Odnos tvrdoće na kontaktu s -prscima
Elastična kopča je prvo opruga, a zatim kopča. Čelik za obujmice mora ostati elastičan kroz svoj radni otklon, što zahtijeva visoku granicu tečenja, a tvrdoća je praktična mjera te čvrstoće. Tip E- i slične kopče obično su izrađene od opružnog čelika 60Si2MnA, 55Si2Mn ili 38Si7 i kaljene na 44-48 HRC, otprilike 430-470 HB. Standardni karbonski čelik za tračnice, za usporedbu, ima oko 260-300 HB na glavi i podnožju, a tračnice kaljene glavom dosežu oko 340-380 HB. Spojnica je stoga uvijek tvrđa od tračnice, a kompatibilnost se ne odnosi na jednaku tvrdoću, već na kontrolu posljedica razlike u tvrdoći: dovoljno veliko kontaktno područje na nožnom dijelu stezaljke, opterećenje nožnog prsta unutar projektiranog raspona i nema relativnog pomaka na kontaktu koji bi zarezao nogu tračnice.
Tvrdoća i trošenje na podnožju tračnice
Na nožnom dijelu kopče kontaktni pritisak je visok, a svako mikro{0}}pokretanje između kopče i podnožja šine haba mekšu površinu, a to je šina. Sa standardnom tračnicom od oko 260-300 HB, obujmica u rasponu od 44-48 HRC drži svoje nožno opterećenje bez zasijecanja u tračnicu, a istrošenost podnožja tračnice ostaje unutar dubine dopuštene standardima održavanja. Na tračnicama očvrsnutim glavom s tvrdoćom podnožja blizu 350 HB i više, ravnoteža trošenja se pomiče i na strani spojnice kontakta dolazi do većeg gubitka materijala; operateri na takvim linijama prate istrošenost prstiju kopče tijekom pregleda i mijenjaju kopče prije nego kasnije. Praktično pravilo je da je tvrdoća stezaljke određena dizajnom opruge i zahtjevom za zamorom, a profil tračnice odabran je tako da odgovara prometu, dok je geometrija kontakta projektirana tako da održava sporo trošenje na oba dijela.
Legura naspram ugljičnog opružnog čelika u hladnim klimama
Vrsta opružnog čelika mijenja ponašanje stezaljke-na niskim temperaturama. Vrste legure koje sadrže mangan u količini od oko 1,0-1,5% ili vanadij u količini od oko 0,1-0,2% zadržavaju duktilnost do otprilike -30 stupnjeva do -40 stupnjeva, što kopču održava elastičnom kada je udari vlak na niskoj temperaturi. Obični ugljični opružni čelik gubi duktilnost u istom rasponu, a tvrda, kruta kopča pod udarom može puknuti pri koncentraciji naprezanja kao što je korijen savijanja. Za vodove u kontinentalnoj i arktičkoj klimi, specifikacija bi trebala navesti stupanj legure otporne na hladnoću, a test prihvaćanja trebao bi uključivati provjeru otklona pri niskim temperaturama, a ne samo test zamora pri sobnoj temperaturi.
Geometrija savijanja i elastični raspon
Radijus zakrivljenosti savijanja stezaljke određuje koliko otklona stezaljka može apsorbirati prije nego što vlaknasto naprezanje dosegne točku tečenja. Veći radijus savijanja, na primjer oko 25 mm, širi naprezanje preko duljeg luka i daje širi raspon elastičnosti, prilagođavajući se širenju i skupljanju tračnice do oko 10 mm prije trajnog stvrdnjavanja. Manji radijus, na primjer oko 15 mm, daje veću početnu napetost pri istom otklonu, ali uži elastični prozor, koji odgovara linijama u stabilnim temperaturnim zonama s malim pomicanjem tračnice. Odabir treba odvagnuti sezonski temperaturni raspon tračnice na pruzi u odnosu na potrebno opterećenje na prstima; na dugim zavarenim tračnicama u vrućim klimatskim uvjetima širi raspon elastičnosti obično je sigurniji izbor.
Održavanje sile stezanja tijekom trošenja tračnica
Tračnice gube 1-3 mm visine glave i stopala tijekom 5-10 godina rada, a nožni prst sa kopčom slijedi stopalo šine, što smanjuje opterećenje prstiju osim ako sustav to ne može kompenzirati. Podesivi-zatezni dizajni koriste rupe za pričvršćivanje s prorezima ili uklonjive podloške tako da se kopča može malo premjestiti kako bi se povratio deformacija dizajna; ovo je dokumentirano da produljuje radni vijek obujmica za 30-40% u usporedbi s fiksnim-napetim dizajnom na istoj liniji. Na brzim prugama iznad 300 km/h, konstrukcije stezaljki s oprugom održavaju silu stezanja u rasponu od 20-30 kN putem visokofrekventnih vibracija i apsorbiraju dio energije udarca na stezaljci, što smanjuje trošenje i stezaljke i podnožja tračnice u usporedbi s krutim stezanjem.
Smjernice za odabir za kupce
Navedite kvalitet čelika tračnice i njegovu tvrdoću kada tražite uzorke obujmica; kopča razvijena za standardnu tračnicu možda će trebati provjeru geometrije na -kaljenoj tračnici.
Za projekte s-hladnom klimom odredite legirani čelik za opruge kao što je 38Si7 ili stupanj legure-mangana i zahtijevajte podatke ispitivanja otklona-na niskim{4}}temperaturama.
Za vodove s velikim oscilacijama temperature dajte prednost većem radijusu savijanja i provjerite raspon elastičnosti u odnosu na očekivano kretanje tračnice.
Potvrdite opterećenje vrha pri projektiranom otklonu, obično 8-13 kN za obujmice tipa E, i vijek trajanja pri tom otklonu prema korištenom standardu pričvršćivanja.
Zatražite raspon tvrdoće u potvrdi o inspekciji; raspon 44-48 HRC uobičajeni je opseg prihvaćanja za stezaljke od opružnog čelika.
Često postavljana pitanja
P: Treba li tvrdoća spojnice odgovarati tvrdoći šine?O: Ne. Stezaljka mora biti tvrđa od tračnice kako bi zadržala svojstva opruge, a kompatibilnost se postiže kroz geometriju kontakta i opterećenje prstiju, a ne kroz jednaku tvrdoću.
P: Što se događa ako je kopča premekana?O: Mekana kopča popušta pri svom radnom otklonu, gubi opterećenje prstiju i rano pada na testu zamora; ne može održati silu stezanja koju zahtijeva standard za pričvršćivanje.
P: Utječe li tvrdoća spojnice na podnožje tračnice?O: Neizravno. Noga obujmice pritišće podnožje tračnice, a s pravilnom geometrijom stopa trošenja podnožja tračnice unutar je granica održavanja; s neusklađenom geometrijom, tvrđa kopča može zarezati podnožje tračnice.
P: Koji čelik za opruge je najbolji za hladnu klimu?O: Klase legure kao što je 38Si7 ili vrste ugljika s dodatkom mangana ili vanadija održavaju rastezljivost na oko -30 stupnjeva do -40 stupnjeva i otporne su na krti lom pri udaru.
P: Kako se provjerava tvrdoća spojnice u proizvodnji?O: Ispitivanjem tvrdoće po Rockwellu na gotovoj obujmici, s rasponom prihvatljivosti obično 44-48 HRC, zabilježenim u certifikatu materijala za svaku seriju.