoma zmanjševati, to je togost elastičnega traku ＞ togost osnovne plošče ＞ togost pragov, kar tvori verigo prenosa blažene napetosti. Uklonska sila elastičnih trakov se mora ujemati z amplitudo nihanja tirnic. Za-železniške proge za visoke{3}}hitrosti mora biti upogibna sila elastičnih trakov večja ali enaka 10 kN, da se prepreči lezenje tirnice zaradi visoko-frekvenčnih vibracij. Navor pred{7}}privijanja vijakov mora biti natančno nadzorovan, da se zagotovi, da je območje nihanja napetosti manjše od ali enako ±15 % pod dinamičnimi obremenitvami, s čimer se prepreči zlom vijaka zaradi utrujenosti zaradi previsokega ali nezadostnega navora. Dinamično-razmerje statične togosti osnovnih plošč mora biti manjše ali enako 2,0, da se zagotovi učinkovita absorpcija energije tresljajev pri različnih hitrostih vožnje. Ujemanje napetosti celotnega sistema je treba preveriti s simulacijo končnih elementov, ki simulira delovne pogoje, kot so vožnja z visoko-hitrostjo in težki-prevoz tovora, da se zagotovi, da je napetost vsake komponente znotraj dovoljenega območja.
Kakšna je shema optimizacije materiala za izboljšanje življenjske dobe proti utrujenosti-železniških pritrdilnih sistemov?
Elastični trakovi pritrdilnih sistemov-železnic za visoke hitrosti morajo biti izdelani iz legiranega jekla 60Si2CrVA. Ta material ima natezno trdnost večjo ali enako 1375MPa in mejo tečenja večjo ali enako 1225MPa, z več kot 6-milijonkratno življenjsko dobo ob utrujenosti, kar daleč presega običajno vzmetno jeklo. Vijaki so izdelani iz legiranega jekla z visoko{9}}trdnostjo 40CrNiMoA, ki ima odlične celovite mehanske lastnosti po kaljenju in popuščanju, njegova odpornost proti utrujenosti pa je za 25 % višja kot pri 40Cr. Izolacijske osnovne plošče so narejene iz čistega nitrilnega kavčuka, ki so ji dodana sredstva proti-staranju in ojačevalci, s stopnjo ohranjanja elastičnosti, ki je večja ali enaka 80 % v 5 letih uporabe, pri čemer se izogiba pretirani elastični oslabljenosti. Tlačne plošče so izdelane iz nizko legiranega jekla Q355B in podvržene površinskemu strjevanju, da se odpravi koncentracija površinske napetosti in izboljša odpornost proti utrujenosti. Materiali vseh dodatkov morajo opraviti-testiranje tretjih oseb, da se zagotovi, da kemična sestava in mehanske lastnosti ustrezajo posebnim standardom za-hitre železnice, nekvalificirani materiali pa so strogo prepovedani.
Kakšni so strukturni ukrepi za izboljšanje odpornosti proti utrujenosti pritrdilnih sistemov na progah za-težki tovorni promet?
Elastični trakovi težkih-tovornih prog morajo imeti odebeljeno zasnovo, s-debelino preseka, povečano za 15 %, izboljšanje odpornosti proti deformacijam in stabilnost elastičnih trakov pri uklonu ter nadzor obsega nihanja sile uklona na manj kot ali enako ±8 %. Luknje za vijake imajo zasnovo z vgreznjeno glavo, da se prepreči tog stik med glavami vijakov in tlačnimi ploščami, kar zmanjša točke koncentracije napetosti. Osnovne plošče imajo dvo-slojno kompozitno strukturo, pri čemer je zgornja plast obrabno-odporen poliuretan, spodnja plast pa visoko-elastična guma, kar uravnoteži odpornost proti obrabi in funkcije blaženja udarcev ter podaljšuje življenjsko dobo osnovnih plošč. Ribje plošče sprejmejo zasnovo prehoda v loku, ki zmanjša koeficient koncentracije napetosti na spojih za 30 %, da se prepreči zlom sklepov. Namestitveni razmik pritrdilnega sistema je skrajšan na 600 mm, 200 mm manj kot pri običajnih železniških progah, s čimer se razprši pritisk težkih bremen na en komplet dodatkov.
Kakšne so metode odkrivanja in standardi presoje za življenjsko dobo pritrdilnih sistemov proti utrujenosti?
Za odkrivanje življenjske dobe elastičnih trakov v pritrdilnih sistemih bi morali uporabljati visokofrekvenčne-stroje za preskušanje utrujenosti s frekvenco obremenitve 50 Hz, ki simulirajo frekvenco tresljajev tirnic. Opravljen test pomeni, da po 5 milijonih obremenitvenih ciklov ni zloma. Preskušanje utrujenosti vijakov uporablja vrtljive stroje za preskušanje utrujenosti pri upogibanju z razmerjem napetosti 0,1 in uspešno opravljen preskus pomeni, da je število ciklov do zloma večje ali enako 2×10⁶-krat. Pri testiranju na utrujenost osnovne plošče se uporabljajo stroji za dinamično kompresijsko testiranje, ki se ciklično obremenjujejo pod dinamično obremenitvijo ±5 kN 1 milijon-krat, uspešno opravljen preskus pa pomeni, da je stopnja obnovitve elastične deformacije večja ali enaka 95 %. Preskušanje utrujenosti na nivoju-sistema je treba izvajati na preskusnih odsekih tirov, ki simulirajo prehod 350 km/h visoko{15}}hitrih železnic ali 10.000-tonskih težkih vlakov. Uspešen preizkus pomeni, da nobena komponenta po neprekinjenem delovanju 1000 ur ni zrahljana ali deformirana. Rezultati preskusov morajo oblikovati podrobno poročilo kot osnovo za sprejem izdelka in inženirsko uporabo.
Kakšne so strategije zgodnjega opozarjanja in vzdrževanja za odpoved pritrdilnih sistemov zaradi utrujenosti?
Zgodnje opozorilo o okvarah pritrdilnih sistemov zaradi utrujenosti bi moralo vzpostaviti spletni nadzorni sistem, ki uporablja senzorje za-sprotno spremljanje parametrov, kot so navor vijakov, deformacija elastičnega traku in napetost osnovne plošče, ter samodejno sproži alarm, ko nihanja parametrov presežejo prag. Pri dnevnih pregledih je treba mesečno vzorčiti elastičnost elastičnih trakov s posebnimi orodji za merjenje sile uklona in jih takoj zamenjati, ko sila uklona pade za več kot ali enako 15 %. Navor vijakov je treba preveriti vsako četrtletje. Če je oslabitev navora večja ali enaka 10 %, pravočasno ponovno privijte vijake in jih zamenjajte z novimi, če standarda po ponovnem privijanju ni mogoče doseči. Stopnjo obrabe osnovnih plošč je treba pregledati vsako leto in jih zamenjati, ko je globina obrabe večja ali enaka 1 mm. Pri-železniških progah za visoke hitrosti je treba najprej zamenjati osnovne gumijaste plošče. Za težke{11}}odseke in odseke krivulj z velikim tveganjem odpovedi zaradi utrujenosti je treba vzdrževalni cikel skrajšati na enkrat na 3 mesece, da se vnaprej preprečijo nesreče zaradi odpovedi.