Návrh optimalizace namáhání nosné desky kolejí a technologie dynamického{0}}přizpůsobení ložisek zatížení pro linky s velkým{1}}zátěžem
Jaké jsou charakteristiky namáhání a formy porušení pásových přítlačných desek na tratích těžké{0}}dopravy?
Charakteristiky namáhání přítlačných desek na kolejích na tratích těžkého -dopravy se projevují zejména jako vysokofrekvenční střídavé boční zatížení, místní koncentrace napětí a dynamické superpozice nárazů. Při průjezdu vlaku se boční vibrace kolejnice přenášejí na přítlačnou desku a vytvářejí střídavé zatížení o frekvenci 10-50Hz, které pravděpodobně způsobí únavové poškození přítlačné desky. Části koncentrace napětí přítlačné desky jsou hlavně v ohybových částech a kolem otvorů pro šrouby, s faktorem koncentrace napětí vyšším než 2,8, mnohem vyšším než úroveň napětí těla přítlačné desky, což je hlavní oblast, kde vznikají trhliny. Dynamická superpozice nárazu je typickým rysem{12}}těžkých linek. Když projede vlak s nápravovým zatížením 30 t nebo více, vygeneruje okamžité nárazové zatížení na přítlačnou desku se špičkovou hodnotou více než trojnásobku statického zatížení, což zhorší plastickou deformaci přítlačné desky. Formy porušení přítlačných desek kolejí na tratích těžké dopravy zahrnují především tři typy: únavový lom v ohybových částech, deformaci opotřebením kolem otvorů pro šrouby a celkovou plastickou deformaci přítlačné desky. K únavovému lomu dochází většinou 1-2 roky po uvedení přítlačné desky do provozu, přičemž trhliny zasahují od ohýbaných částí až k tělu; deformace opotřebení kolem otvorů pro šrouby je způsobena relativním klouzáním mezi přítlačnou deskou a šrouby, a když míra opotřebení přesáhne 2 mm, účinek upevnění se sníží; celková plastická deformace se projevuje jako oddělení přítlačné plochy přítlačné desky od boku kolejnice, které nemůže omezovat boční posuv kolejnice a přímo ohrožuje bezpečnost jízdy.
Jaké je základní návrhové schéma pro optimalizaci napětí konstrukce tlakové desky kolejnice?
Základním návrhovým schématem pro optimalizaci napětí ve struktuře přítlačné desky kolejí je návrh rozptylu napětí, přizpůsobení proměnných průřezů-a zvětšení kontaktní plochy. Návrh rozptylu napětí mění pravý-úhlový ohyb přítlačné desky na obloukový přechod R15{8}}R20 mm, čímž se snižuje faktor koncentrace napětí v ohýbané části z 2,8 na méně než 1,3 a eliminuje se zdroj koncentrace napětí. Variabilní přizpůsobení průřezu-upravuje tloušťku průřezu{11}}podle rozložení napětí přítlačné desky. V oblastech koncentrace napětí, jako jsou ohýbané díly a kolem otvorů pro šrouby, je tloušťka průřezu zvýšena z 12 mm na 18 mm, aby se zlepšila nosnost; v přímých oblastech s nízkým-namáháním je tloušťka průřezu-snížena z 12 mm na 8 mm, aby se dosáhlo lehké konstrukce a zároveň bylo zajištěno rovnoměrné rozložení napětí. Konstrukce zvětšující se kontaktní plochy mění režim kontaktu mezi přítlačnou deskou a kolejnicí z liniového kontaktu na povrchový. Přítlačná plocha přítlačné desky má obloukový design se stupněm lícování větším nebo rovným 90 % se stranou kolejnice, což snižuje kontaktní napětí a zabraňuje místnímu opotřebení. Kromě toho optimalizujte rozmístění otvorů pro šrouby na přítlačné desce, změňte jednořadé šrouby na dvouřadé symetrické uspořádání, upravte rozteč šroubů od 150 mm do 200 mm, aby bylo zatížení rovnoměrně rozloženo na dva šrouby, čímž se sníží napěťové zatížení jednoho šroubu. Po dokončení strukturální optimalizace je potřeba ověřit simulační analýzu konečných prvků, která simuluje nárazové zatížení těžkých vlaků, aby se zajistilo, že hodnota napětí každé části přítlačné desky je nižší než mez únavy materiálu.
Jaká jsou opatření ke zvýšení materiálového výkonu pro přítlačné desky na linkách těžké{0}}dopravy?
Opatření ke zvýšení materiálového výkonu pro přítlačné desky v liniích těžkého-dopravu se zaměřují na tři aspekty: vysoko-pevnostní matricový materiál, povrchovou zpevněnou úpravu a-úpravu proti únavě. Matricový materiál využívá vysoce-nízkopevnou-legovanou ocel Q460 namísto tradiční oceli Q235. Mez kluzu oceli Q460 je větší nebo rovna 460 MPa a pevnost v tahu je větší nebo rovna 550 MPa, což je více než dvojnásobek oceli Q235, s vynikající odolností proti plastické deformaci. Ošetření zpevnění povrchu využívá kompozitní proces laserového kalení + brokování. Klíčové části, jako jsou ohýbané části a okolí otvorů pro šrouby přítlačné desky, jsou vystaveny laserovému kalení s hloubkou kalení řízenou na 1,5-2 mm a tvrdost povrchu může dosáhnout HRC50-55, což zlepšuje odolnost proti opotřebení povrchu a odolnost proti únavě; po kalení se provádí brokování, aby se na povrchu vytvořila vrstva zbytkového napětí v tlaku o tloušťce 0,2-0,3 mm, s hodnotou zbytkového napětí v tlaku až -300MPa, kompenzuje účinek střídavého tahového napětí a oddaluje iniciaci únavových trhlin. Protiúnavové modifikace je dosaženo kalením a temperováním tepelným zpracováním, přijetím procesu kalení + vysokoteplotního temperování, s kalící teplotou 880-900 stupňů a temperovací teplotou 600-620 stupňů, takže materiál získává temperovanou sorbitovou strukturu s rázovou houževnatostí rovnou 50 J nebo vyšší než rázová houževnatost. materiál. U přítlačných desek v těžkých tratích v korozivním prostředí je na povrch nastříkán fluorokarbonový povlak o tloušťce 30-40μm, který má vynikající odolnost proti povětrnostním vlivům a korozi a stupeň přilnavosti povlaku je větší nebo roven 1, což zajišťuje, že během dlouhodobého provozu nedochází k odlupování.
