Pomak neutralne osi dijela tračnice i optimizacija raspodjele naprezanja pod dinamičkim opterećenjem kotača-tračnice
Zašto je neutralna os poprečnog-presjeka tračnice dizajnirana tako da se pomiče prema glavi tračnice umjesto da bude u geometrijskom središtu?
Tijekom vožnje vlaka, kontaktna sila-tračnice uzrokuje deformaciju tračnice savijanjem prema dolje: glava tračnice je izložena tlačnom naprezanju, a baza tračnice vlačnom naprezanju. Granica vlačnog zamora čelika mnogo je niža od granice tlačnog zamora. Ako je neutralna os u geometrijskom središtu, vršno vlačno naprezanje na podnožju tračnice daleko će premašiti tlačno naprezanje na glavi tračnice, uzrokujući da se pukotine uslijed zamora prvo pojave na podnožju tračnice. Pomak prema glavi tračnice (za 5%-10% visine tračnice) povećava modul presjeka savijanja baze tračnice, smanjuje vršno vlačno naprezanje i održava tlačno naprezanje glave tračnice u razumnom rasponu, postižući "vlačnu-ravnotežu zamora tlačnog tlaka"-osnovno načelo dizajna poprečnog presjeka tračnice.
Koji su zahtjevi za diferenciranim pomakom za neutralnu os tračnice na prugama s različitim osovinskim opterećenjima?
Za konvencionalne pruge (osovinsko opterećenje manje od ili jednako 23t) s malim opterećenjima, pomak od 5%-7% visine tračnice zadovoljava zahtjeve ravnoteže naprezanja. Za teške-pruge (osovinsko opterećenje veće od ili jednako 30t) s izuzetno visokim vlačnim naprezanjem baze tračnice, pomak se povećava na 8%-10% kako bi se dodatno poboljšao modul osnovnog dijela tračnice i suzbio rast vlačnog naprezanja. Za-brze pruge (brzina veća od ili jednaka 350 km/h), unatoč malim osovinskim opterećenjima, visoka učestalost dinamičkog opterećenja zahtijeva pomak od 6%-8%-balansirajućeg naprezanja uz osiguravanje ukupne krutosti tračnice, izbjegavanje nedovoljne krutosti glave tračnice i ugrožene stabilnosti kontakta kotača i tračnice uzrokovane prekomjernim pomakom.
Koje su tipične bolesti zamora tračnica uzrokovane nerazumnim dizajnom pomaka neutralne osi?
Nedovoljan pomak dovodi do prekomjernog vlačnog naprezanja baze tračnice, što je početakpukotine baze tračnicakoji počinju na rubu baze tračnice i šire se prema mreži tračnice, na kraju uzrokujući lom tračnice. Prekomjerni pomak koncentrira prekomjerno tlačno naprezanje na glavi tračnice, što dovodi doplastični tokna voznoj površini (stvarajući ispupčenja i nabore) i koncentraciju vlačnog naprezanja na gornjoj tračničkoj mreži, izazivajućipukotine vodoravne tračnice. Oba scenarija narušavaju ravnotežu zamora tračnica, drastično skraćujući vijek trajanja i povećavajući troškove održavanja.
Po čemu se dizajni pomaka neutralne osi međunarodnih standardnih tračnica (npr. UIC 60, AREMA 136RE) razlikuju od kineskih standardnih tračnica?
Tračnica UIC 60 ima pomak neutralne osi od 42% visine tračnice, nešto niže od kineske standardne tračnice od 60 kg/m (45%), budući da se prilagođava europskim vlakovima s malim osovinskim opterećenjima i velikim promjerom kotača, zahtijevajući niže vlačno naprezanje baze tračnice. Tračnica AREMA 136RE, dizajnirana za teški prijevoz, ima pomak od 48% visine tračnice-što daleko premašuje kineski standard od 75 kg/m tračnice-prilagođavajući se sjevernoameričkim te-vlakovima s ultra-velikim osovinskim opterećenjima (većim ili jednakim 35t) i fokusirajući se na poboljšanje vlačne izvedbe baze tračnice. Ove razlike proizlaze iz parametara vlakova i uvjeta pruge u različitim regijama, zahtijevajući strogo usklađivanje sa standardima opterećenja ciljnog tržišta tijekom projektiranja.
Kako osigurati točnost pomaka neutralne osi tijekom proizvodnje valjanja tračnica?
Srž leži uproći dizajn i kontrolu razmaka kotrljanja. Namjenski sustav prolaza tračnica dizajniran je za preciznu kontrolu dimenzija svakog dijela poprečnog-presjeka prilagođavanjem omjera valjanja glave tračnice, rebra i baze. U fazi završnog valjanja, CNC uređaj za podešavanje razmaka valjaka koristi se za-praćenje dimenzija poprečnog-presjeka tračnica u stvarnom-vremenu; ako odstupanje debljine baze tračnice premaši ±0,3 mm, razmak valjaka se odmah podešava kako bi se osiguralo da je pomak neutralne osi unutar ±1% projektirane vrijednosti. Nakon proizvodnje, svaka serija tračnica prolazi-skeniranje presjeka kako bi se iscrtala krivulja položaja neutralne osi-ne{10}}proizvodima koji nisu usklađeni strogo je zabranjeno napuštati tvornicu.