Optimizacijski dizajn i tehnologija usklađivanja materijala za naprezanje međusklopa između šina i pragova
Koje su glavne karakteristike distribucije naprezanja na međuprostoru između ispod{0}}šinskih podmetača i betonskih pragova?
Interfejs naprezanja između ispod-podmetača i betonskih pragova pokazuje karakteristiku raspodjele "centralne koncentracije i slabljenja ruba", pri čemu je područje naprezanja jezgre koncentrisano u području kontakta između sredine podmetača i direktno ispod šine. Ova karakteristika je određena krutim karakteristikama betonskih pragova i načinom prijenosa opterećenja kotača -tračnice. Opterećenje šine -točka voza se prenosi na sredinu ispod -tračnice kroz šinu. Betonski pragovi imaju veliku krutost i malu deformaciju, te ne mogu raspršiti opterećenje kroz vlastitu deformaciju, što dovodi do koncentriranja opterećenja u području kontakta između sredine podloške i praga. Vrijednost naprezanja u području jezgre je 3-4 puta veća od područja ruba. Također postoje razlike u bočnoj distribuciji naprezanja međupovršine. Napon direktno ispod šine je veći od onog izvan glave šine, a odstupanje bočnog naprezanja može doseći 20% jer je šinska mreža glavni kanal za prijenos opterećenja i napon je direktniji. Istovremeno, naprezanje sučelja se mijenja sa povećanjem brzine rada voza. Prilikom trčanja velikom brzinom, pojačava se utjecaj opterećenja, amplituda naprezanja u području koncentracije naprezanja će se povećati za 15%-20%, a frekvencija fluktuacije naprezanja se povećava. U odsjeku kolosijeka krivulje, naprezanje sučelja će se pomjeriti na vanjsku stranu krivulje, a naprezanje s vanjske strane je oko 25% veće od unutrašnjeg zbog ekscentričnog opterećenja uzrokovanog bočnom silom kotača i tračnice u dijelu krivulje. Pored toga, ujednačenost naprezanja na interfejsu je povezana sa stepenom uklapanja jastučića. Mutacije naprezanja će se pojaviti u dijelovima s lošim stupnjem uklapanja, što će dodatno pogoršati lokalnu koncentraciju naprezanja, što je također ključni cilj optimizacije naprezanja na međuprostoru.
Kakav je učinak poboljšanja optimizacije kontakt forme ispod-podmetača na raspodjelu naprezanja na interfejsu?
Optimizacija kontaktne forme ispod-tračničkih jastučića je osnovno sredstvo za poboljšanje raspodjele naprezanja na međusklopu sa pragovima, a njeni efekti se uglavnom ogledaju u tri aspekta: disperzija naprezanja, slabljenje područja koncentracije i poboljšanje uniformnosti naprezanja, što može efikasno eliminirati lokalnu koncentraciju naprezanja na međuprostoru. Optimiziranje tradicionalnog ravnog kontaktnog oblika jastučića u lučni kontaktni oblik sa blago konveksnom sredinom i postupno stanjivim rubom može dovesti do toga da se centralno koncentrirano opterećenje u sredini polako prenosi na ivicu, smanji napon u području jezgre za 25%-30% i suzi razliku naprezanja između područja jezgre i područja ruba. Optimizacija kontaktne površine jastučića i usvajanje širokog dizajna jastučića za povećanje kontaktne površine za 20% može dodatno raspršiti opterećenje sučelja, smanjiti vrijednost naprezanja po jedinici površine i izbjeći lokalni napon koji prelazi granicu nosivosti praga. Dizajniranjem žljebova za lokalno podešavanje krutosti na pločici za optimizaciju raspodjele krutosti, krutost se usklađuje s raspodjelom naprezanja, sredina s visokim naprezanjem ima visoku krutost, a rub s malim naprezanjem ima nisku krutost, ostvarujući ravnomjeran prijenos naprezanja i eliminirajući koncentraciju naprezanja uzrokovanu iznenadnim promjenama krutosti. Istovremeno, dizajniranje kontaktne ivice između jastučića i praga kao prelaza luka sa radijusom luka od R8-R10 može eliminisati koncentraciju naprezanja na oštrom uglu ivice i smanjiti vrh naprezanja ivice za oko 15%. Nakon optimizacije kontaktnog oblika, ujednačenost graničnog naprezanja je poboljšana za više od 40%, fenomen lokalne koncentracije naprezanja je značajno poboljšan, a životni vijek podloge i praga je produžen.
