Технологија за повећање животног века замора за еластичне копче и дизајн прилагодљивости оптерећења на свим железничким линијама
Који је механизам стварања заморних пукотина еластичне траке и њихове опасности по систем причвршћивања?
Механизам стварања заморних прслина еластичне траке је настанак и ширење микро-прслина под дејством наизменичних циклуса напона. Еластична трака стално подноси наизменично оптерећење „компресије-одскока“ када воз вози. Када број циклуса оптерећења пређе 100.000 пута, у деловима еластичне траке са концентрацијом напона ће се створити микро-пукотине. Ове микро-пукотине ће се постепено ширити са повећањем броја циклуса оптерећења, а када дужина прслине достигне критичну вредност, еластична трака ће се ломити. Делови концентрације напона еластичне траке углавном се појављују у подручју прелаза лука и крајњем делу савијања еластичне траке, а фактор концентрације напона ових делова може достићи више од 2,5, што је много више од нивоа напона тела еластичне траке. Заморне пукотине еластичне траке су изузетно штетне за систем причвршћивања. Ширење прслине ће довести до слабљења силе извијања еластичне траке. Када сила извијања опадне за више од 20%, шина ће имати бочно померање, што утиче на глаткоћу рада воза. Ако се еластична трака сломи, то ће директно проузроковати да шина изгуби ограничење, што ће довести до велике безбедносне несреће иклизања воза из шина. Због тога је побољшање отпорности еластичне траке на замор главни приоритет дизајна система причвршћивања.
Које су мере оптимизације формуле материјала за отпорност еластичне траке на замор?
Мере оптимизације формуле материјала за отпорност еластичне траке на замор углавном се фокусирају на три аспекта: надоградњу материјала матрице, додавање елемената легуре и контролу садржаја нечистоћа. Материјал матрице користи опружни челик 60Си2ЦрВА уместо традиционалног челика 60Си2Мн. Затезна чврстоћа челика 60Си2ЦрВА може достићи више од 1800МПа, јачина течења је већа или једнака 1600МПа, а отпорност на замор је више од 30% већа од оне код традиционалних материјала. У погледу додавања елемената легуре, садржај елемената хрома и ванадијума је прецизно контролисан. Количина додатка елемента хрома је контролисана на 0,9%-1,2%, што може побољшати очвршћавање и отпорност материјала на корозију; количина додатка елемента ванадијума је контролисана на 0,15%-0,25%, што може да рафинише зрна и побољша жилавост и отпорност материјала на замор. Контрола садржаја нечистоћа је кључ за оптимизацију формуле. Садржај елемената сумпора и фосфора мора се контролисати испод 0,02% како би се избегло стварање крхких инклузија нечистоћа, које постају тачке иницијације заморних прслина. Након оптимизације формуле, материјал еластичне траке треба да прође строги процес термичке обраде, усвајајући комбинацију процеса "гашење + каљење на средњој температури". Температура гашења се контролише на 850-870 степени, а температура каљења се контролише на 420-440 степени, тако да еластична трака добија одличне свеобухватне механичке особине како би испунила захтеве дизајна отпорности на замор.
Која је оптимизована шема дизајна за структурну дисперзију напона еластичних трака?
Оптимизована шема дизајна за структурну дисперзију напона еластичних трака усваја три стратегије: прелаз лука, дизајн променљивог попречног{0}}пресека и крајње ојачање. Сви оштри углови еластичне траке се мењају у прелазе лука од Р5-Р8мм, смањујући фактор концентрације напона са 2,5 на испод 1,2 и елиминишући изворе концентрације напона. Дизајн варијабилног попречног-пресека прилагођава-величину попречног пресека према расподели напона еластичне траке, повећавајући-дебљину попречног пресека у области лука високог-напона са првобитних 8 мм на 10 мм; смањење-дебљине попречног пресека у равној области са малим напрезањем са првобитних 8 мм на 6 мм да би се постигла уједначена расподела напона. Дизајн крајњег ојачања усваја локални третман млазом за формирање слоја заосталог тлачног напрезања дебљине 0,1-0,2 мм на крају савијања еластичне траке. Вредност преосталог напона притиска може да достигне -200МПа до -300МПа, што може ефикасно да неутралише ефекат наизменичног затезног напона и одложи почетак заморних пукотина. Након што је оптимизација структуре завршена, потребна је анализа симулације коначних елемената да би се верификовала расподела напона, симулирало стање напона еластичне траке под стварним оптерећењима и осигурало да је вредност напона сваког дела нижа од границе замора материјала. Поред тога, потребна су испитивања на замор како би се потврдило да еластична трака нема пукотина под 10 милиона наизменичних оптерећења, што испуњава захтеве сервиса свих линија.
