Однос између еластичног подударања гусеничара и глаткоће стазе
Које су основне разлике у модулу еластичности и отпорности на старење између три најчешће коришћена материјала за шине: гума, ЕВА и полиуретан?
Три материјала који се обично користе за шине шине -гума, ЕВА и полиуретан- показују значајне основне разлике у модулу еластичности и отпорности на старење. Што се тиче модула еластичности, гумени јастучићи имају модул еластичности од 0,8-1,5 МПа, показујући одличан опоравак еластичности и ефикасно апсорбују високо{9}}вибрације, пружајући најбољи ефекат амортизације. ЕВА јастучићи имају нешто већи модул еластичности од 1,2-2,0 МПа, нудећи добру еластичну стабилност и мању осетљивост на промене температуре. Полиуретански јастучићи имају највећи модул еластичности, достижући 2,5-4,0 МПа, показујући високу крутост и изузетну носивост. У погледу отпорности на старење, гумени јастучићи су склони деградацији под ултраљубичастим светлом и кисеоником. Отпорност на старење обичних јастучића од природне гуме је око 5-8 година, док се модификована неопренска гума може продужити на више од 10 година. ЕВА јастучићи, због своје стабилне молекуларне структуре, имају бољу отпорност на временске услове од обичне гуме, показујући минималне промене перформанси у окружењима у распону од -40 степени до 60 степени, са отпорношћу на старење од 12-15 година. Полиуретански јастучићи имају најбољу отпорност на старење; њихови молекуларни ланци садрже јако поларне групе, пружајући јаку отпорност на ултраљубичасто светло и хемијску корозију. У тешким условима, њихова отпорност на старење може премашити 20 година, а мање су склони пуцању, стврдњавању и другим појавама старења. Ове разлике омогућавају да се ова три материјала прилагоде различитим климатским условима и захтевима стазе.
Како избор крутости шине шине утиче на вертикално померање колосека и динамичко оптерећење шине{0}}точка?
Избор крутости шине шине има значајан утицај на вертикално померање колосека и динамичко оптерећење шине{0}}точка; то двоје су обрнуто повезани. Када је крутост гусеничара прениска, то ће произвести велики вертикални померај под оптерећењем -шине точкова. Иако ово може ефикасно ублажити вибрације и смањити тренутни удар између точка и шине, прекомерно померање ће повећати вертикалну амплитуду шине, утичући на глаткоћу колосека. Дуготрајни{5}}ослуживање може да доведе до проблема као што су неподржани прагови и смањена густина набијања баластног слоја. Ако је крутост траке превисока, вертикално померање ће бити значајно смањено, а геометрија стазе ће бити стабилнија. Међутим, капацитет пуферовања ће бити ослабљен, а динамичко оптерећење на точку и шини ће се значајно повећати. Ово ће убрзати хабање шина и точкова, а истовремено подвргнути прагове и баластну подлогу већим силама удара, скраћујући њихов радни век. Одговарајући избор крутости мора бити прилагођен осовинском оптерећењу и брзини стазе. На пример, -шине за велике брзине, са малим осовинским оптерећењем и великом брзином, захтевају траку са умереном крутошћу (15-25 кН/мм) да би се балансирало померање и динамичко оптерећење; железнице за тешке релације, са својим великим осовинским оптерећењем, захтевају шину веће крутости (25-35 кН/мм) за контролу вертикалног померања и спречавање прекомерне деформације колосека; конвенционалне железнице могу да користе шине са нижом крутошћу (10-20 кН/мм) да би дале приоритет ефекту пуферовања.
Који су строги захтеви за равност и одступање дебљине колосека на пругама великих{0}}брзина? Зашто су ови захтеви тако строги?