Koje osnovne karakteristike treba da ima formula materijala ispod{0}}podložaka za drvene pragove?
Ciljajući karakteristike drvenih pragova kao nprmekana tekstura, laka apsorpcija vlage i deformacija i slaba otpornost na smicanje, formula materijala ispod-podmetača za drvene pragove mora biti dizajnirana sa osnovnim karakteristikama elastičnog tamponiranja, otpornosti na klizanje i habanje, otpornosti na koroziju i vlagu, uzimajući u obzir pristajanje i kooperativnu sposobnost deformacije sa drvenim pragovima. Drveni pragovi imaju meku teksturu, tako da jastučići trebaju odlične performanse elastičnog puferiranja sa modulom elastičnosti kontroliranim na 80-100MPa, koji može disperzirati opterećenja kroz vlastitu deformaciju, smanjiti lokalni stres na sučelju drvenog praga i izbjeći gnječenje drvenih pragova. Budući da su drveni pragovi skloni apsorpciji vlage i deformacijama, materijal jastučića mora imati nisku higroskopnost sa stopom apsorpcije vode manjom ili jednakom 3% kako bi se spriječilo neujednačeno naprezanje međupovršine uzrokovano higroskopskim širenjem podloge, a drvenim jastučićima protiv -korozije i -korozionih i- plijesni i korozionih komponenti za spavanje i koroziju moraju se dodati dijelovi za spavanje i koroziju apsorpcija, čime se produžava vijek trajanja drvenih pragova. Kontaktno sučelje između jastučića i drvenog praga je sklono klizanju zbog vibracija, tako da formula materijala treba poboljšati performanse protiv klizanja podloge, sa tvrdoćom po Shoreu kontroliranom na A55-A60, a linije protiv klizanja su dizajnirane na površini podloge kako bi se povećalo trenje međusklopa i spriječilo habanje drvenih pragova uzrokovano klizanjem. Drveni pragovi imaju slabu otpornost na smicanje, tako da materijal jastučića mora imati dobru otpornost na smicanje veću ili jednaku 8MPa kako bi izdržao bočnu posmičnu silu na sučelju i izbjegao ekscentrično opterećenje opterećenja uzrokovano posmičnom deformacijom jastučića. Osim toga, materijal podloge mora imati dobru otpornost na vremenske uslove, sposoban da se prilagodi temperaturnim promjenama od -30 stepeni do 50 stepeni bez krtog loma ili omekšavanja, osiguravajući prilagodljivost drvenim pragovima u različitim okruženjima.
Koji su osnovni zahtjevi za poklapanje materijala između plastičnih pragova i ispod-podmetača?
