Tehnologija ujemanja togosti elastične tirnice in sheme prilagajanja pritrditve za različne vrste tirnic
Katera sta dva glavna mehanizma vpliva togosti elastičnega traku na učinek pritrditve tirnice?
Prvi mehanizem vpliva togosti elastičnega traku na učinek pritrditve tirnice je mehanizem zadrževanja prednapetosti. Togost elastičnega traku določa stopnjo slabljenja prednapetosti. Pod delovanjem vibracijske obremenitve vlaka je stopnja slabljenja prednapetosti elastičnega traku z zmerno togostjo manjša ali enaka 5 %/leto, kar lahko dolgo časa ohranja stabilno stiskanje na tirnici; stopnja slabljenja prednapetosti elastičnega traku z nezadostno togostjo lahko doseže več kot 15 %/leto, tirnica pa se bo v kratkem času zrahljala. Drugi mehanizem vpliva je mehanizem absorpcije energije vibracij. Kot elastični element mora elastični trak absorbirati del energije vibracij kolesa-tirnice. Elastični trak s prekomerno togostjo ima slabo sposobnost elastične deformacije in ne more učinkovito absorbirati energije vibracij, kar ima za posledico neposreden prenos vibracijske obremenitve na prag in pospešeno poškodovanje praga; elastični trak z nezadostno togostjo ima prekomerno deformacijo, ki je nagnjena k plastični deformaciji in izgubi pritrdilne funkcije. Ta dva mehanizma sta med seboj povezana. Zadrževanje prednapetosti je temelj, absorpcija energije vibracij pa jamstvo. Le elastični trak, katerega togost se ujema s tirnico, lahko hkrati uresniči ti dve funkciji. Na primer, elastični trak tipa 3, prilagojen nacionalni standardni tirnici 60 kg/m, ima togost, nadzorovano pri 60 kN/mm, ki lahko ne le ohranja stabilno prednapetost, ampak tudi učinkovito absorbira energijo vibracij z najboljšim učinkom pritrjevanja.
Kakšna je metoda izračuna in ključni vplivni parametri togosti elastičnega traku?
Izračun togosti elastičnega traku sprejme teorijo upogiba žarka mehanike materiala. Osnovna formula za izračun je k=L33EI, kjer je k togost elastičnega traku, E modul elastičnosti materiala, I vztrajnostni moment preseka elastičnega traku in L efektivna konzolna dolžina elastičnega traku. Ključni vplivni parametri vključujejo tri vidike: prvič, modul elastičnosti materiala. Modul elastičnosti vzmetnega jekla 60Si2CrVA, ki se običajno uporablja za elastične trakove, je 206GPa. Zamenjava z drugimi materiali bo neposredno spremenila vrednost togosti; drugič, vztrajnostni moment preseka, ki je tesno povezan s širino preseka in debelino elastičnega traku. Za vsak 1 mm povečanja debeline profila se vztrajnostni moment preseka poveča za približno 20 %, togost pa se znatno poveča; tretjič, efektivna konzolna dolžina. Za vsakih 5 mm zmanjšanja dolžine konzole se togost poveča za približno 15 %. Prilagoditev dolžine konzole je priročen način za spreminjanje togosti elastičnega traku. Med izračunom je treba upoštevati dejansko stanje napetosti elastičnega traku, teoretično vrednost izračuna pa popravi programska oprema za simulacijo končnih elementov. Odstopanje med popravljeno vrednostjo togosti in izmerjeno vrednostjo mora biti manjše ali enako 3 %. Poleg tega bo postopek toplotne obdelave elastičnega traku vplival tudi na togost. Modul elastičnosti elastičnega traku z nezadostnim kaljenjem je nizek, togost pa bo približno 10% nižja od projektne vrednosti.
Kakšni so konstrukcijski parametri togosti in točke optimizacije elastičnega traku, prilagojenega nacionalni standardni tirnici 60 kg/m?
Elastični trak tipa 3 je izbran za nacionalno standardno tirnico 60 kg/m. Parametri načrtovanja togosti jedra so vrednost togosti 60±5kN/mm in prednapetost 12-15kN. Ti parametri lahko uravnotežijo dve zahtevi za zadrževanje predobremenitve in absorpcijo energije vibracij. Prva točka optimizacije je optimizacija velikosti razdelka. Debelina delovnega dela elastičnega traku je zasnovana tako, da znaša 10 mm, širina pa 25 mm. Stabilnost togosti se izboljša s povečanjem vztrajnostnega momenta preseka, pri čemer se izognemo hitremu zmanjšanju togosti s povečanjem deformacije. Drugi je optimizacija učinkovitosti materiala. 60Sprejeto je vzmetno jeklo Si2CrVA, ki je obdelano s "kaljenjem + popuščanjem pri srednji temperaturi", z elastično mejno trdnostjo, večjo ali enako 1600MPa, kar zagotavlja, da elastični trak deluje v območju elastične deformacije brez plastične deformacije. Zadnja je optimizacija strukturne oblike. Prehodni polmer loka elastičnega traku se poveča z R3 mm na R5 mm, da se zmanjša faktor koncentracije napetosti in izboljša odpornost proti utrujenosti elastičnega traku. Optimiziran elastični trak je treba preveriti s preizkusi na napravi. V simuliranih pogojih pritrjevanja 60 kg/m tirnice je po 1 milijonu vibracijskih ciklov stopnja slabljenja prednapetosti manjša ali enaka 3 % in stopnja spremembe togosti manjša ali enaka 2 %, kar ustreza zahtevam uporabe.
