Pomak neutralne ose preseka šine i optimizacija distribucije naprezanja pod dinamičkim opterećenjem šine -točka
Zašto je neutralna os poprečnog presjeka šine- dizajnirana da se pomakne prema glavi šine umjesto da bude u geometrijskom centru?
Tokom rada voza, kontaktna sila kotača -prouzrokuje deformaciju šine savijanjem prema dolje: glava šine je izložena tlačnom naprezanju, a osnova šine vlačnom naprezanju. Granica vlačnog zamora čelika je mnogo niža od granice zamora pri pritisku. Ako je neutralna os u geometrijskom centru, vršno vlačno naprezanje na bazi šine daleko će premašiti tlačno naprezanje na glavi šine, uzrokujući da se pukotine od zamora počnu najprije na bazi šine. Pomak prema glavi šine (za 5%-10% visine šine) povećava modul savijanja osnove šine, smanjuje vršno vlačno naprezanje i održava tlačno naprezanje glave šine u razumnom opsegu, postižući "zateznu-ravnotežu zamora pri pritisku"-princip rail cross-core dizajna.
Koji su diferencirani zahtjevi pomaka za neutralnu osovinu šine na prugama s različitim osovinskim opterećenjem?
Za konvencionalne vodove (osovinsko opterećenje manje od ili jednako 23t) sa malim opterećenjima, pomak od 5%-7% visine šine ispunjava zahtjeve za ravnotežu naprezanja. Za teške-puteve (osovinsko opterećenje veće od ili jednako 30t) sa ekstremno visokim zateznim naprezanjem baze šine, pomak se povećava na 8%-10% kako bi se dodatno poboljšao modul osnovnog presjeka šine i suzbio rast zateznog naprezanja. Za pruge velikih{14}}brzina (brzina veća od ili jednaka 350km/h), uprkos malim osovinskim opterećenjima, visoka frekvencija dinamičkog opterećenja zahtijeva kompenzaciju od 6%-8% balansnog naprezanja, istovremeno osiguravajući ukupnu krutost tračnice, izbjegavajući nedovoljnu krutost glave šine i ugroženu stabilnost kontakta kotača i tračnice uzrokovanu prekomjernom stabilnošću pomaka.
Koje su tipične bolesti zamora šine uzrokovane nerazumnim dizajnom pomaka neutralne ose?
Nedovoljan pomak dovodi do prekomjernog zateznog naprezanja baze šine, pokretanjapukotine na bazi šinekoji počinju na rubu baze šine i šire se prema tračnici, na kraju uzrokujući lom šine. Prekomjerni pomak koncentrira pretjerano tlačno naprezanje na glavi šine, što dovodi doplastični protokna voznoj površini (tvoreći izbočine i nabore) i koncentraciju zateznog naprezanja na gornjoj tračnici, pokrećućipukotine horizontalne tračnice. Oba scenarija narušavaju ravnotežu zamora šine, drastično skraćujući vijek trajanja i povećavajući troškove održavanja.
Kako se dizajn pomaka neutralne ose međunarodnih standardnih šina (npr. UIC 60, AREMA 136RE) razlikuje od kineskih standardnih šina?
Tračnica UIC 60 ima pomak neutralne ose od 42% visine šine, nešto niže od kineske standardne šine od 60 kg/m (45%), jer se prilagođava evropskim vozovima sa malim osovinskim opterećenjem i velikim prečnicima točkova, zahtevajući niže vlačno naprezanje baze šine. Šina AREMA 136RE, dizajnirana za tešku vuču, ima pomak od 48% visine šine-daleko premašujući kinesku standardnu šinu od 75 kg/m-prilagođavajući se sjevernoameričkim teškim{10}}vozovima sa ultra-velikim osovinskim opterećenjem (većim od ili jednakim performansama šine 35). Ove razlike proizilaze iz parametara vozova i uslova na pruzi u različitim regionima, što zahteva striktno usklađivanje sa standardima opterećenja ciljnog tržišta tokom projektovanja.
Kako osigurati tačnost pomaka neutralne ose tokom proizvodnje šinskih valjaka?
Srž leži udizajn prolaza i kontrola razmaka u rolni. Namjenski sistem prolaza šine je dizajniran da precizno kontroliše dimenzije svakog dijela poprečnog-poprečnog presjeka podešavanjem omjera valjanja glave šine, mreže i baze. U fazi završnog valjanja, CNC uređaj za podešavanje razmaka valja se koristi za-nadgledanje dimenzija poprečnog presjeka šine u stvarnom vremenu-; ako odstupanje debljine baze šine premašuje ±0,3 mm, razmak kotrljanja se odmah podešava kako bi se osiguralo da je pomak neutralne ose unutar ±1% projektne vrijednosti. Nakon proizvodnje, svaka serija šina se podvrgava-skeniranju poprečnog presjeka kako bi se nacrtala kriva položaja neutralne ose-ne-neusklađenim proizvodima je strogo zabranjeno napuštanje fabrike.