Plastični pragovi i ispod{0}}šinskih jastučića su elastični materijali, a osnovni zahtjevi za njihovo podudaranje materijala fokusiraju se nakoordinacija krutosti, sinhrona deformacija i spajanje međuslojakako bi se osiguralo da to dvoje formira elastičan koordinacioni sistem i da se izbjegne kvar naprezanja na interfejsu uzrokovan razlikama u karakteristikama materijala. Koordinacija krutosti je primarni zahtjev: modul elastičnosti plastičnih pragova je oko 200-300MPa, a modul elastičnosti ispod-šinskih jastučića mora se kontrolisati na 100-150MPa, što je 1/2-2/3 od modula elastičnosti plastičnih pragova, osiguravajući čvrsti nagib opterećenja bez krutog prijenosa opterećenja na s. nagle promene ukočenosti. Sinhrona deformacija je osnovni zahtjev: nominalna deformacija jastučića i plastičnog praga mora biti konzistentna, oba kontrolirana na 10-15 mm, a oba se sinhrono deformirati pod opterećenjem vlaka kako bi se izbjeglo ljuštenje interfejsa uzrokovano razlikama u deformacijama i osigurao kontinuitet naprezanja na sučelju. Vezivanje sučelja je važan zahtjev: materijal jastučića mora imati dobru sposobnost vezivanja sa plastičnim materijalom praga sa čvrstoćom vezivanja većom ili jednakom 2MPa kako bi se spriječilo relativno klizanje između jastučića i praga pod opterećenjem vibracijama, a vezni sloj mora imati određenu elastičnost bez utjecaja na sinkronu deformaciju ta dva. Osim toga, dva materijala moraju imati iste performanse protiv starenja sa odstupanjem u stopi starenja manjim od ili jednakim 5% kako bi se osiguralo da se koordinacija krutosti i deformacije i dalje može održati nakon dugotrajne upotrebe bez prekida performansi. U isto vrijeme, temperaturna otpornost materijala mora biti usklađena, sposobna da održi stabilne performanse unutar istog temperaturnog raspona, izbjegavajući koncentraciju naprezanja na interfejsu uzrokovanu razlikama u temperaturnoj deformaciji.
Kako dizajn gradijenta krutosti ispod -šinskih jastučića ostvaruje koordinaciju naprezanja interfejsa sa pragovima?
Dizajn gradijenta krutosti ispod -šinskih jastučića ostvaruje koordinaciju naprezanja interfejsa sa pragovima krozprecizno usklađivanje krutosti i distribucije naprezanja na međuprostoru, te postepena promjena krutosti duž smjera prijenosa opterećenja, čineći jastučić i prag formiranja integrisanog sistema naprezanja i poboljšavajući ukupne performanse ležaja. Prema karakteristikama distribucijeveliko naprezanje u sredini i nisko naprezanje na rubuna interfejsu praga, jastučić je dizajniran kao gradijentna struktura sa visokom krutošću u sredini i malom krutošću na ivici, a modul elastičnosti u sredini je 30%-40% veći od onog na rubu, tako da područje visoke krutosti preuzima koncentrirana opterećenja, a područje niske krutosti raspršuje ivična opterećenja kako bi se ostvarila ujednačena raspodjela naprezanja. Duž smjera prijenosa opterećenja, podloga je dizajnirana kao gradijentna struktura s postupnim smanjenjem krutosti od gornje površine u kontaktu sa tračnicom do donje površine u kontaktu sa pragom: gornja površina ima visoku krutost da podnese koncentrirano opterećenje šine, a donja površina ima nisku krutost da se prilagodi karakteristikama naprezanja praga, tako da se opterećenje prenosi sa praga na spavanje bez naprezanja. U presjeku kolosijeka krivulje, prema karakteristikama ekscentričnog opterećenja sučelja naprezanja, krutost vanjske strane krivulje podmetača se povećava za 20%-25% dok krutost unutrašnje strane ostaje nepromijenjena, nadoknađujući nejednakost naprezanja uzrokovanu bočnim ekscentričnim opterećenjem i ostvarujući koordinaciju naprezanja sučelja krivulje. U isto vrijeme, oko otvora za vijke na pločici je dizajnirano lokalno područje visoke krutosti, s krutošću 50% većom od one okolnog područja, kako bi podnijelo lokalno opterećenje uzrokovano silom prethodnog zatezanja vijaka i izbjeglo koncentraciju naprezanja oko rupe. Kroz kooperativni učinak različitih područja krutosti, dizajn gradijenta krutosti održava naprezanje na međuprostoru između podmetača i praga ujednačenim u svakom trenutku, eliminira lokalnu koncentraciju naprezanja, ostvaruje kooperativni napon dvaju i poboljšava stabilnost strukture staze.