Katere so diferencirane konstrukcijske točke togosti elastičnega traku, prilagojenega tujemu standardu UIC60?
Diferencirane konstrukcijske točke togosti elastičnega traku, prilagojenega tujim standardnim tirnicam UIC60, se odražajo v treh vidikih: prilagoditev vrednosti togosti, strukturna prilagoditev oblike in ujemanje vmesnika za namestitev. Prilagoditev vrednosti togosti je jedro. Širina glave tirnice in velikost odseka tirnice UIC60 se razlikujeta od tistih pri tirnici z nacionalnim standardom 60 kg/m, prednapetost, ki je potrebna za pritrditev, pa je višja. Zato je treba togost elastičnega traku povečati na 70±5kN/mm, prednapetost pa je nadzorovana pri 15-18kN, da se zagotovi učinkovita omejitev premika tirnice. Kar zadeva prilagoditev strukturne oblike, se velikost utora za namestitev pritrdilnih elementov tirnice UIC60 razlikuje od velikosti nacionalne standardne tirnice. Konzolno dolžino elastičnega traku je treba skrajšati za 3 mm, končni upogibni kot elastičnega traku pa se istočasno poveča, tako da se stisnjena točka elastičnega traku natančno prilega položaju rame tirnice tirnice UIC60. Kar zadeva ujemanje namestitvenega vmesnika, je treba na dnu elastičnega traku dodati pozicionirno štrlino, ki bo sodelovala z pozicionirnim utorom pritrdilnega elementa UIC60 in preprečila stranski premik elastičnega traku med tresljaji. Poleg tega se tirnice UIC60 večinoma uporabljajo v evropskih -železniških progah, ki imajo višje zahteve glede odpornosti proti utrujenosti elastičnih trakov. Zato mora elastični trak uporabiti jeklo višje čistosti 60Si2CrVA z vsebnostjo žvepla in fosforja pod 0,008 %, da se izboljša odpornost proti utrujenosti.
Kakšne so metode preverjanja in standardi presoje za prilagodljivost med togostjo elastičnega traku in vrsto tirnice?
Metode preverjanja za prilagodljivost med togostjo elastičnega traku in tipom tirnice so razdeljene v dve kategoriji: laboratorijsko preverjanje in preverjanje polja. Laboratorijska miza za preverjanje zgradi preskusno ploščad za pritrjevanje, ki simulira vrsto tirnice, namesti elastični trak na pritrdilni element ustrezne vrste tirnice, uporabi vibracijsko obremenitev delovanja vlaka s frekvenco 50 Hz in amplitudo 1 mm ter nadaljuje z vibriranjem 1 milijonkrat. Med preskusom se v realnem času spremlja stopnja slabljenja prednapetosti, stopnja spremembe togosti in poškodbe elastičnega traku zaradi utrujenosti. Terensko preverjanje prog izbere značilne odseke proge, položi tirnice in elastične trakove ustreznih tipov tirnic, tiri in spremlja za 6 mesecev ter zabeleži bočne pomike tirnic in poškodbe elastičnih trakov. Standardi presoje vključujejo tri ključne kazalnike: prvi, stopnja dušenja prednapetosti manjša ali enaka 5 %/1 milijon tresljajev; drugič, stopnja spremembe togosti manjša ali enaka 3 %; tretjič, stranski premik tirnice Manjši ali enak 0,5 mm. Če vsi trije indikatorji ustrezajo standardom, se oceni, da je elastični trak prilagojen tipu tirnice; če kateri koli kazalnik ne ustreza standardom, je treba konfiguracijske parametre togosti elastičnega traku prilagoditi in ponovno preveriti. Na primer, elastični trak, prilagojen 75 kg/m težke-vlečne tirnice, ima stopnjo slabljenja prednapetosti 3 %, stopnjo spremembe togosti 2 % in bočni premik tirnice 0,3 mm po preverjanju, kar ustreza standardu presoje prilagodljivosti.