Коравината на релсовото закрепване е вертикалната твърдост на пълните закрепващи - скоби, подложки и рамена, действащи заедно -, и това е основният параметър за настройка за вибрациите на коловоза, разпределението на натоварването и колелата-взаимодействието на релсите. Избирането на грешен клас на твърдост създава или коловоз, който е твърде твърд, пренасяйки високо-честотни вибрации в подструктурата, или коловоз, който е твърде мек, с прекомерно огъване на релсата и по-кратък живот на крепежните елементи. Трите класа, използвани в настоящата дизайнерска практика, са обобщени по-долу.
| Тип линия | Типичен диапазон на твърдост на скобата | Целта на дизайна |
|---|---|---|
| Обикновени-скоростни линии | 20-30 kN/mm | Икономия с адекватни ограничения |
| Високо{0}}скоростни линии | 30-40 kN/mm | Високо предварително натоварване с ниска динамична коравина |
| Тежки{0}}въжета | 50-60 kN/mm | Висока устойчивост при тежки оси |
Високо{0}}скоростни въжета: Щипки тип W- при 30-40 kN/mm
Високо{0}}скоростната писта се нуждае от скоба, която осигурява достатъчно сила на затягане, като същевременно поддържа динамичната коравина достатъчно ниска, за да намали вибрациите. Контролите на дизайна са:
Геометрия на напречното{0}}сечение: диаметърът на средната дъга е ключовият параметър за твърдост. Като примерна конструктивна връзка, увеличаването на този диаметър с 1 mm повишава твърдостта на скобата с около 10 kN/mm, така че дъгата трябва да бъде оразмерена чрез изчисление, за да достигне целевата твърдост.
Свободна височина спрямо работна височина: разликата се контролира на 8-10 mm, така че скобата осигурява стабилно предварително натоварване в работната си позиция.
Контрол на напрежението: анализът на крайните елементи се използва за поддържане на максималното напрежение в рамките на около 70% от границата на провлачване на материала, предотвратявайки счупване от умора от високо-честотни вибрации.
Проверка: изпитването на умора на стенда при 10 милиона цикъла на натоварване, с намаляване на твърдостта, което не надвишава 5%, е критерият за приемане за високо-скоростно обслужване.
Тежки -въжета: 50-60 kN/mm с по-здрав материал
Тежките{0}}скрепителни елементи трябва да издържат на по-големи вертикални и странични натоварвания, като същевременно поддържат релсата здраво закрепена. Сковаността се повишава чрез четири мерки:
Материал: пружинна стомана 60Si2MnA, с якост на опън от най-малко 1860 MPa и граница на провлачване от най-малко 1660 MPa, осигурява границата на еластичност, необходима на дизайна.
Диаметър на телта: увеличаването на телта за скоба от конвенционалните 14 mm на 16 mm увеличава площта на сечението с повече от 30% и твърдостта с приблизително 40%.
Геометрия: удължаването на крайното опорно рамо с около 15% подобрява устойчивостта на деформация и намалява напрежението в точката на фиксиране.
Топлинна обработка: закаляването, последвано от темпериране при средна{0}}температура, дава твърдост от HRC 45-50 и повишава границата на еластичност на материала.
Устойчиво-на износване уплътнение при контакта-към-релсата избягва загубата на твърдост от абразия и удължава живота на скобата при силно натоварен коловоз.
Обикновени-скоростни линии: икономичната схема от 20-30 kN/mm
За обикновени{0}}скоростни линии проектната цел е минимална цена при адекватна производителност. Правилните лостове за разходи са опростяване на дизайна и производствения процес, а не замяна на материали. Стандартната практика поддържа класове пружинна стомана като 60Si2Mn или 55Si2Mn - скоба, направена от ниско-въглеродна структурна стомана, ще приеме постоянна настройка при работна деформация - и оптимизира разходите чрез:
Опростяване на структурата: замяната на сложния дъгов преход с линейно носещо рамо намалява разходите за матрицата и производствените трудности.
