Tehnologija usklađivanja krutosti elastične tračnice i sheme prilagodbe pričvršćivanja za različite vrste tračnica
Koja su dva glavna mehanizma utjecaja krutosti elastične trake na učinak pričvršćivanja tračnica?
Prvi mehanizam utjecaja krutosti elastične trake na učinak pričvršćenja tračnice je mehanizam zadržavanja predopterećenja. Krutost elastične trake određuje brzinu slabljenja predopterećenja. Pod djelovanjem vibracijskog opterećenja vlaka, stopa slabljenja prednaprezanja elastične trake s umjerenom krutošću je manja ili jednaka 5%/godišnje, što može održati stabilnu kompresiju na tračnici dugo vremena; stopa slabljenja predopterećenja elastične trake s nedovoljnom krutošću može doseći više od 15% godišnje, a tračnica će se popustiti u kratkom vremenu. Drugi mehanizam utjecaja je mehanizam apsorpcije energije vibracija. Kao elastični element, elastična traka mora apsorbirati dio energije vibracije kotača-tračnice. Elastična traka s prekomjernom krutošću ima slabu sposobnost elastične deformacije i ne može učinkovito apsorbirati energiju vibracija, što rezultira izravnim prijenosom vibracijskog opterećenja na prag i ubrzanim oštećenjem praga; elastična traka s nedovoljnom krutošću ima prekomjernu deformaciju, koja je sklona plastičnoj deformaciji i gubitku funkcije pričvršćivanja. Ova dva mehanizma su međusobno povezana. Zadržavanje predopterećenja je temelj, a apsorpcija energije vibracija je jamstvo. Samo elastična traka čija krutost odgovara tračnici može ostvariti ove dvije funkcije u isto vrijeme. Na primjer, elastična traka tipa 3 prilagođena nacionalnoj standardnoj tračnici od 60 kg/m ima krutost kontroliranu na 60 kN/mm, što ne samo da može održati stabilno predopterećenje, već i učinkovito apsorbirati energiju vibracija, s najboljim učinkom pričvršćivanja.
Koja je metoda proračuna i ključni utjecajni parametri krutosti elastične trake?
Proračun krutosti elastične trake usvaja teoriju savijanja grede mehanike materijala. Osnovna formula za izračun je k=L33EI, gdje je k krutost elastične trake, E je modul elastičnosti materijala, I je moment tromosti presjeka elastične trake, a L je efektivna konzolna duljina elastične trake. Ključni parametri utjecaja uključuju tri aspekta: prvo, modul elastičnosti materijala. Modul elastičnosti opružnog čelika 60Si2CrVA koji se obično koristi za elastične trake je 206GPa. Zamjena s drugim materijalima izravno će promijeniti vrijednost krutosti; drugo, moment tromosti presjeka, koji je usko povezan sa širinom presjeka i debljinom elastične trake. Za svaki 1 mm povećanja debljine presjeka, moment tromosti presjeka se povećava za oko 20%, a krutost se značajno povećava; treće, efektivna konzolna duljina. Za svakih 5 mm smanjenja duljine konzole, krutost se povećava za oko 15%. Podešavanje duljine konzole je prikladan način za promjenu krutosti elastične trake. Tijekom proračuna potrebno je uzeti u obzir stvarno stanje naprezanja elastične trake, a teorijska proračunska vrijednost korigirana je softverom za simulaciju konačnih elemenata. Odstupanje između korigirane vrijednosti krutosti i izmjerene vrijednosti mora biti manje ili jednako 3%. Osim toga, postupak toplinske obrade elastične trake također će utjecati na krutost. Modul elastičnosti elastične trake s nedovoljnim kaljenjem je nizak, a krutost će biti oko 10% niža od projektirane vrijednosti.
Koji su projektirani parametri krutosti i točke optimizacije elastične trake prilagođene nacionalnoj standardnoj tračnici od 60 kg/m?
Elastična traka tipa 3 odabrana je za tračnicu nacionalnog standarda od 60 kg/m. Projektni parametri krutosti jezgre su vrijednost krutosti 60±5kN/mm i predopterećenje 12-15kN. Ovi parametri mogu uravnotežiti dva zahtjeva zadržavanja predopterećenja i apsorpcije energije vibracija. Prva točka optimizacije je optimizacija veličine odjeljka. Debljina presjeka radnog dijela elastične trake projektirana je na 10 mm, a širina 25 mm. Stabilnost krutosti poboljšava se povećanjem momenta tromosti presjeka, izbjegavajući brzo smanjenje krutosti s povećanjem deformacije. Drugi je optimizacija performansi materijala. 60Usvojen je opružni čelik Si2CrVA koji se tretira "kaljenjem + kaljenjem na srednjoj temperaturi", s graničnom čvrstoćom elastičnosti većom ili jednakom 1600MPa, čime se osigurava da elastična traka radi unutar raspona elastične deformacije bez plastične deformacije. Posljednje je optimizacija strukturnog oblika. Prijelazni radijus luka elastične trake povećan je s R3 mm na R5 mm kako bi se smanjio faktor koncentracije naprezanja i poboljšala otpornost elastične trake na zamor. Optimiziranu elastičnu traku potrebno je provjeriti testovima na stolu. Pod simuliranim uvjetima pričvršćivanja tračnice od 60 kg/m, nakon 1 milijuna ciklusa vibracija, stopa slabljenja predopterećenja manja je od ili jednaka 3% i stopa promjene krutosti manja od ili jednaka 2%, što zadovoljava zahtjeve upotrebe.
