Структурални дизајн и синергија перформанси композитних гусеничара
Које су структурне карактеристике гумене-композитне шинске подлоге од челичне плоче?
Структура језгра композитне шине од гуме-челичне плоче је танка челична плоча у средњем слоју и гумени слојеви на горњем и доњем слоју, који су чврсто интегрисани кроз процес вруће вулканизације. Дебљина танке челичне плоче је обично 0,5-1 мм, а материјал је углавном ниско-угљенични челик, који игра улогу у повећању крутости и носивости јастучића и избегавању прекомерне деформације јастучића под оптерећењем. Дебљина горњег и доњег слоја гуме је пројектована према захтевима линије. За линије великих{8}}брзина, гумени слој је дебљи, око 5-8 мм, да би се побољшао ефекат смањења вибрација; за тешке транспортне линије, гумени слој је тањи, око 3-5 мм, а носивост је побољшана челичном плочом. Ивица композитног јастучића има дизајн прелазног лука како би се спречило пуцање гуменог слоја услед концентрације напрезања. Ова структура остварује савршену комбинацију еластичне редукције вибрација гуме и крутог лежаја челичне плоче, а њене перформансе су далеко супериорније од перформанси јастучића од једног материјала.
Који је принцип синергије перформанси материјала композитних шинских подметача?
Принцип синергије перформанси материјала композитних шинских јастучића је да се користе комплементарне предности различитих материјала како би се надокнадили недостаци перформанси једног материјала. Узимајући за пример композитну шину од гуме-челичне плоче, гумени материјал има добру еластичност и перформансе смањења вибрација, али недовољну носивост и отпорност на хабање; Материјал челичне плоче има јаку носивост и високу крутост, али нема ефекат смањења вибрација. Након спајања ова два, гумени слој је одговоран за апсорпцију вибрација воза и амортизацију ударних оптерећења, а слој челичне плоче је одговоран за ношење вертикалних оптерећења и ограничавање деформације јастучића. Ова два раде заједно како би композитна подлога имала одлично смањење вибрација и истовремено носивост. За полиуретанске-композитне јастучиће од влакана, полиуретан обезбеђује еластичност и отпорност на хабање, а слој влакана повећава затезну чврстоћу како би спречио кидање јастучића, чиме се такође постиже синергија перформанси. Овај синергистички ефекат омогућава композитним јастучићима да испуне захтеве за више{7}}перформанси у сложеним радним условима.
Који су захтеви за структурални дизајн композитних шинских подметача за пруге великих{0}}брзина?
Први захтев структуралног дизајна композитних шинских јастучића за пруге велике-брзине је да имају прецизан модул еластичности, који се обично контролише на 20-30кН/мм, како би одговарао укупној крутости система за брзо-причвршћивање и обезбедио да је динамички одзив шине{9} точка у разумном опсегу. Други је дизајн структурне симетрије. Дебљина горњег и доњег слоја гуме мора бити конзистентна, а челична плоча је распоређена у средини како би се обезбедио равномерни напон на подлози и избегао нагиб шине услед неуједначеног напрезања. Трећи је дизајн заптивања ивица. Ивица јастучића мора бити потпуно заптивена како би се спречило продирање влаге и нечистоћа у површину за везивање између челичне плоче и гуме, што утиче на чврстоћу композита. Поред тога, површина подметача треба да буде дизајнирана са текстурама против клизања да би се побољшало трење са шином и прагом и избегло клизање јастучића током вожње воза. Рационалност конструктивног дизајна директно одређује да ли брза композитна подлога може да испуни захтеве сервиса при брзини од 350 км/х.
Како процес вруће вулканизације утиче на перформансе композитних шинских јастука?
Процес вруће вулканизације је основни процес за производњу композитних шинских јастучића, а његови процесни параметри директно утичу на чврстоћу композита и стабилност перформанси јастучића. Температура вруће вулканизације се обично контролише на 150-180 степени. Прениска температура ће довести до непотпуне вулканизације гуме, недовољне еластичности гуменог слоја и ниске чврстоће везивања са челичном плочом; превисока температура ће остарити гуму и смањити век трајања подлоге. Притисак вулканизације треба одржавати на 3-5МПа. Довољан притисак може учинити да гума у потпуности испуни микропоре на површини челичне плоче, побољша међумолекуларну силу везивања и избегне раслојавање. Време вулканизације се подешава према дебљини подлоге, обично 15-30 минута, како би се обезбедила потпуна вулканизација гуме. Композитни јастучић произведен висококвалитетним процесом вруће вулканизације има међуслојну чврстоћу везивања већу од 1,5 МПа, што може одржати структурну стабилност под дуготрајним оптерећењем и његове перформансе неће пропасти.
Које су предности композитних шинских подметача у поређењу са јастучићима од једног{0}}материјала?
Прва предност композитних шинских јастучића у поређењу са појединачним гуменим јастучићима је већа носивост. Додавање средњег слоја челичне плоче у великој мери побољшава крутост јастучића, може да поднесе већа вертикална оптерећења и избегава конкавну деформацију јастучића. У поређењу са јастучићима од једне челичне плоче, предност је одличан ефекат смањења вибрација. Гумени слој може ефикасно да апсорбује вибрације, смањи{3}}буку у шинама и побољша удобност вожње. У поређењу са појединачним полиуретанским јастучићима, предност су уравнотеженије перформансе, које имају и еластичност, носивост и отпорност на хабање, као и шири спектар примена. Поред тога, век трајања композитних јастучића је дужи. Јастучићи од једног-материјала су подложни превременом квару због недостатака у перформансама, док се композитни јастучићи могу прилагодити сложенијим радним условима кроз синергију материјала, а њихов радни век је 2-3 пута већи од једноструких-јастучића. Предност свеобухватних перформанси чини композитне јастучиће првим избором за велике-брзине и велике линије.