การออกแบบการเพิ่มประสิทธิภาพความเค้นของแผ่นแบริ่งรางและเทคโนโลยีการปรับ-แบริ่งรับน้ำหนักแบบไดนามิกสำหรับ-สายการบรรทุกหนัก

การออกแบบการเพิ่มประสิทธิภาพความเค้นของแผ่นแบริ่งรางและเทคโนโลยีการปรับ-แบริ่งรับน้ำหนักแบบไดนามิกสำหรับ-สายการบรรทุกหนัก

ลักษณะเฉพาะของความเค้นและรูปแบบความล้มเหลวของแผ่นดันรางในสายลากจูงหนัก-มีอะไรบ้าง

ลักษณะความเค้นของแผ่นดันรางใน-สายลากที่มีน้ำหนักมากส่วนใหญ่จะแสดงให้เห็นเป็น-ความถี่สูงที่โหลดด้านข้างสลับกัน ความเข้มข้นของความเค้นเฉพาะที่ และการวางซ้อนการกระแทกแบบไดนามิก เมื่อรถไฟแล่นผ่าน การสั่นสะเทือนด้านข้างของรางจะถูกส่งไปยังแผ่นแรงดัน ทำให้เกิดภาระสลับกันด้วยความถี่ 10-50Hz ซึ่งมีแนวโน้มที่จะทำให้เกิดความเสียหายต่อความเมื่อยล้าของแผ่นแรงดัน ส่วนความเข้มข้นของความเค้นของแผ่นดันส่วนใหญ่จะอยู่ที่ส่วนที่โค้งงอและรอบๆ รูสลักเกลียว โดยมีปัจจัยความเข้มข้นของความเค้นมากกว่า 2.8 ซึ่งสูงกว่าระดับความเค้นของตัวแผ่นดัน ซึ่งเป็นพื้นที่หลักที่รอยแตกร้าวเริ่มต้นมาก การซ้อนทับแรงกระแทกแบบไดนามิกเป็นคุณลักษณะทั่วไปของ-สายลากที่มีน้ำหนักมาก เมื่อรถไฟที่มีน้ำหนักบรรทุกเพลาตั้งแต่ 30 ตันขึ้นไป จะสร้างภาระกระแทกทันทีบนแผ่นแรงดัน โดยมีค่าสูงสุดมากกว่า 3 เท่าของภาระคงที่ ซึ่งจะทำให้การเสียรูปพลาสติกของแผ่นแรงดันรุนแรงขึ้น รูปแบบความล้มเหลวของแผ่นแรงดันบนรางในสายขนส่งหนักส่วนใหญ่มีสามประเภท: การแตกหักเมื่อยล้าที่ชิ้นส่วนดัดงอ การเปลี่ยนรูปการสึกหรอรอบรูโบลต์ และการเปลี่ยนรูปพลาสติกโดยรวมของแผ่นดัน การแตกหักของความเมื่อยล้าส่วนใหญ่เกิดขึ้น 1-2 ปีหลังจากใช้งานแผ่นดัน โดยรอยแตกจะขยายจากส่วนที่ดัดงอไปจนถึงลำตัว การเสียรูปของการสึกหรอรอบรูสลักเกลียวเกิดจากการเลื่อนสัมพัทธ์ระหว่างแผ่นดันและสลักเกลียว และเมื่อปริมาณการสึกหรอเกิน 2 มม. ผลการยึดจะลดลง การเสียรูปพลาสติกโดยรวมนั้นเกิดจากการแยกพื้นผิวกดของแผ่นแรงดันออกจากด้านข้างของราง ซึ่งไม่สามารถจำกัดการเคลื่อนที่ด้านข้างของรางและคุกคามความปลอดภัยในการขับขี่โดยตรง

รูปแบบการออกแบบหลักสำหรับการเพิ่มประสิทธิภาพความเค้นของโครงสร้างแผ่นดันรางคืออะไร?

