Dizajn disperzije naprezanja stezne ploče na stazi i tehnologija prilagođavanja opterećenja na više linija
Koji su glavni uzroci koncentracije naprezanja u kolosiječnoj potisnoj ploči i njihove opasnosti za šine?
Osnovni uzroci koncentracije naprezanja u kolosiječnoj potisnoj ploči uključuju tri kategorije: defekti konstrukcije, odstupanja u instalaciji i neravnomjerna raspodjela opterećenja. Konstruktivni defekti se manifestuju kao oštri uglovi i pravi{1}} prijelazi potisne ploče, sa faktorom koncentracije napona do 3,0 ili više, što daleko prelazi dozvoljenu vrijednost od 1,5. Odstupanja pri ugradnji kao što su nagib potisne ploče i zazor prianjanja sa šinom veći od ili jednak 2 mm dovest će do koncentracije opterećenja na rubu tlačne ploče, a lokalni napon prelazi granicu tečenja materijala. Neravnomjerna distribucija opterećenja uglavnom se javlja u teškim-putevima i krivinama. Superpozicija bočne sile vlaka i vertikalne sile povećava kompozitni napon na potisnoj ploči za više od 2 puta. Opasnost za šine je lokalno prignječenje, koje se manifestuje kao udubljenja i plastične deformacije na dnu šine, dubine 1-2mm, koje utiču na prianjanje između šine i osnovne ploče, a zatim izazivaju povećane vibracije šine. Dugotrajna koncentracija naprezanja će također dovesti do loma tlačne ploče od zamora. Slomljeni dijelovi potisne ploče izgrebat će garnituru kotača, au teškim slučajevima uzrokovati nesreće pri iskakanju voza iz šina. Stoga je dizajn disperzije naprezanja osnovni tehnički zahtjev tlačne ploče.
Koja je shema konstrukcijskog dizajna za disperziju napona potisnih ploča u{0}}brzim željezničkim prugama?
Potisne ploče u brzim željezničkim prugama imaju strukturni dizajn disperzije naprezanja u mreži + prijelaz u obliku kuta. Površina potisne ploče koja je u kontaktu sa šinom ima izbočine u obliku mreže, visine 2 mm i razmaka od 10 mm, koje mogu dispergirati koncentrirana opterećenja na više dodirnih tačaka, smanjujući faktor koncentracije napona na ispod 1,2. Sve ivice i oštri uglovi potisne ploče prihvataju prelaz od R8 mm za eliminisanje izvora koncentracije naprezanja, da se napon ravnomerno prenosi unutar potisne ploče i smanji maksimalna vrednost naprezanja za 40%. Pritisna ploča ima podijeljeni dizajn, podijeljena na glavnu potisnu ploču i pomoćnu tlačnu ploču. Glavna potisna ploča nosi vertikalna opterećenja, a pomoćna potisna ploča nosi bočna opterećenja, ostvarujući usmjereno opterećenje i izbjegavajući kompozitnu superpoziciju naprezanja. Pritisna ploča je izrađena od niskolegiranog čelika Q355B-koji je -pečen kako bi se formirao zaostalo tlačno naprezanje na površini, poništavajući dio radnog vlačnog napona i poboljšavajući otpornost tlačne ploče na zamor. Nakon projektovanja konstrukcije, mora se verificirati simulacijom konačnih elemenata da se simulira stanje opterećenja pri brzini od 350 km/h, osiguravajući da je napon svakog dijela potisne ploče unutar dozvoljenog raspona, a raspon fluktuacije naprezanja manji od ili jednak ±10%.
Koje su mjere ojačanja gradijentom materijala za disperziju naprezanja potisnih ploča u teškim-vodovima za vuču?
Potisne ploče u teškim-vodovima za vuču imaju gradijentno ojačani materijalni dizajn od nisko-matrice od ugljičnog čelika + sloja otpornog na habanje visoke-tvrdoće-. Matrica je napravljena od Q235 nisko-ugljičnog čelika kako bi se osigurala žilavost i otpornost na udarce tlačne ploče, izbjegavajući lomljiv lom uzrokovan teškim-udarom. Sloj otporan na habanje{10}}prihvata tehnologiju zavarivanja plazma raspršivanjem za prskanje legure na bazi željeza{11}}na kontaktnu površinu između potisne ploče i šine, sa debljinom sloja za zavarivanje raspršivanjem od 3 mm i tvrdoćom HRC60 ili više, a otpornost na habanje je 5 puta veća od one obične tlačne ploče. Gradijentno ojačani prelazni sloj je napravljen od legure na bazi nikla-debljine 1 mm, čime se ostvaruje metalurško spajanje između matrice i sloja otpornog na habanje{18}, sa čvrstoćom vezivanja većom ili jednakom 40MPa, sprečavajući da sloj otporan na habanje-opada. Be-nekontaktni dijelovi potisne ploče tretirani su vrućim-pocinčavanjem za zaštitu od-korozije, sa debljinom sloja većom od ili jednakom 80 μm, pogodnim za prašnjavo i vlažno okruženje teških-vodova za vuču i produžavaju vijek trajanja anti{{27} ploče pod pritiskom. Pritisna ploča ojačana gradijentom materijala ima površinski gubitak na habanju manji od ili jednak 0,5 mm/godišnje pri visokofrekventnom -kotrljanju od 10.000-tona teških vozova, jednoliku disperziju naprezanja, nema očigledne koncentracije naprezanja i vijek trajanja produžen na više od 15 godina.
