Dizajn disperzije naprezanja ploče za stezanje tračnica i tehnologija prilagodbe opterećenja s više-linija
Koji su glavni uzroci koncentracije naprezanja tlačne ploče kolosijeka i njihove opasnosti za tračnice?
Glavni uzroci koncentracije naprezanja tlačne ploče kolosijeka uključuju tri kategorije: konstrukcijske nedostatke, odstupanja pri ugradnji i neravnomjernu raspodjelu opterećenja. Strukturni nedostaci očituju se kao oštri kutovi i pravi{1}}prijelazi tlačne ploče, s faktorom koncentracije naprezanja do 3,0 ili više, daleko iznad dopuštene vrijednosti od 1,5. Odstupanja pri ugradnji kao što su nagib tlačne ploče i razmak pristajanja s tračnicom veći ili jednak 2 mm dovest će do koncentracije opterećenja na rubu tlačne ploče, a lokalno naprezanje premašuje granicu tečenja materijala. Neravnomjerna raspodjela opterećenja uglavnom se javlja kod te-tegoba i zavoja. Superpozicija bočne sile vlaka i okomite sile povećava kompozitno naprezanje na tlačnoj ploči za više od 2 puta. Opasnost za tračnice je lokalno gnječenje, koje se očituje kao udubljenja i plastične deformacije na dnu tračnice, s dubinom od 1-2 mm, što utječe na prianjanje između tračnice i temeljne ploče, a zatim uzrokuje povećane vibracije tračnice. Dugotrajna koncentracija naprezanja također će dovesti do loma tlačne ploče uslijed zamora. Fragmenti slomljene tlačne ploče izgrebat će kotačni sklop, a u teškim slučajevima uzrokovati nesreće s iskliznućem vlaka iz tračnica. Stoga je dizajn disperzije naprezanja temeljni tehnički zahtjev tlačne ploče.
Koja je konstrukcijska shema za disperziju naprezanja tlačnih ploča u-željezničkim prugama velike brzine?
Tlačne ploče u -brzim željezničkim prugama usvajaju strukturni dizajn disperzije mrežnog naprezanja + prijelaza ugla. Površina tlačne ploče u kontaktu s tračnicom opremljena je rešetkastim izbočinama, visine 2 mm i razmakom od 10 mm, koji mogu raspršiti koncentrirana opterećenja na više kontaktnih točaka, smanjujući faktor koncentracije naprezanja ispod 1,2. Svi rubovi i oštri kutovi pritisne ploče imaju R8mm uokruženi prijelaz za uklanjanje izvora koncentracije naprezanja, ravnomjerno prenošenje naprezanja unutar potisne ploče i smanjenje maksimalne vrijednosti naprezanja za 40%. Tlačna ploča ima podijeljeni dizajn, podijeljen na glavnu tlačnu ploču i pomoćnu tlačnu ploču. Glavna tlačna ploča nosi vertikalna opterećenja, a pomoćna tlačna ploča nosi bočna opterećenja, ostvarujući usmjereno opterećenje i izbjegavajući složenu superpoziciju naprezanja. Tlačna ploča izrađena je od Q355B nisko-legiranog čelika, koji je sačma-peen da bi se stvorio zaostali tlačni napon na površini, poništavajući dio radnog vlačnog naprezanja i poboljšavajući otpornost tlačne ploče na zamor. Nakon konstrukcijskog dizajna, mora se provjeriti simulacijom konačnih elemenata kako bi se simuliralo stanje opterećenja pri brzini od 350 km/h, osiguravajući da je naprezanje svakog dijela tlačne ploče unutar dopuštenog raspona i da je raspon fluktuacije naprezanja manji od ili jednak ±10%.
Koje su mjere ojačanja gradijenta materijala za disperziju naprezanja tlačnih ploča u-tegovozima?
Tlačne ploče u teškim-vodovima za prijevoz imaju gradijentno ojačani dizajn materijala od matrice nisko-ugljičnog čelika + visoko-sloja otpornog na habanje-tvrdoće. Matrica je izrađena od Q235 nisko-ugljičnog čelika kako bi se osigurala žilavost i otpornost na udarce pritisne ploče, izbjegavajući krhke lomove uzrokovane teškim-udarom. Sloj-otporan na habanje koristi tehnologiju zavarivanja plazma raspršivanjem za raspršivanje legure na bazi željeza-na kontaktnu površinu između pritisne ploče i tračnice, s debljinom sloja za zavarivanje raspršivanjem od 3 mm i tvrdoćom od HRC60 ili više, a otpornost na habanje je 5 puta veća nego kod običnih pritisnih ploča. Prijelazni sloj ojačan gradijentom izrađen je od legure na bazi nikla-debljine 1 mm, čime se ostvaruje metalurška veza između matrice i sloja-otpornog na habanje, sa čvrstoćom lijepljenja većom ili jednakom 40MPa, čime se sprječava da sloj-otporan na habanje otpadne. Dijelovi pritisne ploče bez{22}}kontakta tretirani su vrućim-pocinčavanjem radi zaštite od-korozije, s debljinom premaza većom ili jednakom 80 μm, prikladnim za prašnjavo i vlažno okruženje teških-tegljačkih vodova, i produžujući vijek trajanja tlačne ploče-od korozije. Gradijentom ojačana pritisna ploča ima površinski gubitak trošenja manji od ili jednak 0,5 mm/godinu pod visoko{30}}frekventnim kotrljanjem 10.000-tona teških vlakova, ravnomjernu disperziju naprezanja, bez očite koncentracije naprezanja i radni vijek produljen na više od 15 godina.