Koje su diferencirane proračunske točke krutosti elastične trake prilagođene stranim standardnim tračnicama UIC60?
Diferencirane točke dizajna krutosti elastične trake prilagođene stranim standardnim tračnicama UIC60 odražavaju se u tri aspekta: prilagodba vrijednosti krutosti, prilagodba strukturalnog oblika i usklađivanje instalacijskog sučelja. Podešavanje vrijednosti krutosti je srž. Širina glave tračnice i veličina presjeka tračnice UIC60 razlikuju se od onih tračnica nacionalnog standarda od 60 kg/m, a predopterećenje potrebno za pričvršćivanje je veće. Stoga, krutost elastične trake treba povećati na 70±5kN/mm, a predopterećenje se kontrolira na 15-18kN kako bi se osiguralo učinkovito ograničenje pomaka tračnice. Što se tiče strukturne prilagodbe oblika, veličina utora za ugradnju pričvršćivača UIC60 tračnice razlikuje se od one za nacionalnu standardnu tračnicu. Duljinu konzole elastične trake potrebno je skratiti za 3 mm, a krajnji kut savijanja elastične trake istodobno se povećava, tako da točka pritiska elastične trake točno odgovara položaju ramena tračnice UIC60 tračnice. Što se tiče usklađivanja instalacijskog sučelja, potrebno je dodati izbočinu za pozicioniranje na dnu elastične trake koja će surađivati s utorom za pozicioniranje spojnog elementa UIC60 kako bi se spriječilo bočno pomicanje elastične trake tijekom vibracija. Osim toga, tračnice UIC60 uglavnom se koriste u europskim željezničkim prugama velikih-brzina, koje imaju veće zahtjeve za performanse na zamor elastičnih traka. Stoga, materijal elastične trake treba koristiti čelik 60Si2CrVA veće čistoće, s kontroliranim sadržajem sumpora i fosfora ispod 0,008% kako bi se poboljšala otpornost na zamor.
Koje su metode provjere i standardi prosudbe za prilagodljivost između krutosti elastične trake i tipa tračnice?
Metode provjere prilagodljivosti između krutosti elastične trake i tipa tračnice podijeljene su u dvije kategorije: provjera laboratorijskog stola i provjera linije polja. Laboratorijska provjera na stolu gradi ispitnu platformu za pričvršćivanje koja simulira tip tračnice, postavlja elastičnu traku na spojnicu odgovarajućeg tipa tračnice, primjenjuje vibracijsko opterećenje rada vlaka s frekvencijom od 50 Hz i amplitudom od 1 mm i nastavlja s vibracijama 1 milijun puta. Tijekom ispitivanja, stopa slabljenja predopterećenja, stopa promjene krutosti i oštećenje elastične trake od zamora prate se u stvarnom vremenu. Terenskom provjerom vodova biraju se tipični odsječci pruge, postavljaju tračnice i elastične trake odgovarajućih tipova tračnica, kolosijeci i nadzor na 6 mjeseci, te bilježe bočni pomak tračnica i oštećenja elastičnih traka. Standardi prosudbe uključuju tri ključna pokazatelja: prvi, stopa prigušenja predopterećenja Manja ili jednaka 5%/1 milijun vibracija; drugo, stopa promjene krutosti Manja ili jednaka 3%; treće, bočni pomak tračnice manji ili jednak 0,5 mm. Ako sva tri pokazatelja zadovoljavaju standarde, ocjenjuje se da je elastična traka prilagođena vrsti tračnice; ako bilo koji pokazatelj ne zadovolji standarde, potrebno je prilagoditi i ponovno provjeriti proračunske parametre krutosti elastične trake. Na primjer, elastična traka prilagođena 75 kg/m teške -tračnice ima stopu slabljenja predopterećenja od 3%, stopu promjene krutosti od 2% i bočni pomak tračnice od 0,3 mm nakon provjere, što zadovoljava standard prosudbe prilagodljivosti.