Karakteristike frekvencije dinamičke krutosti šinskih jastučića i kotača-Kontrola vibracija šine
Koja je razlika između dinamičke krutosti i statičke krutosti ispod -šinskih jastuka i zašto je dinamička krutost više zabrinuta u inženjerskim aplikacijama?
Statička krutost podmetača ispod -šine mjeri se pod sporo primijenjenim opterećenjima, prvenstveno odražavajući performanse statičke kompresije materijala. Dinamička krutost se, međutim, mjeri pod cikličnim naizmjeničnim opterećenjima (vibracije) i odražava otpor materijala u dinamičkim radnim uvjetima. Osnovna razlika leži u brzini opterećenja i gubitku energije; dinamička krutost je tipično 30%-80% veća od statičke krutosti. U inženjerskim aplikacijama, rad voza predstavlja tipično dinamičko opterećenje, a jastučić je uvijek pod visoko{9}}klipnom kompresijom. Statička krutost ne može zaista odražavati performanse jastučića u stvarnom radu. Odabir jastučića zasnovanog isključivo na statičkoj krutosti može potcijeniti njegovu krutost u realnim dinamičkim uvjetima, što dovodi do pretjerano krute ukupne strukture staze i lošeg smanjenja vibracija. Stoga, dinamička krutost mora biti osnovni indikator za dizajn i odabir kako bi se osiguralo da performanse jastučića ispunjavaju zahtjeve u okruženju koje vibrira.
Zašto je stopa rasta dinamičke krutosti poliuretanskih jastučića obično niža od gumenih jastučića?
Niža stopa rasta dinamičke krutosti poliuretanskih jastučića u usporedbi s gumenim jastučićima proizlazi iz njihove različite molekularne strukture i viskoelastičnih svojstava. Gumeni materijali pokazuju veliki gubitak unutrašnjeg trenja. Kako se frekvencija vibracija povećava, kretanje gumenih molekularnih lanaca zaostaje za promjenama opterećenja, pogoršavajući unutrašnje molekularno trenje i uzrokujući nagli porast dinamičke krutosti. Nasuprot tome, poliuretanski molekularni lanci su fleksibilniji i posjeduju bolje mogućnosti disipacije energije. Pod visokim{4}}opterećenjima, molekularni lanci mogu reagirati i deformirati se brže, što rezultira relativno stabilnim gubitkom unutrašnjeg trenja. Osim toga, poliuretan ima nižu temperaturu staklastog prijelaza, ostaje u visoko elastičnom stanju na sobnoj temperaturi i na njega manje utiču promjene frekvencije. Ova karakteristika čini poliuretanske jastučiće stabilnijima u krutosti u širokom frekventnom opsegu, što ih čini idealnim za-brze željeznice i precizne pruge sa strogim zahtjevima za smanjenje vibracija.
Koje efekte ima pretjerano visoka ili niska dinamička krutost ispod-šinskih jastučića na vibracije -šine kotača?
Previše velika dinamička krutost čini cjelokupnu strukturu staze previše "krutom", smanjujući njenu sposobnost apsorpcije udara. Tokom rada voza, vibracije udara između točka i šine ne mogu se efikasno apsorbovati, a većina energije se prenosi na pragove, kolosijek i konstrukcije mosta, pogoršavajući strukturne vibracije i skraćujući radni vek komponenti. Istovremeno, visoka krutost povećava kontaktni napon -točkova na tračnici, izazivajući nabore šine i spljoštene kotače. Suprotno tome, pretjerano niska dinamička krutost čini kolosijek previše "mekom", uzrokujući prekomjerno slijeganje šine pod opterećenjem, što narušava geometrijsku glatkoću kolosijeka. Prekomjerno slijeganje mijenja kontaktnu tačku -šine kotača, stvarajući dodatne vibracije i buku. U teškim slučajevima, može uticati na stabilnost voza i povećati rizik od iskakanja iz šina. Stoga se dinamička krutost mora kontrolirati unutar razumnog raspona kako bi se uravnotežila kontrola vibracija i stabilnost staze.
Kako se zahtjevi za frekventne karakteristike dinamičke krutosti ispod -tračnice razlikuju u različitim klasama brzine linije?
Različite klase brzine linije odgovaraju različitim dominantnim frekvencijama vibracija -šine kotača, što dovodi do različitih zahtjeva za frekvencijske karakteristike dinamičke krutosti podmetača. Za obične-pruge brzine ispod 120 km/h, dominantna frekvencija vibracije je niska (10-50 Hz). Jastučići moraju imati nisku dinamičku krutost na niskim frekvencijama kako bi efikasno apsorbirali udarce -šine kotača. Za-brze pruge od 200-350 km/h, vozovi voze glatko, a dominantna frekvencija vibracija je veća (50-150 Hz). Jastučići moraju održavati stabilnu dinamičku krutost u rasponu srednjih i visokih frekvencija, sa stopom rasta koja ne prelazi 50%, kako bi se izbjegle nagle promjene u krutosti staze. Za gradski željeznički tranzit (podzemne željeznice), koji karakteriziraju brojne krivine i zatvoreno okruženje tunela, frekvencije vibracija su široke, a kontrola buke je kritična. Kompozitni jastučići sa optimalnim frekvencijskim karakteristikama su neophodni kako bi se osigurala odlična redukcija vibracija i buke u cijelom frekventnom spektru.
Kako se stabilnost frekvencije dinamičke krutosti može poboljšati optimizacijom formulacije jastučića?
Poboljšanje stabilnosti frekvencije dinamičke krutosti ispod -tračnice prvenstveno se postiže optimizacijom gumenih ili poliuretanskih formulacija. Prvo, dodajte odgovarajuću količinuplastifikatoripovećava fleksibilnost molekularnog lanca, smanjuje unutrašnje trenje i minimizira povećanje dinamičke krutosti s frekvencijom. drugo,tehnologija modifikacije punilakoristi aktivni kalcijum karbonat ili punila čađe, jednoliko raspršena u materijalu matriksa, da ograniči prekomjerno kretanje molekularnog lanca i poboljša strukturnu stabilnost na visokim frekvencijama. Osim toga,modifikacija blendiranjakombinuje dva ili više polimera kako bi iskoristio njihove odgovarajuće prednosti-na primjer, kombinujući visoku elastičnost gume sa zavisnošću od niske frekvencije poliuretana kako bi se stvorio kompozitni materijal vrhunskih performansi. Konačno, prilagođavanjeproces vulkanizacijeparametri za kontrolu gustine unakrsnog-vezivanja i stvaranje racionalnije strukture molekularne mreže je ključna metoda za optimizaciju frekvencijskih karakteristika.