Технологија усклађивања еластичне крутости шина и шеме прилагођавања причвршћивања за различите типове шина
Која су два главна механизма утицаја крутости еластичне траке на ефекат причвршћивања шине?
Први механизам утицаја крутости еластичне траке на ефекат причвршћивања шина је механизам за задржавање предоптерећења. Крутост еластичне траке одређује стопу слабљења предоптерећења. Под дејством вибрационог оптерећења воза, стопа слабљења преднапрезања еластичне траке са умереном крутошћу је мања или једнака 5% годишње, што може дуго да одржава стабилну компресију на шини; стопа слабљења преднапрезања еластичне траке са недовољном крутошћу може достићи више од 15% годишње, а лабављење шине ће се десити за кратко време. Други механизам утицаја је механизам апсорпције енергије вибрација. Као еластични елемент, еластична трака треба да апсорбује део енергије вибрација -шине точка. Еластична трака са прекомерном крутошћу има слабу способност еластичне деформације и не може ефикасно да апсорбује енергију вибрација, што доводи до директног преноса вибрационог оптерећења на спавача и убрзаног оштећења спавача; еластична трака са недовољном крутошћу има прекомерну деформацију, која је склона пластичној деформацији и губитку функције причвршћивања. Ова два механизма су међусобно повезана. Задржавање преднапрезања је основа, а апсорпција енергије вибрација је гаранција. Само еластична трака чија крутост одговара шини може истовремено да реализује ове две функције. На пример, еластична трака типа Ⅲ прилагођена националној стандардној шини од 60 кг/м има чврстоћу контролисану на 60 кН/мм, која не само да може да одржи стабилно предоптерећење, већ и ефикасно апсорбује енергију вибрација, са најбољим ефектом причвршћивања.
Који су методи прорачуна и кључни утицајни параметри крутости еластичне траке?
Прорачун крутости еластичне траке усваја теорију савијања греде механике материјала. Формула за прорачун језгра је к=Л33ЕИ, где је к крутост еластичне траке, Е је модул еластичности материјала, И је момент инерције пресека еластичне траке, а Л ефективна дужина конзоле еластичне траке. Кључни параметри утицаја укључују три аспекта: прво, модул еластичности материјала. Модул еластичности опружног челика 60Си2ЦрВА који се обично користи за еластичне траке је 206 ГПа. Замена са другим материјалима ће директно променити вредност крутости; друго, момент инерције пресека, који је уско повезан са ширином пресека и дебљином еластичне траке. За сваки 1мм повећање дебљине пресека, момент инерције пресека се повећава за око 20%, а крутост се значајно повећава; треће, ефективна дужина конзоле. За сваких 5 мм смањења дужине конзоле, крутост се повећава за око 15%. Подешавање дужине конзоле је згодан начин за промену крутости еластичне траке. Током прорачуна, потребно је узети у обзир стварно стање напона еластичне траке, а теоретска прорачунска вредност се коригује софтвером за симулацију коначних елемената. Одступање између кориговане вредности крутости и измерене вредности мора бити мање или једнако 3%. Поред тога, процес топлотне обраде еластичне траке такође ће утицати на крутост. Модул еластичности еластичне траке са недовољним гашењем је низак, а крутост ће бити око 10% нижа од пројектоване вредности.
Који су параметри дизајна крутости и тачке оптимизације еластичне траке прилагођене националној стандардној шини од 60 кг/м?