รูปแบบการออกแบบหลักสำหรับการเพิ่มประสิทธิภาพความเค้นของโครงสร้างแผ่นดันรางคือการออกแบบการกระจายความเค้น การจับคู่หน้าตัดแบบแปรผัน- และการขยายพื้นที่หน้าสัมผัส การออกแบบการกระจายความเค้นเปลี่ยนการโค้งงอมุมขวา-ของแผ่นแรงดันเป็นการเปลี่ยนส่วนโค้งที่ R15-R20 มม. ช่วยลดปัจจัยความเข้มข้นของความเค้นที่ส่วนที่ดัดงอจาก 2.8 เป็นต่ำกว่า 1.3 และกำจัดแหล่งที่มาของความเข้มข้นของความเค้น การจับคู่-หน้าตัดแบบแปรผันจะปรับความหนาของหน้าตัด-ตามการกระจายความเค้นของแผ่นกด ในพื้นที่ที่มีความเข้มข้นของความเค้น เช่น ชิ้นส่วนที่โค้งงอและรอบๆ รูสลักเกลียว ความหนาของหน้าตัด-จะเพิ่มขึ้นจาก 12 มม. เป็น 18 มม. เพื่อปรับปรุง-ความสามารถในการรับน้ำหนัก ในพื้นที่-ความเค้นตรงต่ำ ความหนาของหน้าตัด-จะลดลงจาก 12 มม. เหลือ 8 มม. เพื่อให้ได้การออกแบบที่มีน้ำหนักเบาในขณะเดียวกันก็รับประกันการกระจายความเค้นที่สม่ำเสมอ การออกแบบพื้นที่สัมผัสที่เพิ่มขึ้นจะเปลี่ยนโหมดการสัมผัสระหว่างแผ่นดันและรางจากหน้าสัมผัสแบบเส้นไปสู่หน้าสัมผัสพื้นผิว พื้นผิวการกดของแผ่นดันใช้การออกแบบส่วนโค้ง โดยมีระดับที่เหมาะสมมากกว่าหรือเท่ากับ 90% กับด้านข้างของราง ช่วยลดความเครียดจากการสัมผัสและหลีกเลี่ยงการสึกหรอในท้องถิ่น นอกจากนี้ เพิ่มประสิทธิภาพการจัดวางรูโบลต์ของแผ่นดัน เปลี่ยนโบลต์แถวเดียว-เป็นการจัดเรียงแบบสมมาตรสองแถว- ปรับระยะห่างโบลต์จาก 150 มม. เป็น 200 มม. เพื่อให้โหลดได้รับการกระจายเท่าๆ กันบนโบลต์สองตัว ช่วยลดภาระความเค้นของโบลต์ตัวเดียว หลังจากที่การปรับโครงสร้างให้เหมาะสมเสร็จสมบูรณ์แล้ว จำเป็นต้องมีการวิเคราะห์การจำลององค์ประกอบไฟไนต์เอลิเมนต์ในการตรวจสอบ โดยจำลองแรงกระแทกของรถไฟบรรทุกหนักเพื่อให้แน่ใจว่าค่าความเค้นของแต่ละส่วนของแผ่นแรงดันต่ำกว่าขีดจำกัดความล้าของวัสดุ

มาตรการอัปเกรดประสิทธิภาพของวัสดุสำหรับแผ่นรับแรงกดในสายลากจูงหนัก-มีอะไรบ้าง

มาตรการอัปเกรดประสิทธิภาพของวัสดุสำหรับแผ่นรับแรงกดในสายลากจูง-หนักมุ่งเน้นไปที่สามด้าน: วัสดุเมทริกซ์ที่มีความแข็งแรงสูง- การเสริมความแข็งแรงของพื้นผิว และ-การปรับเปลี่ยนการป้องกันความล้า วัสดุเมทริกซ์ใช้เหล็กกล้าโลหะผสมสูง-ความแข็งแกร่งต่ำ- Q460 แทนเหล็กกล้า Q235 แบบดั้งเดิม ความแข็งแรงของผลผลิตของเหล็ก Q460 มากกว่าหรือเท่ากับ 460MPa และความต้านทานแรงดึงมากกว่าหรือเท่ากับ 550MPa ซึ่งมากกว่าสองเท่าของเหล็ก Q235 โดยมีความต้านทานต่อการเสียรูปพลาสติกได้ดีเยี่ยม การเสริมความแข็งแรงของพื้นผิวใช้กระบวนการคอมโพสิตของการชุบด้วยเลเซอร์ + การขัดแบบยิง ชิ้นส่วนสำคัญ เช่น ชิ้นส่วนที่โค้งงอและรอบๆ รูสลักเกลียวของแผ่นดันจะต้องผ่านการชุบแข็งด้วยเลเซอร์ โดยมีการควบคุมความลึกในการดับที่ 1.5-2 มม. และความแข็งของพื้นผิวสามารถเข้าถึง HRC50-55 ซึ่งช่วยเพิ่มความต้านทานการสึกหรอของพื้นผิวและความต้านทานความเมื่อยล้า หลังจากการดับแล้ว การขัดผิวแบบ shot peening จะดำเนินการเพื่อสร้างชั้นความเค้นอัดที่เหลือซึ่งมีความหนา 0.2-0.3 มม. บนพื้นผิว โดยมีค่าความเค้นอัดตกค้างสูงถึง -300MPa ซึ่งชดเชยผลกระทบของความเค้นดึงแบบสลับและการชะลอการเริ่มต้นของรอยแตกเมื่อยล้า การปรับเปลี่ยนการป้องกันความเมื่อยล้าทำได้โดยการชุบและอบคืนตัวด้วยความร้อนโดยใช้กระบวนการดับ + แบ่งเบาบรรเทาอุณหภูมิสูงโดยมีอุณหภูมิดับ 880-900 องศาและอุณหภูมิแบ่งเบาบรรเทา 600-620 องศา เพื่อให้วัสดุได้รับโครงสร้างซอร์ไบต์ที่มีอุณหภูมิซึ่งมีความเหนียวรับแรงกระแทกมากกว่าหรือเท่ากับ 50J (-20 องศา) ซึ่งช่วยเพิ่มความต้านทานแรงกระแทกแบบไดนามิกของ วัสดุ สำหรับแผ่นแรงดันในสายลากหนักในสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อน จะมีการพ่นเคลือบฟลูออโรคาร์บอนที่มีความหนา 30-40μm ลงบนพื้นผิว ซึ่งมีความทนทานต่อสภาพอากาศและการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม และเกรดการยึดเกาะของสารเคลือบนั้นมากกว่าหรือเท่ากับ 1 ทำให้มั่นใจได้ว่าไม่มีการหลุดออกระหว่างการใช้งานในระยะยาว

