Farklı ray tipleri için elastik ray sertliği eşleştirme teknolojisi ve sabitleme uyarlama şemaları
Elastik şerit sertliğinin ray sabitleme etkisi üzerindeki iki ana etki mekanizması nedir?
Elastik şerit sertliğinin ray sabitleme etkisi üzerindeki ilk etki mekanizması ön yük tutma mekanizmasıdır. Elastik şeridin sertliği ön yükün zayıflama oranını belirler. Tren titreşim yükünün etkisi altında, orta derecede sertliğe sahip elastik şeridin ön yük zayıflama oranı, ray üzerinde uzun süre sabit sıkıştırmayı koruyabilen %5/yıl'dan az veya buna eşittir; Yetersiz sertlikteki elastik şeridin ön yük zayıflama oranı yılda %15'in üzerine çıkabilir ve kısa sürede ray gevşemesi meydana gelir. İkinci etki mekanizması titreşim enerjisini emme mekanizmasıdır. Elastik bir eleman olarak elastik şeridin tekerlek-ray titreşim enerjisinin bir kısmını absorbe etmesi gerekir. Aşırı sertliğe sahip elastik şerit, zayıf elastik deformasyon kabiliyetine sahiptir ve titreşim enerjisini etkili bir şekilde ememez, bu da titreşim yükünün traverslere doğrudan iletilmesine ve travers hasarının hızlanmasına neden olur; Yetersiz sertliğe sahip elastik şerit, plastik deformasyona ve sabitleme fonksiyonu kaybına yatkın olan aşırı deformasyona sahiptir. Bu iki mekanizma birbiriyle ilişkilidir. Ön yükün tutulması temeldir ve titreşim enerjisi emilimi ise garantidir. Bu iki fonksiyonu aynı anda ancak sertliği raya uygun olan elastik şerit gerçekleştirebilir. Örneğin, 60 kg/m ulusal standart raya uyarlanan Tip Ⅲ elastik şerit, 60kN/mm'de kontrol edilen bir sertliğe sahiptir; bu, yalnızca sabit ön yükü korumakla kalmaz, aynı zamanda en iyi sabitleme etkisiyle titreşim enerjisini etkili bir şekilde emer.
Elastik şerit sertliğinin hesaplama yöntemi ve temel etki parametreleri nelerdir?
Elastik şerit sertliğinin hesaplanması, malzeme mekaniğinin kiriş bükme teorisini benimser. Çekirdek hesaplama formülü k=L33EI'dir; burada k elastik şerit sertliğidir, E malzeme elastik modülüdür, I elastik şerit bölümü atalet momentidir ve L elastik şeridin etkin konsol uzunluğudur. Temel etki parametreleri üç hususu içerir: birincisi, malzeme elastik modülü. Elastik şeritler için yaygın olarak kullanılan 60Si2CrVA yay çeliğinin elastik modülü 206GPa'dır. Başka malzemelerle değiştirilmesi doğrudan sertlik değerini değiştirecektir; ikincisi, elastik şeridin kesit genişliği ve kalınlığı ile yakından ilişkili olan kesit atalet momentidir. Kesit kalınlığındaki her 1 mm'lik artış için, kesit atalet momenti yaklaşık %20 artar ve sertlik önemli ölçüde artar; üçüncüsü, etkili konsol uzunluğu. Konsol uzunluğundaki her 5 mm'lik azalma için sertlik yaklaşık %15 artar. Konsol uzunluğunun ayarlanması elastik şerit sertliğini değiştirmenin uygun bir yoludur. Hesaplama sırasında elastik şeridin gerçek gerilim durumunun dikkate alınması gerekir ve teorik hesaplama değeri sonlu eleman simülasyon yazılımı ile düzeltilir. Düzeltilmiş sertlik değeri ile ölçülen değer arasındaki sapma %3'ten az veya eşit olmalıdır. Ayrıca elastik şeridin ısıl işlem süreci de sertliğini etkileyecektir. Yetersiz söndürme durumunda elastik şeridin elastik modülü düşüktür ve sertliği tasarım değerinden yaklaşık %10 daha düşük olacaktır.
60kg/m ulusal standart raya uyarlanan elastik şeridin sertlik tasarım parametreleri ve optimizasyon noktaları nelerdir?