Еластична трака типа Ⅲ је одабрана за националну стандардну шину од 60 кг/м. Пројектни параметри крутости језгра су вредност крутости 60±5кН/мм и предоптерећење 12-15кН. Ови параметри могу уравнотежити два захтева задржавања преднапрезања и апсорпције енергије вибрација. Прва тачка оптимизације је оптимизација величине секције. Дебљина пресека радног дела еластичне траке је пројектована да буде 10мм, а ширина 25мм. Стабилност крутости се побољшава повећањем момента инерције пресека, избегавајући брзо смањење крутости са повећањем деформације. Други је оптимизација перформанси материјала. 60Усвојен је опружни челик Си2ЦрВА, који се третира „гашењем + каљење на средњој температури“, са еластичном граничном чврстоћом већом или једнаком 1600МПа, осигуравајући да еластична трака ради у опсегу еластичне деформације без пластичне деформације. Последња је оптимизација облика структуре. Радијус прелаза лука еластичне траке је повећан са Р3мм на Р5мм да би се смањио фактор концентрације напона и побољшала отпорност еластичне траке на замор. Оптимизована еластична трака мора бити проверена тестовима на клупи. Под симулираним условима причвршћивања од 60 кг/м шине, након 1 милион циклуса вибрације, стопа слабљења предоптерећења је мања или једнака 3% и стопа промене крутости мања или једнака 2%, испуњавајући захтеве употребе.
Које су тачке дизајна диференциране крутости еластичне траке прилагођене страној стандардној шини УИЦ60?
Различите тачке дизајна крутости еластичне траке прилагођене страној стандардној шини УИЦ60 одражавају се у три аспекта: подешавање вредности крутости, прилагођавање структуралног облика и усклађивање интерфејса за инсталацију. Подешавање вредности крутости је суштина. Ширина главе шине и величина пресека УИЦ60 шине се разликују од оних код националне стандардне шине од 60 кг/м, а предоптерећење потребно за причвршћивање је веће. Због тога, крутост еластичне траке треба да се повећа на 70±5кН/мм, а предоптерећење се контролише на 15-18кН да би се обезбедило ефикасно ограничење померања шине. У погледу прилагођавања структуралног облика, величина жлеба за уградњу причвршћивача на УИЦ60 шини се разликује од оне код националне стандардне шине. Дужина конзоле еластичне траке треба да се скрати за 3 мм, а истовремено се повећава крајњи угао савијања еластичне траке, тако да се тачка притиска еластичне траке тачно уклапа са положајем рамена шине УИЦ60 шине. У смислу усклађивања инсталационог интерфејса, потребно је додати избочину за позиционирање на дну еластичне траке да би сарађивала са жлебом за позиционирање УИЦ60 причвршћивача како би се спречило бочно померање еластичне траке током вибрација. Поред тога, УИЦ60 шине се углавном користе у европским пругама за велике брзине{20}}које имају веће захтеве за перформансе еластичних трака на замор. Због тога, материјал еластичне траке треба да користи 60Си2ЦрВА челик више чистоће, са садржајем сумпора и фосфора контролисаним испод 0,008% да би се побољшала отпорност на замор.
Које су методе верификације и стандарди за процену прилагодљивости између крутости еластичне траке и типа шине?
Методе верификације за прилагодљивост између крутости еластичне траке и типа шине подељене су у две категорије: верификација на лабораторијском столу и верификација на терену. Лабораторијским столним верификацијом се гради платформа за тестирање причвршћивања која симулира тип шине, поставља еластична трака на причврсни елемент одговарајућег типа шине, примењује вибрацијско оптерећење рада воза са фреквенцијом 50Хз и амплитудом 1мм и наставља са вибрацијама 1 милион пута. Током теста, брзина слабљења преднапрезања, брзина промене крутости и оштећење еластичне траке од замора се прате у реалном времену. Теренском провером пруге се бирају типични делови пруга, постављају шине и еластичне траке одговарајућих типова шина, колосеци и прате 6 месеци и евидентира се бочни померај шина и оштећење еластичних трака. Стандарди за процену укључују три основна индикатора: прво, стопу слабљења преднапрезања мању или једнаку 5%/1 милион вибрација; друго, стопа промене крутости мања или једнака 3%; треће, бочно померање шине Мање или једнако 0,5 мм. Ако сва три индикатора испуњавају стандарде, оцењује се да је еластична трака прилагођена типу шине; ако било који индикатор не испуњава стандарде, параметри дизајна крутости еластичне траке треба поново да се подесе и верификују. На пример, еластична трака прилагођена шини од 75 кг/м тешке-тешке шине има стопу слабљења преднапрезања од 3%, стопу промене крутости од 2% и бочни помак шине од 0,3 мм након верификације, што задовољава стандард за процену прилагодљивости.