Koja je ključna uloga preciznog postavljanja tlačnih ploča u disperziji naprezanja?
Srž preciznog ugradbenog pozicioniranja potisnih ploča je osigurati potpuno pristajanje i bez razmaka između potisne ploče i tračnice. Prije ugradnje koristi se laserski lokator za kalibraciju položaja pritisne ploče, s odstupanjem od pozicioniranja manjim ili jednakim ±1 mm. Pretjerano odstupanje smanjit će kontaktnu površinu između tlačne ploče i tračnice za više od 30%, uzrokujući koncentraciju naprezanja. Posebna učvršćenja za pozicioniranje koriste se tijekom instalacije za fiksiranje ravnosti i okomitosti tlačne ploče, s vodoravnim odstupanjem manjim od ili jednakim 0,5 stupnjeva i okomitim odstupanjem manjim od ili jednakim 0,5 stupnjeva, osiguravajući ravnomjerno opterećenje pritisne ploče i izbjegavajući lokalno preopterećenje. Vijci za pričvršćivanje potisne ploče koriste simetričan i korak{8}}po-postupak zatezanja. Prvo zategnite dijagonalne vijke na 50% projektiranog zakretnog momenta, a zatim zategnite preostale vijke na konačni zakretni moment od 800 N·m, tako da pritisna ploča ravnomjerno stisne tračnicu i eliminira dotični razmak. Nakon ugradnje, mjerač se koristi za otkrivanje razmaka između tlačne ploče i tračnice. Dijelovi s razmakom većim od ili jednakim 0,5 mm moraju se ponovno podesiti kako bi se osiguralo da je puna kontaktna površina veća ili jednaka 95%. Precizno pozicionirana tlačna ploča ima ravnomjernu raspodjelu naprezanja, a vrh lokalnog naprezanja smanjen je za više od 50%, čime se učinkovito izbjegava oštećenje prignječenjem dna tračnice i poboljšava stabilnost strukture kolosijeka.
Koje su metode ispitivanja i standardi poboljšanja optimizacije za raspodjelu naprezanja tlačne ploče kolosijeka?
Ispitivanje raspodjele naprezanja tlačne ploče kolosijeka usvaja metodu mjerača otpora. Mjerači naprezanja zalijepljeni su na dijelove koncentracije naprezanja (rubovi, oštri kutovi) tlačne ploče, a podaci o naprezanju pod uvjetima opterećenja prikupljaju se pomoću dinamičkog mjerača naprezanja kako bi se nacrtala mapa oblaka naprezanja. Tijekom ispitivanja potrebno je simulirati uvjete opterećenja različitih pruga: željezničke-brze pruge simuliraju visoko-frekventne vibracije pri 350 km/h, teške-pruge simuliraju okomita opterećenja od 100 kN, a lake-opterećenja simuliraju okomita opterećenja od 50 kN kako bi se dobili podaci o raspodjeli naprezanja u punim radnim uvjetima. Standardi poboljšanja optimizacije su: maksimalno naprezanje tlačne ploče manje od ili jednako 80% dopuštenog naprezanja materijala, faktor koncentracije naprezanja manji ili jednak 1,5, a razlika naprezanja svakog dijela manja ili jednaka 20MPa. Ako rezultati testa premašuju standarde, potrebna je optimizacija s tri aspekta: konstrukcijskog dizajna, odabira materijala i postupka ugradnje, kao što je povećanje radijusa ugla, podebljavanje sloja otpornog na-habanje i poboljšanje točnosti postavljanja ugradnje. Optimizirana tlačna ploča mora se ponovno testirati na naprezanje sve dok ne zadovolji standard, čime se osigurava da kapacitet disperzije naprezanja tlačne ploče zadovoljava zahtjeve za linijskim opterećenjem i ostvaruje koordiniran rad tračnice i potisne ploče.