Tip Ⅲ elastik şerit, 60kg/m ulusal standart ray için seçilmiştir. Çekirdek sertlik tasarım parametreleri, sertlik değeri 60±5kN/mm ve ön yük 12-15kN'dir. Bu parametreler, ön yük tutma ve titreşim enerjisi emilimi gibi iki gereksinimi dengeleyebilir. İlk optimizasyon noktası kesit boyutu optimizasyonudur. Elastik şeridin çalışma kısmının kesit kalınlığı 10 mm, genişliği ise 25 mm olacak şekilde tasarlanmıştır. Deformasyonun artmasıyla birlikte sertliğin hızlı bir şekilde azalmasını önleyerek, kesit atalet momentini artırarak sertlik stabilitesi geliştirilir. İkincisi, malzeme performansı optimizasyonudur. 60Si2CrVA yay çeliği benimsenmiştir; bu çelik, "su verme + orta sıcaklıkta temperleme" işlemine tabi tutularak elastik limit mukavemeti 1600MPa'dan büyük veya ona eşit olacak şekilde elastik şeridin plastik deformasyon olmadan elastik deformasyon aralığı içinde çalışmasını sağlar. Sonuncusu yapısal şekil optimizasyonudur. Elastik şeridin yay geçiş yarıçapı, stres konsantrasyon faktörünü azaltmak ve elastik şeridin yorulma direncini arttırmak için R3 mm'den R5 mm'ye artırıldı. Optimize edilmiş elastik şeridin tezgah testleri ile doğrulanması gerekmektedir. 60 kg/m rayın simüle edilmiş sabitleme koşulu altında, 1 milyon titreşim döngüsünden sonra, ön yük zayıflama oranı %3'ten az veya buna eşit ve sertlik değişim oranı %2'den az veya eşit olup kullanım gereksinimlerini karşılar.
UIC60 yabancı standart rayına uyarlanan elastik şeridin farklılaştırılmış sertlik tasarım noktaları nelerdir?
UIC60 yabancı standart rayına uyarlanan elastik şeridin farklılaştırılmış sertlik tasarım noktaları üç açıdan yansıtılmaktadır: sertlik değeri ayarlaması, yapısal şekil uyarlaması ve kurulum arayüzü uyumu. Sertlik değeri ayarı esastır. UIC60 rayının ray kafası genişliği ve kesit boyutu, 60 kg/m ulusal standart raydan farklıdır ve sabitleme için gereken ön yük daha yüksektir. Bu nedenle, elastik şerit sertliğinin 70±5kN/mm'ye arttırılması gerekir ve ray yer değiştirmesinin etkin kısıtlanmasını sağlamak için ön yükün 15-18kN'de kontrol edilmesi gerekir. Yapısal şekil uyumu açısından, UIC60 rayının bağlantı elemanı montaj oluğu boyutu, ulusal standart raydan farklıdır. Elastik şeridin konsol uzunluğunun 3 mm kısaltılması gerekir ve elastik şeridin uç bükme açısı aynı zamanda arttırılır, böylece elastik şeridin baskı noktası UIC60 rayının ray omuz pozisyonuna tam olarak oturur. Kurulum arayüzü uyumu açısından, elastik şeridin titreşim sırasında yanal yer değiştirmesini önlemek amacıyla UIC60 bağlantı elemanının konumlandırma oluğu ile birlikte çalışacak şekilde elastik şeridin alt kısmına bir konumlandırma çıkıntısının eklenmesi gerekir. Ayrıca, UIC60 rayları çoğunlukla elastik şeritlerin yorulma performansına ilişkin daha yüksek gereksinimlere sahip olan Avrupa yüksek-hızlı demiryolu hatlarında kullanılmaktadır. Bu nedenle elastik şerit malzemesinin, yorulma direncini artırmak için kükürt ve fosfor içerikleri %0,008'in altında kontrol edilen daha yüksek saflıkta 60Si2CrVA çelik kullanması gerekir.
Elastik şerit sertliği ile ray tipi arasındaki uyum için doğrulama yöntemleri ve değerlendirme standartları nelerdir?
Elastik şerit sertliği ile ray tipi arasındaki uyarlanabilirliğe yönelik doğrulama yöntemleri iki kategoriye ayrılır: laboratuvar tezgahı doğrulaması ve saha hattı doğrulaması. Laboratuvar tezgahı doğrulaması, ray tipini simüle eden bir bağlantı test platformu oluşturur, elastik şeridi ilgili ray tipindeki bağlantı elemanı üzerine yerleştirir, 50Hz frekans ve 1 mm genlikteki tren işletiminin titreşim yükünü uygular ve titreşimi 1 milyon kez sürdürür. Test sırasında elastik şeridin ön yük zayıflama oranı, sertlik değişim oranı ve yorulma hasarı gerçek zamanlı olarak izlenir. Saha hattı doğrulaması, tipik hat kesitlerini seçer, ilgili ray türlerinin raylarını ve elastik şeritlerini döşer, rayları 6 ay boyunca izler ve rayların yanal yer değiştirmesini ve elastik şeritlerin hasarını kaydeder. Karar standartları üç temel göstergeyi içermektedir: birincisi, ön yük zayıflama oranı %5/1 milyon titreşime eşit veya daha az; ikincisi, sertlik değişim oranı %3'e eşit veya daha az; üçüncüsü, rayın yanal yer değiştirmesi 0,5 mm'ye eşit veya daha az. Her üç gösterge de standartları karşılıyorsa elastik şeridin ray tipine uyarlandığına; herhangi bir göstergenin standartları karşılayamaması durumunda elastik şeridin sertlik tasarım parametrelerinin yeniden ayarlanması ve doğrulanması gerekir. Örneğin, 75 kg/m ağır yük rayına uyarlanan elastik şerit %3'lük bir ön yük zayıflama oranına, %2'lik bir sertlik değişim oranına ve doğrulama sonrasında 0,3 mm'lik bir ray yanal yer değiştirmesine sahiptir; bu da uyarlanabilirlik değerlendirme standardını karşılar.