Krutost učvršćenja tračnica je okomita krutost kompletnih - spojnica, jastučića i ramena učvršćenja - koji djeluju zajedno - i glavni je parametar podešavanja za vibracije tračnice, raspodjelu opterećenja i interakciju kotača-tračnice. Odabir pogrešne klase krutosti proizvodi ili tračnicu koja je previše kruta, prenoseći visoko-vibracije frekvencije u podkonstrukciju, ili tračnicu koja je premekana, s prekomjernim ugibom tračnice i kraćim životnim vijekom spojnica. U nastavku su sažete tri klase koje se koriste u trenutnoj praksi dizajna.
| Vrsta linije | Tipični raspon krutosti spojnice | Cilj dizajna |
|---|---|---|
| Obične-brze pruge | 20-30 kN/mm | Ekonomija s odgovarajućim ograničenjem |
| Brze pruge- | 30-40 kN/mm | Visoko predopterećenje s malom dinamičkom krutošću |
| Konop-za teški prijevoz | 50-60 kN/mm | Visoka čvrstoća pod teškim osovinama |
Visoko{0}}brzi vodovi: W-kopče na 30-40 kN/mm
Brza-traka treba kopču koja pruža dovoljnu silu stezanja, a istovremeno održava dinamičku krutost dovoljno niskom da smanji vibracije. Kontrole dizajna su:
Geometrija-presjeka: promjer srednjeg luka je ključni parametar krutosti. Kao indikativni projektni odnos, povećanje ovog promjera za 1 mm povećava krutost spojnice za oko 10 kN/mm, tako da se luk mora dimenzionirati proračunom kako bi se postigla ciljana krutost.
Slobodna visina u odnosu na radnu visinu: razlika se kontrolira na 8-10 mm tako da kopča osigurava stabilno prednaprezanje u svom radnom položaju.
Kontrola naprezanja: analiza konačnih elemenata koristi se za održavanje maksimalnog naprezanja unutar oko 70% granice razvlačenja materijala, sprječavajući lom uslijed zamora zbog visoko-frekventnih vibracija.
Provjera: ispitivanje zamora na stolu pod 10 milijuna ciklusa opterećenja, s opadanjem krutosti koje ne prelazi 5%, kriterij je prihvatljivosti za-brzu uslugu.
Konop za-tezanje: 50-60 kN/mm s čvršćim materijalom
Te-pričvršćivači za vuču moraju izdržati veća vertikalna i bočna opterećenja dok tračnica ostaje čvrsto pričvršćena. Krutost se podiže kroz četiri mjere:
Materijal: opružni čelik 60Si2MnA, s vlačnom čvrstoćom od najmanje 1860 MPa i granicom razvlačenja od najmanje 1660 MPa, osigurava granicu elastičnosti koja je potrebna za dizajn.
Promjer žice: povećanjem žice za spajanje s uobičajenih 14 mm na 16 mm povećava se presjek za više od 30%, a krutost za otprilike 40%.
Geometrija: produljenje krajnjeg potpornog kraka za oko 15% poboljšava otpornost na deformacije i smanjuje naprezanje na mjestu pričvršćivanja.
Toplinska obrada: kaljenje nakon kojeg slijedi kaljenje na srednjoj-temperaturi daje tvrdoću od HRC 45-50 i podiže granicu elastičnosti materijala.
Brtva-otporna na habanje na kontaktu stezaljke-i-šinom izbjegava gubitak krutosti od abrazije i produljuje vijek trajanja stezaljke na jako opterećenoj tračnici.
Obične-brzinske pruge: ekonomična shema od 20-30 kN/mm
Za uobičajene{0}}brzinske pruge projektirani cilj je minimalni trošak uz odgovarajuću izvedbu. Ispravne poluge troškova su pojednostavljenje dizajna i proizvodnog procesa, a ne zamjena materijala. Standardna praksa održava opružne klase čelika kao što su 60Si2Mn ili 55Si2Mn - stezaljka izrađena od nisko-ugljičnog konstrukcijskog čelika bi se trajno postavila na radni otklon - i optimizira troškove pomoću:
Pojednostavljivanje strukture: zamjena složenog lučnog prijelaza s linearnom potpornom rukom smanjuje troškove kalupa i poteškoće u proizvodnji.
Kontrola dopuštenja za obradu: smanjenjem dopuštenja s 2 mm na 1 mm smanjuje se rasipanje materijala.
