เทคโนโลยีจับคู่ความแข็งของรางยางยืดและแผนการปรับตัวยึดสำหรับรางประเภทต่างๆ

เทคโนโลยีจับคู่ความแข็งของรางยางยืดและแผนการปรับตัวยึดสำหรับรางประเภทต่างๆ

กลไกที่มีอิทธิพลหลักสองประการของความแข็งของแถบยางยืดต่อการยึดรางคืออะไร?

กลไกอิทธิพลประการแรกของความแข็งของแถบยางยืดต่อเอฟเฟกต์การยึดรางคือกลไกการกักเก็บพรีโหลด ความแข็งของแถบยางยืดจะกำหนดอัตราการลดทอนของพรีโหลด ภายใต้การกระทำของภาระการสั่นสะเทือนของรถไฟ อัตราการลดทอนของพรีโหลดของแถบยางยืดที่มีความแข็งปานกลางจะน้อยกว่าหรือเท่ากับ 5% ต่อปี ซึ่งสามารถรักษาแรงอัดบนรางได้อย่างมั่นคงเป็นเวลานาน อัตราการลดทอนพรีโหลดของแถบยางยืดที่มีความแข็งไม่เพียงพอสามารถเข้าถึงได้มากกว่า 15% ต่อปี และการคลายตัวของรางจะเกิดขึ้นในเวลาอันสั้น กลไกอิทธิพลประการที่สองคือกลไกการดูดซับพลังงานการสั่นสะเทือน เนื่องจากเป็นองค์ประกอบที่ยืดหยุ่น แถบยางยืดจึงต้องดูดซับส่วนหนึ่งของ-พลังงานการสั่นสะเทือนของรางล้อ แถบยางยืดที่มีความแข็งมากเกินไปมีความสามารถในการเปลี่ยนรูปยืดหยุ่นได้ต่ำ และไม่สามารถดูดซับพลังงานการสั่นสะเทือนได้อย่างมีประสิทธิภาพ ส่งผลให้มีการส่งแรงสั่นสะเทือนโดยตรงไปยังสลีปเปอร์ และทำให้สลีปเปอร์เสียหายเร็วขึ้น แถบยางยืดที่มีความแข็งไม่เพียงพอมีการเสียรูปมากเกินไป ซึ่งเสี่ยงต่อการเสียรูปพลาสติกและสูญเสียฟังก์ชันการยึด กลไกทั้งสองนี้มีความสัมพันธ์กัน การกักเก็บพรีโหลดเป็นรากฐาน และการดูดซับพลังงานการสั่นสะเทือนคือการรับประกัน มีเพียงแถบยางยืดที่มีความแข็งตรงกับรางเท่านั้นที่สามารถรับรู้ฟังก์ชั่นทั้งสองนี้พร้อมกันได้ ตัวอย่างเช่น แถบยางยืดประเภท Ⅲ ที่ปรับให้เข้ากับรางมาตรฐานแห่งชาติ 60 กก./ม. มีการควบคุมความแข็งที่ 60kN/มม. ซึ่งไม่เพียงแต่สามารถรักษาพรีโหลดที่เสถียรเท่านั้น แต่ยังดูดซับพลังงานการสั่นสะเทือนได้อย่างมีประสิทธิภาพด้วยเอฟเฟกต์การยึดที่ดีที่สุด

วิธีการคำนวณและพารามิเตอร์ที่มีอิทธิพลหลักของความแข็งของแถบยางยืดคืออะไร?

การคำนวณความแข็งของแถบยางยืดใช้ทฤษฎีการดัดของคานของกลศาสตร์ของวัสดุ สูตรการคำนวณหลักคือ k=L33EI​ โดยที่ k คือความแข็งของแถบยางยืด E คือโมดูลัสยืดหยุ่นของวัสดุ I คือโมเมนต์ความเฉื่อยของหน้าตัดของแถบยางยืด และ L คือความยาวคานยื่นมีประสิทธิผลของแถบยางยืด พารามิเตอร์ที่มีอิทธิพลหลักประกอบด้วยสามด้าน: ประการแรก โมดูลัสยืดหยุ่นของวัสดุ โมดูลัสยืดหยุ่นของเหล็กสปริง 60Si2CrVA ที่ใช้กันทั่วไปสำหรับแถบยางยืดคือ 206GPa การแทนที่ด้วยวัสดุอื่นจะเปลี่ยนค่าความแข็งโดยตรง ประการที่สอง โมเมนต์ความเฉื่อยของหน้าตัด ซึ่งสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับความกว้างและความหนาของหน้าตัดของแถบยางยืด สำหรับความหนาของส่วนที่เพิ่มขึ้นทุกๆ 1 มม. โมเมนต์ความเฉื่อยของส่วนจะเพิ่มขึ้นประมาณ 20% และความแข็งจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก ประการที่สาม ความยาวคานยื่นที่มีประสิทธิภาพ สำหรับความยาวคานยื่นที่ลดลงทุกๆ 5 มม. ความแข็งจะเพิ่มขึ้นประมาณ 15% การปรับความยาวคานยื่นเป็นวิธีที่สะดวกในการเปลี่ยนความแข็งของแถบยางยืด ในระหว่างการคำนวณ จำเป็นต้องพิจารณาสถานะความเค้นที่แท้จริงของแถบยางยืด และค่าการคำนวณทางทฤษฎีได้รับการแก้ไขด้วยซอฟต์แวร์จำลองไฟไนต์เอลิเมนต์ ค่าเบี่ยงเบนระหว่างค่าความแข็งที่แก้ไขและค่าที่วัดได้จะต้องน้อยกว่าหรือเท่ากับ 3% นอกจากนี้กระบวนการอบชุบด้วยความร้อนของแถบยางยืดจะส่งผลต่อความแข็งด้วย โมดูลัสยืดหยุ่นของแถบยางยืดที่มีการชุบแข็งไม่เพียงพอมีค่าต่ำ และความแข็งจะต่ำกว่าค่าการออกแบบประมาณ 10%

