Vztah tvrdosti u klipu-kontaktu špičky
Elastická spona je nejprve pružina a potom upevňovací prvek. Klipová ocel musí zůstat elastická díky své pracovní deformaci, která vyžaduje vysokou mez kluzu, a tvrdost je praktickým měřítkem této pevnosti. Spony typu E{2}}a podobné jsou obvykle vyrobeny z pružinové oceli 60Si2MnA, 55Si2Mn nebo 38Si7 a kalené na 44-48 HRC, zhruba 430–470 HB. Standardní uhlíková kolejnicová ocel má pro srovnání asi 260-300 HB na hlavě a patě a kolejnice kalené na hlavě dosahují asi 340-380 HB. Svorka je proto vždy tvrdší než kolejnice a kompatibilita není o stejné tvrdosti, ale o kontrole důsledků rozdílu tvrdosti: dostatečně velká kontaktní plocha na špičce svorky, zatížení špičky v rámci konstrukčního rozsahu a žádný relativní pohyb na kontaktu, který by ohrozil patu kolejnice.
Tvrdost a opotřebení na patce kolejnice
Na špičce klipu je kontaktní tlak vysoký a jakýkoli mikro{0}}pohyb mezi klipem a patkou kolejnice opotřebovává měkčí povrch, kterým je kolejnice. Se standardní kolejnicí o síle přibližně 260-300 HB spona v řadě 44-48 HRC udrží zatížení špičky, aniž by se zařezala do kolejnice, a opotřebení patky kolejnice zůstává v hloubce povolené normami údržby. Na hlavově tvrzených kolejnicích s tvrdostí patky blízkou 350 HB a vyšší se rovnováha opotřebení posouvá a strana s klipem zaznamenává větší ztráty materiálu; Operátoři na takových linkách sledují opotřebení špičky klipů během kontroly a vyměňují klipy spíše dříve než později. Praktickým pravidlem je, že tvrdost klipu je dána konstrukcí pružiny a požadavkem na únavu a profil kolejnice je zvolen tak, aby odpovídal provozu, zatímco kontaktní geometrie je navržena tak, aby opotřebení obou částí bylo pomalé.
Slitina versus uhlíková pružinová ocel v chladném klimatu
Pružinová ocel mění chování spony při nízkých{0}}teplotách. Slitiny obsahující mangan v koncentraci asi 1,0-1,5 % nebo vanad v koncentraci asi 0,1-0,2 % si zachovávají tažnost přibližně -30 stupňů až -40 stupňů, což udržuje svorku elastickou, když do ní narazí vlak při nízké teplotě. Obyčejná uhlíková pružinová ocel ztrácí tažnost ve stejném rozsahu a tvrdá tuhá spona při nárazu může prasknout při koncentraci napětí, jako je kořen ohybu. Pro tratě v kontinentálním a arktickém podnebí by specifikace měla uvádět jakost slitiny schopnou za studena a přejímací zkouška by měla zahrnovat kontrolu průhybu při nízké teplotě, nejen zkoušku únavy při pokojové teplotě.
Geometrie ohybu a elastický rozsah
Poloměr zakřivení ohybu příchytky určuje, jak velký průhyb může příchytka absorbovat, než napětí vlákna dosáhne meze kluzu. Větší poloměr ohybu, například asi 25 mm, rozloží napětí na delší oblouk a poskytuje širší rozsah pružnosti, který se přizpůsobí roztažení a smrštění kolejnice až o asi 10 mm před trvalým ztuhnutím. Menší poloměr, například asi 15 mm, poskytuje vyšší počáteční napětí při stejném průhybu, ale užší elastické okénko, což vyhovuje tratím ve stabilních teplotních zónách s malým pohybem kolejnice. Výběr by měl zvážit sezónní teplotní rozsah kolejnice na trati proti požadovanému zatížení sbíhavosti; na dlouhých svařovaných kolejnicích v horkém klimatu je širší rozsah elasticity obvykle bezpečnější volbou.
Udržování upínací síly při opotřebení kolejnic
Kolejnice ztrácejí za 5-10 let provozu 1-3 mm výšky hlavy a patky a špička klipu kopíruje patku kolejnice, což snižuje zatížení špičky, pokud to systém nedokáže kompenzovat. Konstrukce s nastavitelným-napětím používají štěrbinové montážní otvory nebo vyjímatelné podložky, takže klip lze o malý kousek přemístit, aby se obnovila deformace konstrukce; je zdokumentováno prodloužení životnosti klipů o 30-40 % ve srovnání s designy s pevným{11}}tahem na stejné lince. Na vysokorychlostních tratích nad 300 km/h udržují konstrukce odpružené spony upínací sílu v rozsahu 20–30 kN prostřednictvím vysokofrekvenčních vibrací a absorbují část energie nárazu na sponě, což snižuje opotřebení jak spony, tak patky kolejnice ve srovnání s pevným upnutím.
Průvodce výběrem pro kupující
Při požadavku na vzorky spony uveďte jakost kolejové oceli a její tvrdost; spona vyvinutá pro standardní kolejnici může vyžadovat ověření geometrie na hlavové-kalené kolejnici.
Pro projekty v chladném-klimatu určete legovanou pružinovou ocel, jako je 38Si7 nebo manganem-legovanou jakost, a požadujte údaje o testu průhybu při nízké teplotě-.
U tratí s velkými teplotními výkyvy preferujte větší poloměr ohybu a ověřte rozsah pružnosti proti očekávanému pohybu kolejnice.
Potvrďte zatížení špice při konstrukčním vychýlení, obvykle 8-13 kN pro spony typu E, a únavovou životnost při tomto průhybu podle použitého standardu upevnění.
Rozsah tvrdosti si vyžádejte v kontrolním certifikátu; řada 44-48 HRC je obvyklým přejímacím páskem pro spony z pružinové oceli.
Často kladené otázky
Otázka: Měla by se tvrdost klipu shodovat s tvrdostí kolejnice?Odpověď: Ne. Spona musí být tvrdší než kolejnice, aby si udržela své pružinové vlastnosti, a kompatibilita je řízena kontaktní geometrií a zatížením špičky, nikoli stejnou tvrdostí.
Otázka: Co se stane, když je klip příliš měkký?Odpověď: Měkká svorka povolí při své pracovní deformaci, ztratí zatížení špičky a předčasně neprojde únavovým testem; nemůže udržet upínací sílu požadovanou upevňovací normou.
Otázka: Má tvrdost klipu vliv na patku kolejnice?A: Nepřímo. Špička klipu tlačí na patku kolejnice a při správné geometrii je míra opotřebení patky kolejnice v rámci limitů údržby; s nevyrovnanou geometrií může tvrdší klip rýhovat patku kolejnice.
Otázka: Která pružinová ocel je nejlepší pro chladné podnebí?Odpověď: Třídy slitin, jako je 38Si7 nebo uhlíkové třídy s přídavkem manganu nebo vanadu, udržují tažnost přibližně -30 stupňů až -40 stupňů a odolávají křehkému lomu při nárazu.
Otázka: Jak se ověřuje tvrdost klipu ve výrobě?Odpověď: Testováním tvrdosti podle Rockwella na hotové sponě, s rozsahem přijatelnosti obvykle 44-48 HRC, zaznamenaným v materiálovém certifikátu pro každou šarži.