Princip shody mezi anti{0}}relaxačním výkonem šroubu dráhy a frekvencí vibrací dráhy
Frekvence vibrací městské železniční dopravy je vyšší než u běžných-rychlostních tratí. Proč jsou požadavky na anti-relaxační výkon šroubů vyšší?
Většina městských železničních tranzitních linek jsou podzemní tunelové linky s vysokou hustotou provozu vlaků a frekvence vibrací může dosáhnout více než 100 Hz, mnohem vyšší než 50 Hz běžných-rychlostních tratí. Vysoko{4}}frekvenční vibrace způsobí mírné relativní prokluzování na kontaktním povrchu závitu šroubu, což je hlavní důvod pro uvolnění síly předběžného utažení šroubu. Čím vyšší je frekvence vibrací, tím častější je prokluz a tím rychlejší je ztráta síly před utahováním. Nízké-vibrace běžných-rychlostních tratí mají za následek malé prokluzování šroubů a pomalou ztrátu síly před utahováním, takže běžné šrouby mohou požadavky splnit. Vysokofrekvenční vibrace městské železniční dopravy však způsobí, že běžné šrouby v krátké době ztratí svou utahovací sílu{14}, což povede k uvolnění kolejnice. Městská železniční doprava proto musí vybrat vysokopevnostní šrouby ošetřené anti{17}}relaxačním tepelným zpracováním, aby odolávaly relaxaci způsobené vysoko-skluzem.
Proces anti{0}}relaxačního tepelného zpracování kolejových šroubů zahrnuje především dva základní kroky. Co to jsou a jakou roli hrají?
Proces anti{0}}relaxačního tepelného zpracování šroubů kolejnic zahrnuje především dva základní kroky: „vysoko{1}}teplotní temperování“ a „odlehčení pnutí“. Vysokoteplotní temperování spočívá v zahřátí šroubu na 500-600 stupňů, udržení po určitou dobu v teple a následném pomalém ochlazení. Může uvolnit zbytkové napětí uvnitř šroubu, zjemnit zrna a zlepšit houževnatost šroubu. Po zlepšení houževnatosti se šroub může lépe přizpůsobit vibračnímu zatížení a vyhnout se relaxaci způsobené křehkým lomem. Krokem odlehčení pnutí je po utažení šroubu znovu provést nízkoteplotní zahřátí, aby se eliminovalo dodatečné pnutí vznikající během procesu utahování. Dodatečné napětí urychlí uvolnění šroubu a jeho odstranění může způsobit, že síla předběžného utažení šroubu bude stabilnější. Kombinace těchto dvou kroků může zlepšit anti{14}}relaxační výkon šroubu o více než 50 %, čímž splňuje požadavky na vysokofrekvenční vibrační linky.
Která z nich má lepší anti{0}}relaxační účinek, dvou-hlavové šrouby nebo šrouby se šestihrannou hlavou, a proč jsou vhodnější pro výhybky?
Dvojité-šrouby s hlavou mají lepší anti-relaxační účinek než šrouby se šestihrannou hlavou. Hlavním důvodem je to, že šrouby s dvojitou hlavou- mají delší závit a více zubů zabírajících s maticí. Čím více zabírajících zubů, tím větší je odpor proti prokluzu mezi šroubem a maticí, což může účinně snížit relativní prokluz způsobený vibracemi a zpozdit uvolnění síly předběžného utažení. Struktura koleje v oblasti výhybky je složitá a frekvence a amplituda vibrací jsou vyšší než u běžných tratí, což z ní činí oblast s vysokým -incidencem uvolnění šroubu. Šrouby se šestihrannou hlavou mají méně zabírajících zubů a jsou náchylné k uvolnění v důsledku prokluzu v oblasti výhybky, což vede k posunutí součástí výhybky. Zvýšením počtu zabírajících zubů zlepšují šrouby s dvojitou hlavou{10}} jejich anti{11}}relaxační schopnost. Zároveň snášejí sílu rovnoměrněji a odolají komplexnímu zatížení v oblasti výhybky. Proto upevňovací systém v oblasti výhybky preferuje dvou{14}}hlavové šrouby.
Když rychlost ztráty síly před utažením šroubu dosáhne jaké úrovně, je třeba jej znovu{1}}utáhnout a proč to nelze zpozdit?
Když míra ztráty síly před utažením šroubu kolejnice dosáhne 15 %, je to kritická hodnota a je třeba ji okamžitě znovu utáhnout-, což nelze odložit. Poté, co se síla předběžného utažení ztratí o 15 %, se upevňovací výkon šroubu výrazně sníží a nemůže účinně zablokovat kolejnici. Kolejnice způsobí mírné posunutí při vibracích vlaku. Mírné posunutí zhorší prokluz mezi šroubem a maticí, takže ztráta síly před utahováním vstoupí do zrychlené fáze. Trvá jen několik týdnů, než se ztráta zvýší z 15 % na 30 %. Pokud ztráta síly před utažením překročí 30 %, součásti, jako jsou rybí desky a elastické spony, se uvolní, což způsobí odchylku geometrických rozměrů dráhy. Zpožděné utažení povede k úplnému selhání šroubu a dokonce ke zlomení šroubu, což způsobí vážné dopravní nehody. Proto je nutné na místě pravidelně zjišťovat sílu předběžného utažení{17} a zvládnout ji včas, když ztrátovost dosáhne 15 %.
Jak pomáhá použití podložek proti uvolnění{0}} pásových šroubů při zlepšování anti-relaxačního výkonu a přizpůsobování se různým frekvencím vibrací?
Anti{0}}povolovací podložky pomáhají šroubům zlepšovat anti{1}}relaxační výkon zvýšením třecí síly na kontaktní ploše závitu a jejich základním principem je „uzamykací třecí síla“. Povrch anti-podložky je opatřen vroubkovanými liniemi. Po instalaci budou zoubky zapuštěny do povrchu šroubu a spojovacího kusu, aby vytvořily mechanické spojení, které zabrání relativnímu prokluzu mezi závity. Pro běžné-rychlostní tratě s nízkou frekvencí vibrací lze vybrat běžné pružinové podložky proti{7}}uvolňování a jejich třecí síla může kompenzovat nízký-prokluz. Pro městské železniční linky a tratě těžké{10}}dopravy s vysokou frekvencí vibrací by měly být vybrány dvojité-samočinné{12}}blokovací-podložky, které mohou vytvářet dvousměrnou{14}}uzamykací sílu a třecí síla je třikrát větší než u běžných podložek. Výběrem různých typů anti{16}}podložek se šroub může přizpůsobit různým frekvencím vibrací vedení a dále zpomalit uvolnění síly předběžného utažení.