Jaké jsou klíčové body návrhu kolaborativního přizpůsobení mezi přítlačnými deskami, kolejnicemi a šrouby?
Návrh kolaborativního přizpůsobení mezi přítlačnými deskami, kolejnicemi a šrouby musí dosáhnout tří cílů: koordinace namáhání, přizpůsobení velikosti a korozní kompatibilita. Z hlediska koordinace napětí musí tuhost přítlačné desky odpovídat tuhosti kolejnice. Tuhost přítlačné desky pro těžké-traťové linky je řízena na 120-150 kN/mm, aby se zajistilo, že se přítlačná deska a kolejnice deformují synchronně při zatížení vlakem, čímž se zabrání koncentraci napětí způsobené rozdíly v tuhosti. Pokud jde o přizpůsobení velikosti, oblouk přítlačné plochy přítlačné desky musí být konzistentní s obloukem strany kolejnice. Oblouk přítlačné desky přizpůsobený národním standardním kolejnicím je R130 mm a oblouk zahraničních standardních kolejnic je třeba upravit podle odpovídajících norem; průměr otvoru pro šroub přítlačné desky musí tvořit přechodové lícování s průměrem šroubu, s lícovanou mezerou řízenou na 0,05-0,1 mm, aby se zabránilo selhání přenosu zatížení způsobenému nadměrnými mezerami. Pokud jde o korozní kompatibilitu, povrchové povlaky přítlačné desky, kolejnice a šroubu by měly používat materiály se stejným potenciálem, jako je povlak Dacromet, aby se zabránilo elektrochemické korozi způsobené rozdíly potenciálů; na styčnou plochu mezi přítlačnou deskou a kolejnicí je položeno izolační těsnění o tloušťce 2 mm, které dokáže nejen tlumit vibrace, ale také zabránit korozi způsobené přímým kontaktem obou kovů. Při návrhu kolaborativní adaptace je také třeba vzít v úvahu proces instalace. Instalační krouticí moment přítlačné desky musí odpovídat stupni krouticího momentu šroubu. Instalační krouticí moment přítlačné desky pro tratě těžké dopravy je řízen na 800-900N·m, aby se zajistilo, že přítlačná síla přítlačné desky na kolejnici je stabilně udržována na 25-30kN, čímž se dosáhne spolehlivého omezení.
Jaké jsou ukazatele výkonnostních testů a normy přijatelnosti pro přítlačné desky na linkách těžké{0}}dopravy?
Ukazatele testu výkonu přítlačných desek na linkách těžkého{0}}dopravu zahrnují tři kategorie: mechanické ukazatele výkonu, ukazatele únavy a ukazatele přizpůsobení instalace. Ukazatele mechanického výkonu testují mez kluzu, pevnost v tahu a rázovou houževnatost materiálu. Mez kluzu ocelových přítlačných desek Q460 je větší nebo rovna 460 MPa, pevnost v tahu větší nebo rovna 550 MPa a -20 stupňů rázová houževnatost větší nebo rovna 50 J; povrchová tvrdost je testována pomocí Rockwellova tvrdoměru a tvrdost kalených součástí je větší nebo rovna HRC50. Ukazatele únavového výkonu jsou testovány na únavové zkušební stolici při použití střídavého zatížení s frekvencí 30 Hz a amplitudou zatížení 20-30kN. Přítlačná deska musí projít 2 miliony zatěžovacích cyklů bez prasklin a únavová životnost je více než dvojnásobná oproti tradičním přítlačným deskám. Indikátory přizpůsobení instalace testují rozměrovou přesnost a montáž přítlačné desky. odchylka tloušťky přítlačné desky menší nebo rovna ±0,5 mm, odchylka šířky menší nebo rovna ±1 mm; stupeň lícování s kolejnicí větší nebo rovný 90 % a odchylka svislosti přítlačné desky po instalaci menší nebo rovna 1 stupni; odchylka stupně polohy otvoru pro šroub Menší nebo rovna ±0,5 mm pro zajištění přesné instalace šroubu. Přijímací normou je, že všechny testovací indikátory splňují normy a míra kvalifikace stejné šarže přítlačných desek je větší nebo rovna 99 %; nainstalované přítlačné desky musí projít-zatěžovací zkouškou na místě, a když projedou těžké{26}}tahové soupravy, maximální namáhání přítlačné desky je menší nebo rovno dovolenému namáhání materiálu; roční míra poškození během provozu Menší nebo rovna 0,5 %, splňující požadavky na dlouhodobý provoz linek těžké dopravy. Nekvalifikované přítlačné desky musí být zcela vyřazeny a vstup na staveniště je přísně zakázán.