Tvrdost materiálu zátěžové desky a její vztah k mechanismu prevence rizika kolapsu pražce
Proč tvrdost materiálu přítlačné desky překračující HRC40 zvyšuje riziko rozdrcení betonových pražců?
Pevnost betonových pražců v tlaku je obvykle C60-C80, což odpovídá dovolenému napětí v tlaku 30-40MPa. Když tvrdost materiálu přítlačné desky překročí HRC40, povrchová tvrdost je vysoká, kontaktní plocha s pražcem je malá a tlakové napětí na jednotku plochy se zvýší o 25%-30%, čímž překročí povolené tlakové napětí pražce. Při působení vysokého napětí bude pražec produkovat místní drcení s prasklinami a odlupováním. Při dlouhodobém střídavém zatížení se budou trhliny rychle šířit, což povede k prasknutí pražce a ovlivní celkovou stabilitu koleje. Kromě toho se přítlačné desky s příliš vysokou tvrdostí snadno dostanou do tvrdého kontaktu s pražcem, což zhoršuje opotřebení pražce a dále zvyšuje riziko rozdrcení.
Proč si pražci běžných-rychlostních tratí vybírají přítlačné desky s HRC35-38 namísto těch s HRC40 nebo vyšší?
Pevnost v tlaku betonových pražců běžných-rychlostních tratí je C60 a dovolené napětí v tlaku je 30 MPa. Přítlačné desky s HRC35-38 mají střední tvrdost povrchu, velkou kontaktní plochu s pražcem a tlakové napětí na jednotku plochy je řízeno v rámci 25MPa, což je nižší než přípustná hodnota. Přítlačné desky s touto tvrdostí mají dobrou odolnost proti opotřebení, nelze je snadno deformovat a mohou účinně chránit pražce před rozdrcením. Přítlačné desky s HRC40 nebo vyšší mají nadměrně vysokou tvrdost a napětí jednotky v tlaku překračuje normu, což může snadno způsobit rozdrcení pražců, což není vhodné pro běžné-rychlostní tratě. Běžné-rychlostní tratě proto volí středně tvrdé přítlačné desky, vyvažující upínací sílu a potřeby ochrany pražců.
Riziko rozdrcení pražců je na těžkých{0}}vozech vysoké. Jak tomu zabránit výběrem materiálu přítlačné desky?
Silné-tratě mají velké nápravové zatížení a tlakové napětí pražce může dosáhnout více než 50 MPa. Je nutné zvolit kalené a temperované přítlačné desky z legované oceli s HRC38-42. Tvrdost tohoto materiálu je střední. Po nauhličování se odolnost proti opotřebení zlepší o 30 % a zároveň se sníží kontaktní napětí s pražcem. Kromě toho lze zvětšit kontaktní plochu mezi přítlačnou deskou a pražcem, aby se řídilo tlakové napětí na jednotku plochy v rámci 35 MPa, což je nižší než přípustné tlakové napětí pražce. Současně jsou vybírány materiály přítlačných desek s vysokou houževnatostí, aby se zabránilo deformaci přítlačné desky způsobené nárazem nákladu, čímž se dále snižuje riziko rozdrcení pražce.
Jaký dopad bude mít nízká tvrdost materiálu přítlačné desky na celkový výkon systému upínání dráhy?
Přítlačné desky s nízkou tvrdostí materiálu mají slabou schopnost odolávat plastické deformaci a jsou náchylné k ohybové deformaci při působení zatížení vlaku. Deformovaná přítlačná deska nemůže být blízko k základně kolejnice a upínací síla se sníží o 20 % až 30 %, což vede k bočnímu posunutí kolejnice a zvýšené odchylce rozchodu. Současně bude deformovaná přítlačná deska tvořit mezery s pražcem, nespojitý přenos napětí, zhorší místní napětí na pražci a zvýší riziko rozdrcení. Navíc deformace přítlačné desky způsobí nerovnoměrné namáhání pružných spon, urychlí elastickou únavu a zkrátí životnost. Tvrdost materiálu přítlačné desky proto musí splňovat konstrukční požadavky, aby se zabránilo zhoršení výkonu systému v důsledku nedostatečné tvrdosti.
Jak otestovat tvrdost materiálu přítlačné desky na místě-, abyste se ujistili, že odpovídá pevnosti v tlaku pražce?
K testování tvrdosti povrchu přítlačné desky na místě lze použít tvrdoměr podle Rockwella. U konvenčních rychlostních linek musí být tvrdost přítlačné desky řízena v rámci HRC35-38 a u vysokozatížených linek by měla být HRC38-42. Současně je třeba ji kombinovat s zkouškou pevnosti pražců v tlaku. Pokud je pražec C60, přípustné tlakové napětí je 30MPa a tvrdost přítlačné desky by neměla překročit HRC38; pokud je pražec C80, přípustné tlakové napětí je 40 MPa a tvrdost přítlačné desky může být zvýšena na HRC42. Kromě toho lze provést tlakovou zkoušku, při které se na přítlačnou desku působí jmenovitým zatížením a sleduje se, zda se pražec drtí, čímž se zajistí přizpůsobení tvrdosti. Teprve po absolvování testu může být trať uvedena do provozu.