Технология за съгласуване на твърдостта на еластичната релса и схеми за адаптиране на закрепване за различни типове релса
Кои са двата основни механизма на влияние на твърдостта на еластичната лента върху ефекта на закрепване на релсата?
Първият механизъм за влияние на твърдостта на еластичната лента върху ефекта на закрепване на релсата е механизмът за задържане на предварително натоварване. Твърдината на еластичната лента определя скоростта на затихване на предварителното натоварване. Под действието на вибрационно натоварване на влака, степента на затихване на предварително натоварване на еластичната лента с умерена твърдост е по-малка или равна на 5%/година, което може да поддържа стабилна компресия върху релсата за дълго време; степента на затихване на предварително натоварване на еластичната лента с недостатъчна твърдост може да достигне повече от 15%/година и разхлабването на релсата ще настъпи за кратко време. Вторият механизъм на въздействие е механизмът за поглъщане на вибрационна енергия. Като еластичен елемент, еластичната лента трябва да абсорбира част от вибрационната енергия на колелото-релсата. Еластичната лента с прекомерна твърдост има слаба способност за еластична деформация и не може ефективно да абсорбира енергията на вибрациите, което води до директно предаване на вибрационно натоварване към спящия и ускорено увреждане на траверсата; еластичната лента с недостатъчна твърдост има прекомерна деформация, която е склонна към пластична деформация и загуба на функция за закрепване. Тези два механизма са взаимосвързани. Задържането на предварително натоварване е основата, а поглъщането на вибрационната енергия е гаранцията. Само еластичната лента, чиято твърдост съответства на релсата, може да реализира тези две функции едновременно. Например, еластичната лента от тип 3, адаптирана към релсата с национален стандарт от 60 kg/m, има твърдост, контролирана на 60 kN/mm, която може не само да поддържа стабилно предварително натоварване, но и ефективно да абсорбира енергията на вибрациите, с най-добър ефект на закрепване.
Какви са методът за изчисляване и ключовите параметри на влияние на твърдостта на еластичната лента?
Изчисляването на твърдостта на еластичната лента приема теорията за огъване на гредата на механиката на материала. Формулата за изчисление на сърцевината е k=L33EI, където k е твърдостта на еластичната лента, E е еластичният модул на материала, I е инерционният момент на сечението на еластичната лента и L е ефективната конзолна дължина на еластичната лента. Ключовите параметри на влияние включват три аспекта: първо, модул на еластичност на материала. Модулът на еластичност на пружинната стомана 60Si2CrVA, която обикновено се използва за еластични ленти, е 206GPa. Замяната му с други материали директно ще промени стойността на твърдостта; второ, инерционният момент на сечението, който е тясно свързан с ширината на сечението и дебелината на еластичната лента. За всеки 1 mm увеличение на дебелината на сечението, инерционният момент на сечението се увеличава с около 20%, а твърдостта се увеличава значително; трето, ефективна дължина на конзолата. За всеки 5 мм намаляване на дължината на конзолата, твърдостта се увеличава с около 15%. Регулирането на дължината на конзолата е удобен начин за промяна на твърдостта на еластичната лента. По време на изчислението трябва да се вземе предвид действителното състояние на напрежение на еластичната лента и теоретичната изчислена стойност се коригира от софтуер за симулация на крайни елементи. Отклонението между коригираната стойност на коравина и измерената стойност трябва да бъде по-малко или равно на 3%. В допълнение, процесът на термична обработка на еластичната лента също ще повлияе на твърдостта. Еластичният модул на еластичната лента с недостатъчно закаляване е нисък, а твърдостта ще бъде с около 10% по-ниска от проектната стойност.
Какви са проектните параметри на коравина и точките за оптимизация на еластичната лента, адаптирана към релсата с национален стандарт 60 kg/m?