Железничке{0}}пруге за велике брзине имају изузетно строге захтеве за равност и одступање дебљине колосека. Одступање равности мора се контролисати унутар 0,1 мм/м, а опсег одступања дебљине је ±0,2 мм, што далеко превазилази захтеве за конвенционалне железнице. Ови строги захтеви проистичу из оперативних карактеристика брзих-возова: брзи возови- раде при великим брзинама, а динамички одзив између точкова и шина је изузетно осетљив. Недовољна равност шинских јастука може довести до малих висинских разлика на површини носача шине, што резултира неуједначеним локалним напрезањем шина. Ово узрокује периодичне ударе -точкова у шину када воз прође, што утиче на стабилност у вожњи и потенцијално изазива поремећаје вибрација колосека. Прекомерна одступања дебљине доводе до недоследне крутости између различитих шинских подметача унутар истог пресека, што доводи до асинхроног вертикалног померања шина под оптерећењем. Ово нарушава општу глаткоћу колосека, намеће додатна динамичка оптерећења на колосеке воза и погоршава хабање{12}}шине точкова и оштећења структуре колосека од замора. Штавише,-брзи возови имају изузетно високе захтеве за удобност путника; чак и мања одступања у шинама су појачана унутар вагона, утичући на доживљај путника. Истовремено, строги захтеви у погледу димензија су кључни за обезбеђивање чврстог споја између шина и шина и прагова, спречавајући зазоре који могу довести до прекомерног локалног напрезања и превременог квара.
Који проблеми са перформансама се могу јавити са шинским јастучићима у окружењима са ниским{0}}температурама? Како се ови проблеми могу решити кроз материјална побољшања?
Шински јастучићи су склони три главна проблема са перформансама у окружењима са ниским-температурама (испод -20 степени): деградација еластичности, повећана ломљивост и скупљање димензија. Смањење еластичности доводи до смањења капацитета амортизације јастучића и повећања динамичког оптерећења шине -точка; повећана крхкост чини јастучић склоном пуцању и ломљењу под вибрацијама и ударима; Димензионално скупљање може проузроковати празнине између јастука и прага, што утиче на стабилност носача. Ови проблеми се могу ефикасно решити побољшањем материјала: За гумене јастучиће, нитрилна гума или силиконска гума са јаком отпорношћу на хладноћу могу се додати да замени део природне гуме, док се пластификатори могу додати да би се побољшала флексибилност молекуларног ланца и снизила температура преласка стакла, тако да јастучић и даље може да задржи добру еластичност на ниским температурама; за ЕВА јастучиће, ломљивост на ниским-температурама може се побољшати подешавањем односа етилена и винил ацетата, повећањем садржаја винил ацетата или увођењем модификатора еластомера; за полиуретанске јастучиће, технологија модификације кополимеризације може да се користи за увођење флексибилних сегмената, као што су полиетар полиоли, у молекуларни ланац да би се побољшале перформансе еластичног опоравка на ниским температурама, док се антифриз и антиоксиданси могу додати да би се спречило старење на ниским-температурама и деградација перформанси. Штавише, наношење премаза отпорног на ниске температуре на површину материјала може смањити утицај ниских температура на својства површине шинских јастука и продужити њихов радни век.
Који су каскадни ефекти старења и квара шинских подметача на структуру колосека и рад воза? Како можемо утврдити да ли је замена неопходна?
Старење и квар шинских подметача могу изазвати вишеструке каскадне проблеме како у структури колосека тако иу раду воза. За структуру колосека, еластично распадање изазвано старењем омогућава да се оптерећење шине-точка директно пренесе на прагове и баласт, што погоршава пуцање прагова и уситњавање честица баласта. Истовремено, стврдњавање или оштећење јастучића може изазвати неравнине на тачкама ослонца шина, што доводи до одступања у геометрији колосека и повећава ризик од оштећења шине. За рад воза, смањене перформансе амортизације доводе до повећаног динамичког оптерећења -шине и појачаних вибрација воза, смањујући удобност у вожњи и убрзавајући хабање компоненти као што су обртна постоља, повећавајући трошкове одржавања опреме. У тешким случајевима, празнине за подршку које стварају неисправни јастучићи могу изазвати тренутну нестабилност шине, угрожавајући безбедност воза. Одлука о замени јастучића треба да се заснива на комбинацији визуелне инспекције и тестирања перформанси: Визуелно, ако подлога покаже очигледне пукотине, отврднуће, смањење дебљине више од 10%, или сломљене или одвојене ивице, треба га одмах заменити; у погледу перформанси, перформансе амортизације треба да се тестирају тестом пада чекића. Када стопа апсорпције удара падне испод 60% почетне вредности, или када одступање крутости јастучића измерено на лицу места пређе 30% пројектоване вредности, треба започети замену серије.