Trdnost tirnega pritrdišča je navpična togost celotnega pritrdilnega - sponk, blazinic in ramen, ki delujejo skupaj - in je glavni nastavitveni parameter za vibracije tirnice, porazdelitev obremenitve in medsebojno delovanje koles-tirnice. Izbira napačnega razreda togosti povzroči bodisi pretog tirnico, ki prenaša-visokofrekvenčne vibracije v podkonstrukcijo, bodisi premehko tirnico s čezmernim upogibom tirnice in krajšo življenjsko dobo pritrdilnih elementov. Spodaj so povzeti trije razredi, ki se uporabljajo v trenutni praksi načrtovanja.
| Vrsta črte | Običajno območje togosti sponke | Cilj oblikovanja |
|---|---|---|
| Navadne-hitrostne proge | 20-30 kN/mm | Gospodarstvo z ustreznim zadrževanjem |
| Proge-za visoke hitrosti | 30-40 kN/mm | Visoka prednapetost z nizko dinamično togostjo |
| Težke{0}}vrvi | 50-60 kN/mm | Visoka zadrževanost pod težkimi osmi |
Vrvi za-visoke hitrosti: sponke tipa W- pri 30–40 kN/mm
Gosenica-za visoke hitrosti potrebuje sponko, ki zagotavlja dovolj vpenjalne sile, hkrati pa ohranja dovolj nizko dinamično togost, da zmanjša tresljaje. Kontrole oblikovanja so:
Geometrija-prereza: premer srednjega loka je ključni parameter togosti. Kot okvirno konstrukcijsko razmerje povečanje tega premera za 1 mm poveča togost sponke za približno 10 kN/mm, zato je treba velikost loka določiti z izračunom, da doseže ciljno togost.
Prosta višina v primerjavi z delovno višino: razlika je nadzorovana pri 8-10 mm, tako da sponka zagotavlja stabilno prednapetost v svojem delovnem položaju.
Nadzor napetosti: analiza končnih elementov se uporablja za ohranjanje največje napetosti znotraj približno 70 % meje tečenja materiala, s čimer se prepreči zlom zaradi utrujenosti zaradi visoko-frekvenčnih vibracij.
Preverjanje: preizkus utrujenosti na napravi pod 10 milijoni obremenitvenih ciklov, pri čemer upad togosti ne presega 5 %, je merilo sprejemljivosti za visoko-hitrostno storitev.
Vrvi za-težke vleke: 50–60 kN/mm z močnejšim materialom
Pritrdilni elementi za-težka vleka morajo prenesti večje navpične in bočne obremenitve, hkrati pa ohraniti trdno pritrditev tirnice. Togost povečamo s štirimi ukrepi:
Material: vzmetno jeklo 60Si2MnA, z natezno trdnostjo najmanj 1860 MPa in mejo tečenja najmanj 1660 MPa, zagotavlja mejo elastičnosti, ki jo konstrukcija potrebuje.
Premer žice: povečanje vpenjalne žice s konvencionalnih 14 mm na 16 mm poveča površino preseka za več kot 30 % in togost za približno 40 %.
Geometrija: podaljšanje končne nosilne roke za približno 15 % izboljša odpornost proti deformacijam in zmanjša napetost na pritrdilni točki.
Toplotna obdelava: kaljenje, ki mu sledi popuščanje pri srednji-temperaturi, daje trdoto HRC 45–50 in dvigne mejo elastičnosti materiala.
Tesnilo,-odporno proti obrabi, na stiku sponke-in-tirnico preprečuje izgubo togosti zaradi obrabe in podaljšuje življenjsko dobo sponke na močno obremenjenem tiru.
Proge za-običajne hitrosti: varčna shema 20–30 kN/mm
Za-proge za navadne hitrosti je projektni cilj minimalen strošek ob ustrezni zmogljivosti. Pravilni stroškovni vzvodi so poenostavitev zasnove in proizvodnega procesa, ne zamenjava materiala. Standardna praksa ohranja vrste vzmetnega jekla, kot sta 60Si2Mn ali 55Si2Mn - sponka iz konstrukcijskega jekla z nizko-ogljikom bi bila trajno nastavljena na delovni upogib - in optimizira stroške z:
Poenostavitev strukture: zamenjava kompleksnega ločnega prehoda z linearno podporno roko zmanjša stroške kalupa in težave pri proizvodnji.
