Зашто је животни век замора основни критеријум прихватања опружних клинова
Опружна копча (копча или копча са еластичном шипком) је једина компонента система за причвршћивање шине која се динамички оптерећује са сваким пролазом воза. Сваки пролаз точка скреће копчу са њене слободне висине на њену радну висину, тако да копча непрекидно акумулира оштећење од замора. Једном када се обујмица сломи, сила стезања се локално губи, ширина се може проширити, а шина може да се креће под саобраћајем. Из тог разлога, купци система за причвршћивање треба да процене век трајања замора заједно са силом стезања и тврдоћом, а не само ценом. Вредности прихватљивости замора у уобичајеној употреби су 3 милиона циклуса за обујмице пречника 18 мм и 5 милиона циклуса за обујмице од 20 мм, тестиране на платформи за замор при дефинисаној амплитуди угиба.
Рударово правило: предвиђање кумулативне штете од умора
Минерова теорија претпоставља линеарну акумулацију штете. Бројањем бројева циклуса (ни) при различитим амплитудама напона и одговарајућим животним веком замора (Ни) са С-Н криве, степен оштећења се израчунава као Д=Σ(ни/Ни). Лом замора настаје када Д достигне 1. Као пример који ради: ако се клип окреће 100.000 пута на 30 МПа (где Ни=500, 000) и 50.000 пута на 50 МПа (где Ни=200, 000), степен оштећења је Д =, 000), степен оштећења је Д=0} (преостало =) +10 живот се тада процењује као (1 - 0.45) × укупан животни век. Метода је једноставна и широко се користи у процени замора затварача, иако не узима у обзир ефекте редоследа оптерећења, тако да су конзервативне безбедносне маргине и даље потребне у пракси.
Анализа коначних елемената и оптимизација геометрије
Анализа коначних елемената идентификује зоне концентрације напона које се не могу видети конвенционалним прорачуном. У једној документованој оптимизацији, ФЕА моделирање је открило вршни напон од 1.200 МПа на куки традиционалног клипа под оптерећењем воза. Након промене прелаза куке са једног полупречника на прелаз са двоструким-луком и повећања полупречника са Р3 мм на Р5 мм, вршни напон је пао на 900 МПа, а израчунати век трајања замора се повећао за око 60%. Иста фабрика је затим побољшала свој резултат теста замора клипова са 5 милиона на 8 милиона циклуса након модификације. Када набављате обујмице за нове или заменске системе причвршћивања, питајте добављача да ли је дизајн верификован од стране ФЕА и где је локација највећег напрезања.
Термичка обрада: величина зрна и контрола преосталог напрезања
Термичка обрада контролише две особине материјала које одлучују о понашању при замору: величину зрна мартензита и заостало напрезање. Температура гашења у опсегу од 860-880 степени Ц држи раст зрна аустенита под контролом; превисока температура грубља зрна и смањује жилавост. Каљење у опсегу од 450-550 степени Ц ублажава унутрашње напрезање и прилагођава тврдоћу; недовољно каљење оставља велико унутрашње напрезање које промовише пуцање. Производна серија каљена на ниских 400°Ц показала је 15% ломова штипаљке након једне године рада; након корекције процеса каљења, стопа лома је пала на 3%. Тврдње о веку замора у техничким листовима су веродостојне само када су документовани прозори за термичку обраду, опсег тврдоће и записи о праћењу серије.
Сачмарење и утицај осовинског оптерећења и брзине
Сачмарење бомбардује површину клипа са -медијима велике брзине, на пример стакленим перлама од 0,3 мм при приближно 50 м/с, да би се на површини увео слој заосталог притиска на притисак од око -300 МПа. Пошто пукотине од замора настају од врхова затезног напрезања, овај компресивни слој их супротставља и типично повећава век трајања замора за око 40%. Пројекат-брзе железнице који је користио избушене-квачице није пријавио ломове због замора током пет година рада. Услови рада су такође важни: свако повећање осовинског оптерећења од 1-тона повећава амплитуду напрезања клипова за отприлике 8-10 МПа и скраћује животни век за око 15%, док сваких 20 км/х повећање брзине трчања повећава фреквенцију вибрација за око 10% и смањује животни век за око 12%. У једном случају за тешке транспорте, подизање осовинског оптерећења са 23 т на 27 т смањује животни век обујмица са 8 на 5 година, што захтева надоградњу на степен обујма веће чврстоће.
Често постављана питања
П1: Како се израчунава оштећење опруге од замора?
По Минеровом линеарном кумулативном правилу оштећења: забележите број циклуса на сваком нивоу напрезања, поделите сваки са веком замора на том нивоу са С-Н криве и збројите односе. Лом се предвиђа када збир достигне 1,0.
П2: Зашто је кука традиционалног клипа показала највећи стрес?
Зато што је кука најужег полупречника у геометрији копче и носи највећи момент савијања. ФЕА је тамо показала врх од 1200 МПа; повећањем прелазног радијуса и употребом двоструког-лучног профила смањио га је на 900 МПа.
П3: Који параметри топлотне обраде највише утичу на перформансе замора?
Температура гашења (860-880°Ц) контролише величину зрна мартензита, а температура каљења (450-550°Ц) контролише заостали напон и жилавост. Ниско каљење оставља унутрашњи стрес који може изазвати одложено пуцање.
П4: Како пеначење побољшава животни век умора?
На површини ствара слој заосталих притисака од око -300 МПа, који се супротставља затезним напонима који покрећу пукотине. Типични су добици од отприлике 40% у трајању од умора.
П5: Колико брзо опада век трајања када се осовинско оптерећење или брзина повећају?
Свако повећање осовинског оптерећења од 1 т повећава амплитуду напрезања клипа за 8-10 МПа и скраћује животни век за око 15%; свако повећање брзине од 20 км/х смањује животни век за око 12%. Тешке{8}}путеве за вучу изнад 27 т осовинског оптерећења обично захтевају високе чврстоће клипова.