Еластичната лента от тип 3 е избрана за 60 kg/m национален стандарт за релса. Проектните параметри на твърдостта на сърцевината са стойност на твърдост 60±5kN/mm и предварително натоварване 12-15kN. Тези параметри могат да балансират двете изисквания за задържане на предварително натоварване и поглъщане на енергията на вибрациите. Първата точка на оптимизация е оптимизирането на размера на секцията. Дебелината на работния участък на еластичната лента е проектирана да бъде 10 мм, а ширината 25 мм. Стабилността на твърдостта се подобрява чрез увеличаване на инерционния момент на сечението, като се избягва бързото намаляване на твърдостта с увеличаване на деформацията. Второто е оптимизиране на производителността на материала. 60Използва се Si2CrVA пружинна стомана, която се третира чрез „закаляване + темпериране при средна температура“, с еластична гранична якост, по-голяма или равна на 1600MPa, като се гарантира, че еластичната лента работи в диапазона на еластична деформация без пластична деформация. Последното е оптимизиране на структурната форма. Радиусът на прехода на дъгата на еластичната лента е увеличен от R3mm на R5mm, за да се намали факторът на концентрация на напрежението и да се подобри устойчивостта на умора на еластичната лента. Оптимизираната еластична лента трябва да бъде проверена чрез стендови тестове. При симулираното състояние на закрепване на 60 kg/m релса, след 1 милион вибрационни цикъла, степента на затихване на предварителното натоварване е по-малка или равна на 3% и скоростта на промяна на твърдостта по-малка или равна на 2%, отговарящи на изискванията за използване.
Какви са диференцираните проектни точки на коравина на еластичната лента, адаптирана към чуждестранната стандартна релса UIC60?
Точките на диференцирания дизайн на коравина на еластичната лента, адаптирана към чуждестранната стандартна релса UIC60, се отразяват в три аспекта: регулиране на стойността на коравина, адаптиране на структурната форма и съвпадение на инсталационния интерфейс. Регулирането на стойността на твърдостта е в основата. Ширината на главата на релсата и размерът на сечението на релсата UIC60 са различни от тези на националната стандартна релса 60 kg/m, а предварителното натоварване, необходимо за закрепване, е по-високо. Следователно твърдостта на еластичната лента трябва да се увеличи до 70±5kN/mm, а предварителното натоварване се контролира на 15-18kN, за да се осигури ефективно ограничение на изместването на релсата. По отношение на структурната адаптация на формата, размерът на канала за монтаж на крепежни елементи на UIC60 релса е различен от този на националната стандартна релса. Дължината на конзолата на еластичната лента трябва да бъде скъсена с 3 мм, а крайният ъгъл на огъване на еластичната лента се увеличава в същото време, така че точката на натискане на еластичната лента да пасва точно с позицията на рамото на релсата на релса UIC60. По отношение на съвпадението на инсталационния интерфейс, трябва да се добави позиционираща издатина в долната част на еластичната лента, която да взаимодейства с позициониращия жлеб на закопчалката UIC60, за да се предотврати странично изместване на еластичната лента по време на вибрации. Освен това релсите UIC60 се използват най-вече в европейските високо-скоростни железопътни линии, които имат по-високи изисквания за показателите на умора на еластичните ленти. Следователно материалът за еластична лента трябва да използва стомана с по-висока чистота 60Si2CrVA, със съдържание на сяра и фосфор, контролирано под 0,008%, за да се подобри устойчивостта на умора.
Какви са методите за проверка и стандартите за преценка на адаптивността между твърдостта на еластичната лента и типа на релсата?
Методите за проверка на адаптивността между твърдостта на еластичната лента и вида на релсата са разделени в две категории: проверка на лабораторни стендове и проверка на полеви линии. Лабораторният стенд за проверка изгражда тестова платформа за закрепване, симулираща тип релса, монтира еластичната лента върху закопчалката на съответния тип релса, прилага вибрационно натоварване от работата на влака с честота 50Hz и амплитуда 1 mm и продължава вибрациите за 1 милион пъти. По време на теста степента на затихване на предварително натоварване, скоростта на промяна на твърдостта и увреждането от умора на еластичната лента се наблюдават в реално време. Проверката на линията на място избира типични участъци от линията, полага релси и еластични ленти от съответните типове релси, проследява и наблюдава в продължение на 6 месеца и записва страничното изместване на релсите и повредата на еластичните ленти. Стандартите за преценка включват три основни индикатора: първо, степен на затихване при предварително натоварване По-малко или равно на 5%/1 милион вибрации; второ, скорост на промяна на твърдостта По-малко или равно на 3%; трето, странично изместване на релсата По-малко или равно на 0,5 mm. Ако и трите показателя отговарят на стандартите, се преценява, че еластичната лента е адаптирана към типа релса; ако някой индикатор не отговаря на стандартите, проектните параметри на твърдостта на еластичната лента трябва да бъдат коригирани и проверени отново. Например, еластичната лента, адаптирана към 75 kg/m тежка -релса за теглене, има степен на затихване на предварително натоварване от 3%, степен на промяна на твърдостта от 2% и странично изместване на релсата от 0,3 mm след проверка, което отговаря на стандарта за оценка на адаптивността.