Posun neutrální osy průřezu kolejnice a optimalizace rozložení napětí pod-dynamickým zatížením kolejnice
Proč je neutrální osa příčného-profilu kolejnice navržena tak, aby byla posunuta směrem k hlavě kolejnice namísto geometrického středu?
Během provozu vlaku způsobuje kontaktní síla kola-kolejnice deformaci kolejnice směrem dolů ohybem: hlava kolejnice je vystavena tlakovému namáhání a základna kolejnice tahovému namáhání. Mez únavy oceli v tahu je mnohem nižší než mez únavy v tlaku. Pokud je neutrální osa v geometrickém středu, špičkové tahové napětí na patě kolejnice daleko překročí tlakové napětí na hlavě kolejnice, což způsobí, že únavové trhliny se iniciují nejprve na patě kolejnice. Odsazení směrem k hlavě kolejnice (o 5 %-10 % výšky kolejnice) zvyšuje modul ohybového průřezu základny kolejnice, snižuje maximální tahové napětí a udržuje tlakové napětí hlavy kolejnice v rozumném rozsahu, čímž je dosaženo „tahové-únavové rovnováhy v tlaku“-hlavního principu konstrukce průřezu kolejnice.
Jaké jsou požadavky na diferencovaný offset pro kolejovou neutrální osu na tratích s různým zatížením náprav?
Pro konvenční tratě (zatížení nápravy menší nebo rovno 23 t) s malým zatížením splňuje odchylka 5 %-7 % výšky kolejnice požadavky na vyrovnání napětí. U těžkých-traťových tratí (zatížení nápravy větší nebo rovné 30 t) s extrémně vysokým napětím v tahu základny kolejnice je posunutí zvýšeno na 8 %-10 %, aby se dále zvýšil modul základní části kolejnice a potlačil růst tahového napětí. Na vysokorychlostních tratích (rychlost větší nebo rovna 350 km/h) vyžaduje vysoká frekvence dynamického zatížení i přes malé zatížení náprav kompenzaci 6%–8% vyrovnávacího napětí při zajištění celkové tuhosti kolejnice, čímž se zabrání nedostatečné tuhosti hlavy kolejnice a zhoršené stabilitě kontaktu kolo-kolejnice způsobené nadměrným přesazením.
Jaké typické únavové nemoci kolejnic jsou způsobeny nepřiměřeným designem offsetu neutrální osy?
Nedostatečné odsazení vede k nadměrnému namáhání základny kolejnice v tahupraskne kolejnicová základnakteré začínají na hraně základny kolejnice a šíří se směrem k žebra kolejnice, což nakonec způsobí prasknutí kolejnice. Přílišné odsazení koncentruje nadměrné tlakové napětí na hlavu kolejnice, což vede kplastický tokna pojezdové ploše (vytváření vyboulení a zvlnění) a koncentrace tahového napětí na horní stoji kolejnice, spouštěnípraskliny v horizontální kolejnici. Oba scénáře narušují rovnováhu únavy kolejnice, drasticky zkracují životnost a zvyšují náklady na údržbu.
Jak se liší konstrukce s posunutím neutrální osy mezinárodních standardních kolejnic (např. UIC 60, AREMA 136RE) od čínských standardních kolejnic?
Kolejnice UIC 60 má neutrální odsazení osy o 42 % výšky kolejnice, což je o něco nižší než u čínské standardní kolejnice 60 kg/m (45 %), protože se přizpůsobuje evropským vlakům s nízkým zatížením nápravy a velkými průměry kol, které vyžadují nižší namáhání základny kolejnice v tahu. Kolejnice AREMA 136RE, navržená pro těžkou přepravu, má odsazení 48 % výšky kolejnice-daleko překračuje čínský standard 75 kg/m kolejnice-přizpůsobuje se severoamerickým těžkým-tahovým vlakům s ultra-velkým zatížením nápravy (Větší než nebo rovný 35t) a se zaměřením na základní deset kolejnic. Tyto rozdíly pramení z parametrů vlaků a podmínek na trati v různých regionech, což vyžaduje přísné přizpůsobení zátěžovým standardům cílového trhu během projektování.
Jak zajistit přesnost offsetu neutrální osy při výrobě válcování kolejnic?
Jádro leží vnávrh průchodu a kontrola mezery mezi rolemi. Vyhrazený systém průjezdu kolejnice je navržen tak, aby přesně řídil rozměry každého příčného-dílu nastavováním poměru válcování hlavy kolejnice, stojiny a základny. Ve fázi dokončovacího válcování se používá CNC zařízení pro úpravu mezery mezi válci k-sledování průřezových rozměrů kolejnice-v reálném čase; pokud odchylka tloušťky základny kolejnice překročí ±0,3 mm, mezera mezi válci se okamžitě upraví, aby se zajistilo, že offset neutrální osy bude v rozmezí ±1 % konstrukční hodnoty. Po výrobě je každá šarže kolejnic podrobena-skenování průřezu za účelem vykreslení křivky polohy neutrální osy-neshodné{10}}výrobky mají přísně zakázáno opustit továrnu.