Nadzor dodatka za obdelavo: zmanjšanje dodatka z 2 mm na 1 mm zmanjša odpad materiala.
Serijsko žigosanje: žigosanje namesto kovanja poveča učinkovitost proizvodnje za več kot 50 % in zniža stroške na enoto za približno 20 % za standardne geometrije.
Standardizirane dimenzije: poenotenje namestitvenih dimenzij med modeli sponk izboljša medsebojno zamenljivost in zmanjša stroške nabave in vzdrževanja.
Metoda testiranja togosti
Standardna metoda je preskus statične kompresije na univerzalnem preskusnem stroju:
Korak za korakom obremenite sponko, zabeležite obremenitev pri vsaki vrednosti stiskanja in izračunajte togost kot obremenitev, deljeno z deformacijo.
Hitrost nalaganja je nadzorovana na 1 mm/min; večja hitrost precenjuje vrednost togosti.
Vzorčenje: 10 posnetkov, naključno izbranih iz vsake serije.
Okolje: preizkusite pri 20 plus/minus 2 stopinji C, ker temperatura spremeni modul elastičnosti.
Natančnost instrumenta: senzor sile znotraj plus/minus 0,5 %, senzor premika znotraj plus/minus 0,01 mm.
Obdelava podatkov: odstranite nenormalne vrednosti, povprečite rezultate in zadržite serijsko odstopanje znotraj plus/minus 3 kN/mm od cilja.
Ujemajoča se togost sponke s togostjo vodilne ploščice
Sponka in blazinica delujeta kot en vzmetni sistem, zato morata biti njuni togosti usklajeni. Visoko{1}}trdne sponke so združene z visoko-elastičnimi blazinicami (na primer iz poliuretana), tako da sponka drži tirnico, blazinica pa absorbira-visokofrekvenčne vibracije; kombinacija lahko poveča stopnjo dušenja vibracij nad 60 %. Sponke nizke-trdosti so združene s srednje{7}}elastičnimi gumijastimi blazinicami na običajnih-hitrostnih progah, kjer sponka sama prispeva k elastičnemu upogibu. Dve praktični pravili: blazinica ne sme biti tako mehka, da bi jo trda sponka-upogibala, življenjska doba sponke in blazinice pa morata biti sinhronizirana, tako da ena komponenta ne odpove veliko prej kot druga.
Pogosto zastavljena vprašanja
Kaj točno je togost pritrditve tirnice?
Je razmerje med navpično silo in navpičnim odklonom pritrdilnega sklopa, izmerjeno na sedežu tirnice. Združuje togost sponke, togost blazinice in togost rame in vložka ter določa, koliko obremenitve kolesa nosijo sosednji sedeži tirnic.
Zakaj se za sponke za-težke prevoze uporablja debelejša žica?
Togost meri s četrto potenco premera žice pri upogibanju, tako da skromno povečanje s 14 mm na 16 mm povzroči veliko povečanje togosti in nosilnosti. Debelejša žica daje tudi večjo količino obrabe, kar je pomembno na abrazivnih težkih-voznih tirih.
Je žigosana proizvodnja tako dobra kot kovanje sponk?
Za standardne, preproste geometrije s pravilno toplotno obdelavo žigosanje zagotavlja enake storitvene lastnosti po nižji ceni. Kovanje ohranja prednost za kompleksne oblike in zelo težke odseke. Kriterij sprejemljivosti je rezultat mehanskega preskusa in ne proizvodna pot, zato je treba kakovost žigosanja dokazati z istimi preskusi utrujenosti in togosti.
Kako se izmeri togost sponke ob dostavi?
Z zgoraj opisanim statičnim kompresijskim preskusom: 10 vzorcev na serijo, nadzorovana hitrost in temperatura nalaganja, s poročanjem povprečja serije in odstopanja od ciljne vrednosti. Večje pogodbe izvajajo tudi vzorce utrujenosti, da preverijo stabilnost togosti v servisnem ciklu.
Katero togost izbrati za projekt obnove proge?
Razred togosti uskladite s hitrostjo proge in osno obremenitvijo: 20-30 kN/mm za običajno-hitrost, 30-40 kN/mm za visoke hitrosti, 50-60 kN/mm za težke prevoze. Nato preverite izbiro z analizo končnih elementov strukture tirnice in preizkusi na napravi za celotno pritrditev, vključno s podlogo, preden naročite celotno količino.