Контролиране на резерва за обработка: намаляването на резерва от 2 mm на 1 mm намалява отпадъците от материал.
Пакетно щамповане: щамповането вместо коване повишава ефективността на производството с повече от 50% и намалява единичната цена с около 20% за стандартни геометрии.
Стандартизирани размери: унифицирането на инсталационните размери в моделите скоби подобрява взаимозаменяемостта и намалява разходите за доставка и поддръжка.
Метод за изпитване на твърдост
Стандартният метод е тестът за статична компресия на универсална машина за изпитване:
Заредете скобата стъпка по стъпка, запишете натоварването при всяка стойност на компресия и изчислете твърдостта като натоварване, разделено на деформация.
Скоростта на зареждане се контролира на 1 mm/min; по-високата скорост надценява стойността на твърдостта.
Извадка: 10 клипа, произволно избрани от всяка партида.
Околна среда: тествайте при 20 плюс/минус 2 градуса C, тъй като температурата променя модула на еластичност.
Точност на инструмента: сензор за сила в рамките на плюс/минус 0,5%, сензор за изместване в рамките на плюс/минус 0,01 mm.
Обработка на данни: премахнете ненормалните стойности, осреднете резултатите и задръжте партидното отклонение в рамките на плюс/минус 3 kN/mm от целта.
Съответстваща твърдост на скобата с твърдостта на релсовата подложка
Щипката и подложката работят като една пружинна система, така че тяхната твърдост трябва да съответства. Щипките с висока-твърдост са съчетани с подложки с висока-еластичност (например полиуретан), така че щипката да държи релсата, а подложката абсорбира високо{3}}честотните вибрации; комбинацията може да повиши степента на затихване на вибрациите над 60%. Щипките с ниска-твърдост са съчетани със средно{7}}еластични гумени подложки на обикновени-скоростни въжета, където самата щипка допринася за еластична деформация. Две практически правила: подложката не трябва да е толкова мека, че твърдата щипка отгоре-да я деформира, и експлоатационният живот на щипката и подложката трябва да бъде синхронизиран, така че единият компонент да не се повреди много преди другия.
Често задавани въпроси
Какво точно представлява твърдостта на закрепването на релсите?
Това е съотношението на вертикалната сила към вертикалната деформация на закрепващия механизъм, измерено при опората на релсата. Той съчетава твърдостта на скобата, твърдостта на подложката и твърдостта на рамото и вложката и определя каква част от натоварването на колелото се носи от съседните релсови седалки.
Защо скобите за-тежки превози използват по-дебела тел?
Коравината се мащабира с четвъртата степен на диаметъра на телта при огъване, така че умереното увеличение от 14 mm на 16 mm води до голяма печалба в твърдостта и товароносимостта. По-дебелата тел също така дава по-голям обем на износване, което има значение при абразивни тежки-релси за превоз.
Щампованото производство толкова добро ли е, колкото коването за скоби?
За стандартни, прости геометрии с правилна термична обработка, щамповането осигурява същите експлоатационни свойства на по-ниска цена. Коването запазва предимство за сложни форми и много тежки профили. Критерият за приемане е резултатът от механичния тест, а не производственият път, така че качеството на щамповането трябва да бъде доказано чрез същите тестове за умора и твърдост.
Как се измерва твърдостта на скобата при доставка?
Чрез теста за статична компресия, описан по-горе: 10 проби на партида, контролирана скорост на зареждане и температура, като средната стойност на партидата и отклонението се отчитат спрямо целевата стойност. По-големите договори също провеждат проби за умора, за да проверят стабилността на твърдостта през цикъла на обслужване.
Коя коравина трябва да бъде избрана за проект за подновяване на коловоза?
Съобразете класа на твърдост със скоростта на линията и натоварването на оста: 20-30 kN/mm за обикновена-скорост, 30-40 kN/mm за висока скорост, 50-60 kN/mm за тежки превози. След това проверете избора с анализ на крайните елементи на структурата на коловоза и стендови тестове на цялото закрепване, включително подложката, преди да поръчате пълното количество.