Serijsko žigosanje: žigosanje umjesto kovanja povećava učinkovitost proizvodnje za više od 50% i smanjuje jediničnu cijenu za oko 20% za standardne geometrije.
Standardizirane dimenzije: objedinjavanje instalacijskih dimenzija za sve modele obujmica poboljšava međusobnu zamjenjivost i smanjuje troškove nabave i održavanja.
Metoda ispitivanja krutosti
Standardna metoda je statički test kompresije na univerzalnom ispitnom stroju:
Stezaljku opterećujte korak po korak, zabilježite opterećenje pri svakoj vrijednosti kompresije i izračunajte krutost kao opterećenje podijeljeno s deformacijom.
Brzina punjenja je kontrolirana na 1 mm/min; veća brzina precjenjuje vrijednost krutosti.
Uzorkovanje: 10 isječaka nasumično odabranih iz svake serije.
Okruženje: ispitajte na 20 plus/minus 2 stupnja C, jer temperatura mijenja modul elastičnosti.
Preciznost instrumenta: senzor sile unutar plus/minus 0,5%, senzor pomaka unutar plus/minus 0,01 mm.
Obrada podataka: uklonite abnormalne vrijednosti, prosječite rezultate i zadržite odstupanje serije unutar plus/minus 3 kN/mm od cilja.
Odgovarajuća krutost stezaljke i krutost podloge tračnice
Stezaljka i jastučić rade kao jedan opružni sustav, tako da njihova krutost mora biti usklađena. Stezaljke visoke-krutoće uparene su s jastučićima visoke-elastičnosti (na primjer od poliuretana) tako da kopča drži šinu, a jastučić apsorbira visoko{3}}vibracije; kombinacija može povećati stopu prigušenja vibracija iznad 60%. Spojnice niske-krutoće uparene su s gumenim jastučićima srednje-elastičnosti na običnim-brzinskim užetima, gdje sama kopča doprinosi elastičnom otklonu. Dva praktična pravila: jastučić ne smije biti toliko mekan da ga kruta kopča-skrene, a radni vijek kopče i jastučića trebao bi biti usklađen kako jedna komponenta ne bi otkazala puno prije druge.
Često postavljana pitanja
Što je zapravo krutost pričvršćivanja tračnica?
To je omjer vertikalne sile i vertikalnog otklona sklopa za pričvršćivanje izmjeren na sjedištu tračnice. Kombinira krutost kopče, krutost podloge i krutost ramena i umetka, te određuje koliki dio opterećenja kotača nose susjedna sjedala tračnica.
Zašto stezaljke za-teški prijevoz koriste deblju žicu?
Krutost se skalira s četvrtom potencijom promjera žice pri savijanju, tako da skromno povećanje od 14 mm do 16 mm proizvodi veliki dobitak u krutosti i nosivosti. Deblja žica također daje veći volumen habanja, što je važno na abrazivnoj te-tračnici.
Je li žigosana proizvodnja jednako dobra kao kovanje za spojnice?
Za standardne, jednostavne geometrije s ispravnom toplinskom obradom, žigosanje pruža ista uslužna svojstva po nižoj cijeni. Kovanje zadržava prednost za složene oblike i vrlo teške presjeke. Kriterij prihvatljivosti je rezultat mehaničkog ispitivanja, a ne proizvodni put, tako da se kvaliteta žigosanja mora dokazati istim ispitivanjima zamora i krutosti.
Kako se mjeri krutost kopče pri isporuci?
Gore opisanim statičkim kompresijskim testom: 10 uzoraka po šarži, kontrolirana brzina punjenja i temperatura, s prosjekom serije i odstupanjem prijavljenim u odnosu na ciljnu vrijednost. Veći ugovori također izvode uzorke zamora radi provjere stabilnosti krutosti tijekom servisnog ciklusa.
Koju krutost odabrati za projekt obnove kolosijeka?
Uskladite klasu krutosti s brzinom pruge i opterećenjem osovine: 20-30 kN/mm za uobičajenu-brzinu, 30-40 kN/mm za velike brzine, 50-60 kN/mm za teške vučne prijevoze. Zatim potvrdite izbor analizom konačnih elemenata strukture tračnice i testovima kompletnog pričvršćivanja, uključujući podlogu, prije naručivanja pune količine.