Које су диференциране тачке дизајна еластичних трака под различитим линијским оптерећењима?
Различите тачке дизајна еластичних трака под различитим линијским оптерећењима се углавном одражавају у три аспекта: ниво силе извијања, усклађеност крутости и отпорност на замор. Еластичне траке за-брзе железничке пруге имају дизајн велике силе извијања и ниске крутости, са силом извијања контролисаном на 12-15кН и крутошћу контролисаном на 50-60кН/мм, што може ефикасно да смањи висок{{7}еластични ниво еластичности виле траке и саму фреквенцију. Еластичне траке за тешке-путеве за вучу имају дизајн ултра-високе силе извијања и велике крутости, са силом извијања повећаном на 18-20кН и крутошћу повећаном на 80-90кН/мм, што може да издржи тешко{18}кононско оптерећење и спречи дуго осовинско оптерећење{19} померање шине. Еластичне траке за водове обичне брзине усвајају економичан дизајн, са силом извијања контролисаном на 8-10кН и крутошћу контролисаном на 70-80кН/мм, смањујући трошкове производње уз испуњавање основних захтева за причвршћивање. Диференцирани дизајн такође треба да узме у обзир корозивно окружење линије. Еластичне траке за обалне водове треба да буду опремљене антикорозивним премазима, а еластичне траке за алпске водове треба да оптимизују жилавост материјала на ниским температурама како би се осигурало да нема крхког лома у окружењу ниске температуре од -40 степени. Еластичне траке различитих линија треба да прођу циљане тестове перформанси како би се верификовале њихове радне перформансе под одговарајућим оптерећењима и осигурала рационалност шеме дизајна.
Које су основне методе и критеријуми прихватања за детекцију века еластичне траке?
Основне методе за детекцију замора еластичне траке обухватају две категорије: испитивање замора на клупи и испитивање на терену. Испитивање замора на клупи користи машину за високо{1}}испитивање замора високе фреквенције да примени наизменична оптерећења у складу са стварном линијом, а фреквенција оптерећења се контролише на 50-100Хз да би се симулирало стварно стање напрезања еластичне траке. Еластичне траке за пруге великих{6}}брзина треба да прођу 10 милиона циклуса оптерећења без пукотина, оне за тешке{8}}пруге треба да прођу 8 милиона циклуса оптерећења без пукотина, а оне за обичне-пруге треба да прођу 5 милиона циклуса оптерећења без пукотина. Теренски сервисни тест бира типичне делове линије за уградњу тестних еластичних трака, прати брзину слабљења силе извијања и почетак пуцања еластичних трака. Стопа слабљења силе извијања на пругама великих{14}}брзина је мања или једнака 5% годишње, код тешких{16}}пруга је мања или једнака 8% годишње, а код линија обичне брзине је мања или једнака 10% годишње. Стандард прихватања је да и тест замора на клупи и тест на терену испуњавају стандарде, век замора еластичне траке испуњава захтеве дизајна, а стопа квалификације исте серије еластичних трака је већа или једнака 99%. Поред тога, такође је неопходно детектовати индикаторе као што су тачност димензија и квалитет површине еластичне траке како би се осигурало да квалитет производа испуњава стандарде. Неквалификоване еластичне траке морају бити потпуно отпадне и строго им је забрањено да се стављају у инжењерску употребу.