พารามิเตอร์การออกแบบความแข็งและจุดเพิ่มประสิทธิภาพของแถบยางยืดที่ปรับให้เข้ากับรางมาตรฐานแห่งชาติ 60 กก./ม.ม. คืออะไร

แถบยางยืดประเภท Ⅲ ถูกเลือกสำหรับรางมาตรฐานแห่งชาติ 60 กก./ม. พารามิเตอร์การออกแบบความแข็งของแกนคือค่าความแข็ง 60±5kN/มม. และพรีโหลด 12-15kN พารามิเตอร์เหล่านี้สามารถปรับสมดุลระหว่างข้อกำหนดสองประการของการกักเก็บพรีโหลดและการดูดซับพลังงานการสั่นสะเทือน จุดปรับให้เหมาะสมจุดแรกคือการเพิ่มประสิทธิภาพขนาดส่วน ความหนาของส่วนการทำงานของแถบยางยืดได้รับการออกแบบให้มีขนาด 10 มม. และกว้าง 25 มม. ความเสถียรของความแข็งได้รับการปรับปรุงโดยการเพิ่มโมเมนต์ความเฉื่อยของส่วน หลีกเลี่ยงการลดลงอย่างรวดเร็วของความแข็งพร้อมกับการเปลี่ยนรูปที่เพิ่มขึ้น อย่างที่สองคือการเพิ่มประสิทธิภาพของวัสดุ. 60มีการใช้เหล็กสปริง Si2CrVA ซึ่งได้รับการบำบัดโดยการ "ชุบแข็ง + การอบคืนตัวที่อุณหภูมิปานกลาง" โดยมีขีดจำกัดความแข็งแรงของยางยืดมากกว่าหรือเท่ากับ 1600MPa เพื่อให้มั่นใจว่าแถบยางยืดจะทำงานภายในช่วงการเปลี่ยนรูปยืดหยุ่นโดยไม่มีการเปลี่ยนรูปพลาสติก สุดท้ายคือการเพิ่มประสิทธิภาพรูปร่างของโครงสร้าง รัศมีการเปลี่ยนส่วนโค้งของแถบยางยืดเพิ่มขึ้นจาก R3 มม. เป็น R5 มม. เพื่อลดปัจจัยความเข้มข้นของความเครียดและปรับปรุงความต้านทานต่อความล้าของแถบยางยืด แถบยางยืดที่ปรับให้เหมาะสมจะต้องได้รับการตรวจสอบโดยการทดสอบแบบตั้งโต๊ะ ภายใต้สภาวะการยึดจำลองของรางขนาด 60 กก./ม. หลังจากรอบการสั่นสะเทือน 1 ล้านรอบ อัตราการลดทอนพรีโหลดน้อยกว่าหรือเท่ากับ 3% และอัตราการเปลี่ยนแปลงความแข็งน้อยกว่าหรือเท่ากับ 2% ซึ่งเป็นไปตามข้อกำหนดการใช้งาน

อะไรคือจุดการออกแบบความแข็งที่แตกต่างของแถบยางยืดที่ปรับให้เข้ากับรางมาตรฐานต่างประเทศ UIC60?