Koja je ključna uloga preciznog ugradnog pozicioniranja potisnih ploča u disperziji napona?
Srž preciznog postavljanja potisnih ploča je osigurati potpuno prianjanje i bez zazora između potisne ploče i šine. Prije ugradnje, laserski lokator se koristi za kalibraciju položaja potisne ploče, sa odstupanjem pozicioniranja manjim ili jednakim ±1 mm. Prekomjerno odstupanje će smanjiti kontaktnu površinu između potisne ploče i šine za više od 30%, uzrokujući koncentraciju naprezanja. Specijalni fiksatori za pozicioniranje se koriste tokom ugradnje za fiksiranje ravnosti i vertikalnosti potisne ploče, sa horizontalnim odstupanjem manjim ili jednakim 0,5 stepeni i vertikalnim odstupanjem manjim ili jednakim 0,5 stepeni, obezbeđujući ravnomerno naprezanje na potisnoj ploči i izbegavajući lokalno preopterećenje. Vijci za pričvršćivanje potisne ploče koriste simetričan i korak po{9}}proces zatezanja. Prvo, zategnite dijagonalne vijke na 50% projektovanog momenta, a zatim zategnite preostale vijke do krajnjeg momenta od 800 N·m, tako da pritisna ploča ravnomjerno komprimira šinu i eliminiše zazor za pristajanje. Nakon ugradnje, mjerač se koristi za otkrivanje zazora između potisne ploče i šine. Dijelove s razmakom većim od ili jednakim 0,5 mm potrebno je podesiti kako bi se osiguralo da je puna kontaktna površina veća ili jednaka 95%. Precizno postavljena potisna ploča ima ujednačenu distribuciju naprezanja, a lokalni vrh naprezanja je smanjen za više od 50%, efikasno izbjegavajući oštećenje dna šine od gnječenja i poboljšavajući stabilnost strukture kolosijeka.
Koje su metode ispitivanja i standardi poboljšanja optimizacije za raspodjelu naprezanja na potisnoj pločici na kolosijeku?
Ispitivanje raspodjele naprezanja ploče pritiska na kolosijeku usvaja metodu mjerenja otpornosti. Mjerači naprezanja su zalijepljeni na dijelove koncentracije naprezanja (ivice, oštri uglovi) tlačne ploče, a podaci o naprezanju u uvjetima opterećenja prikupljaju se pomoću dinamičkog mjerača naprezanja kako bi se nacrtala mapa oblaka naprezanja. Tokom testiranja, potrebno je simulirati uslove opterećenja različitih pruga: velike-brzine željezničke pruge simuliraju visoko-vibracije visoke frekvencije na 350km/h, teške-pruge simuliraju vertikalna opterećenja od 100kN, a lake-pruge za raspodjelu opterećenjaN simuliraju radni uvjeti punog opterećenja od 50 kN. Standardi poboljšanja optimizacije su: maksimalno naprezanje potisne ploče manje od ili jednako 80% dopuštenog naprezanja materijala, faktor koncentracije napona manji ili jednak 1,5 i razlika naprezanja svakog dijela manja ili jednaka 20MPa. Ako rezultati ispitivanja premašuju standarde, potrebna je optimizacija sa tri aspekta: konstrukcijskog dizajna, odabira materijala i procesa ugradnje, kao što je povećanje radijusa uvojaka, debljanje sloja otpornog na habanje{14}}i poboljšanje tačnosti pozicioniranja instalacije. Optimizirana tlačna ploča mora se ponovo testirati na naprezanje sve dok ne ispuni standard, osiguravajući da kapacitet disperzije naprezanja potisne ploče ispunjava zahtjeve opterećenja linije i ostvaruje koordiniranu uslugu šine i potisne ploče.