จุดการออกแบบความแข็งที่แตกต่างของแถบยางยืดที่ปรับให้เข้ากับรางมาตรฐานต่างประเทศ UIC60 นั้นสะท้อนให้เห็นในสามด้าน: การปรับค่าความแข็ง การปรับรูปร่างของโครงสร้าง และการจับคู่อินเทอร์เฟซการติดตั้ง การปรับค่าความแข็งเป็นหลัก ความกว้างของหัวรางและขนาดหน้าตัดของราง UIC60 แตกต่างจากรางมาตรฐานแห่งชาติ 60 กก./ม. และค่าพรีโหลดที่จำเป็นสำหรับการยึดจะสูงกว่า ดังนั้น ความแข็งของแถบยางยืดจึงต้องเพิ่มขึ้นเป็น 70±5kN/มม. และพรีโหลดจะถูกควบคุมที่ 15-18kN เพื่อให้แน่ใจว่ามีข้อจำกัดในการเคลื่อนตัวของรางที่มีประสิทธิภาพ ในแง่ของการปรับรูปร่างโครงสร้าง ขนาดร่องการติดตั้งตัวยึดของราง UIC60 นั้นแตกต่างจากรางมาตรฐานแห่งชาติ ความยาวคานยื่นของแถบยางยืดจะต้องสั้นลง 3 มม. และมุมการดัดงอปลายของแถบยางยืดจะเพิ่มขึ้นในเวลาเดียวกัน เพื่อให้จุดกดของแถบยางยืดพอดีกับตำแหน่งไหล่รางของราง UIC60 อย่างแม่นยำ ในแง่ของการจับคู่อินเทอร์เฟซการติดตั้ง จะต้องเพิ่มส่วนที่ยื่นออกมาของตำแหน่งที่ด้านล่างของแถบยางยืดเพื่อให้ประสานกับร่องวางตำแหน่งของตัวยึด UIC60 เพื่อป้องกันการเคลื่อนตัวด้านข้างของแถบยางยืดในระหว่างการสั่นสะเทือน นอกจากนี้ ราง UIC60 ส่วนใหญ่ใช้ในเส้นทางรถไฟความเร็วสูง-ของยุโรป ซึ่งมีข้อกำหนดที่สูงกว่าสำหรับประสิทธิภาพการล้าของแถบยางยืด ดังนั้น วัสดุแถบยางยืดจึงจำเป็นต้องใช้เหล็ก 60Si2CrVA ที่มีความบริสุทธิ์สูงกว่า โดยมีปริมาณกำมะถันและฟอสฟอรัสควบคุมต่ำกว่า 0.008% เพื่อปรับปรุงความต้านทานต่อความล้า

มีวิธีการตรวจสอบและมาตรฐานการตัดสินสำหรับการปรับตัวระหว่างความแข็งของแถบยางยืดและประเภทรางอย่างไรบ้าง?

วิธีการตรวจสอบความสามารถในการปรับตัวระหว่างความแข็งของแถบยางยืดและประเภทรางแบ่งออกเป็นสองประเภท: การตรวจสอบม้านั่งในห้องปฏิบัติการ และการตรวจสอบแนวสนาม การตรวจสอบม้านั่งในห้องปฏิบัติการจะสร้างแท่นทดสอบการยึดซึ่งจำลองประเภทราง ติดตั้งแถบยางยืดบนตัวยึดของรางประเภทที่เกี่ยวข้อง ใช้ภาระการสั่นสะเทือนในการทำงานของรถไฟด้วยความถี่ 50Hz และแอมพลิจูด 1 มม. และสั่นสะเทือนต่อไปอีก 1 ล้านครั้ง ในระหว่างการทดสอบ จะมีการตรวจสอบอัตราการลดทอนพรีโหลด อัตราการเปลี่ยนแปลงความแข็ง และความเสียหายจากความเมื่อยล้าของแถบยางยืดแบบเรียลไทม์ การตรวจสอบเส้นสนามจะเลือกส่วนของเส้นทั่วไป วางรางและแถบยางยืดของประเภทรางที่สอดคล้องกัน รางและจอภาพเป็นเวลา 6 เดือน และบันทึกการเคลื่อนตัวด้านข้างของรางและความเสียหายของแถบยางยืด มาตรฐานการตัดสินประกอบด้วยตัวบ่งชี้หลักสามประการ: ประการแรก อัตราการลดทอนพรีโหลดน้อยกว่าหรือเท่ากับ 5%/1 ล้านการสั่นสะเทือน; ประการที่สอง อัตราการเปลี่ยนแปลงความแข็ง น้อยกว่าหรือเท่ากับ 3%; ประการที่สามรางด้านข้างรางน้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.5 มม. หากตัวชี้วัดทั้งสามมีคุณสมบัติตรงตามมาตรฐาน จะถือว่าแถบยางยืดปรับให้เข้ากับประเภทราง หากตัวบ่งชี้ใดไม่เป็นไปตามมาตรฐาน จำเป็นต้องปรับพารามิเตอร์การออกแบบความแข็งของแถบยางยืดและตรวจสอบอีกครั้ง ตัวอย่างเช่น แถบยางยืดที่ปรับให้เข้ากับรางลากจูงหนัก 75 กก./ม.- มีอัตราการลดทอนพรีโหลด 3% อัตราการเปลี่ยนแปลงความแข็ง 2% และการเคลื่อนตัวด้านข้างของราง 0.3 มม. หลังจากการตรวจสอบ ซึ่งเป็นไปตามมาตรฐานการพิจารณาความสามารถในการปรับตัว