อะไรคือประเด็นสำคัญของการออกแบบการปรับเปลี่ยนร่วมกันระหว่างแผ่นดันราง ราง และสลักเกลียว

การออกแบบการปรับเปลี่ยนร่วมกันระหว่างแผ่นดันราง ราง และสลักเกลียวจำเป็นต้องบรรลุเป้าหมายสามประการ ได้แก่ การประสานความเค้น การจับคู่ขนาด และความเข้ากันได้ของการกัดกร่อน ในแง่ของการประสานความเค้น ความแข็งของแผ่นแรงดันต้องตรงกับความแข็งของราง ความแข็งของแผ่นดันสำหรับสายลากหนัก-ถูกควบคุมที่ 120-150kN/mm เพื่อให้แน่ใจว่าแผ่นดันและรางจะเสียรูปพร้อมกันภายใต้ภาระกระแทกของรถไฟ เพื่อหลีกเลี่ยงความเข้มข้นของความเค้นที่เกิดจากความแตกต่างของความแข็ง ในแง่ของการจับคู่ขนาด ส่วนโค้งของพื้นผิวการกดของแผ่นดันจะต้องสอดคล้องกับส่วนโค้งของด้านข้างของราง ส่วนโค้งของแผ่นแรงดันที่ปรับให้เข้ากับรางมาตรฐานแห่งชาติคือ R130 มม. และจำเป็นต้องปรับส่วนโค้งของรางมาตรฐานต่างประเทศตามมาตรฐานที่เกี่ยวข้อง เส้นผ่านศูนย์กลางของรูโบลต์ของแผ่นดันจะต้องสร้างการเปลี่ยนแปลงให้พอดีกับเส้นผ่านศูนย์กลางของโบลต์ โดยมีช่องว่างพอดีที่ควบคุมที่ 0.05-0.1 มม. เพื่อหลีกเลี่ยงความล้มเหลวในการส่งโหลดที่เกิดจากช่องว่างที่มากเกินไป ในแง่ของความเข้ากันได้ของการกัดกร่อน การเคลือบผิวของแผ่นดัน ราง และสลักเกลียวควรใช้วัสดุที่มีศักยภาพเท่ากัน เช่น การเคลือบ Dacromet เพื่อหลีกเลี่ยงการกัดกร่อนทางเคมีไฟฟ้าที่เกิดจากความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้น ปะเก็นฉนวนที่มีความหนา 2 มม. วางอยู่บนพื้นผิวสัมผัสระหว่างแผ่นดันและราง ซึ่งไม่เพียงแต่สามารถกันกระแทกการสั่นสะเทือนเท่านั้น แต่ยังป้องกันการกัดกร่อนที่เกิดจากการสัมผัสโดยตรงระหว่างโลหะทั้งสองอีกด้วย การออกแบบการปรับเปลี่ยนร่วมกันยังต้องพิจารณากระบวนการติดตั้งด้วย แรงบิดในการติดตั้งของแผ่นดันต้องตรงกับเกรดแรงบิดของสลักเกลียว แรงบิดในการติดตั้งของแผ่นแรงดันสำหรับสายลากจูงหนักจะถูกควบคุมที่ 800-900N·m เพื่อให้แน่ใจว่าแรงกดของแผ่นแรงดันบนรางจะคงที่ที่ 25-30kN จึงบรรลุข้อจำกัดที่เชื่อถือได้

ตัวชี้วัดการทดสอบประสิทธิภาพและมาตรฐานการยอมรับสำหรับแผ่นรับแรงกดในสายลากจูงหนัก-มีอะไรบ้าง

ตัวบ่งชี้การทดสอบประสิทธิภาพของแผ่นรับแรงกดในสายลากจูง-หนักประกอบด้วยสามประเภท: ตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพทางกล ตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพความล้า และตัวบ่งชี้การปรับตัวในการติดตั้ง ตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพทางกลจะทดสอบความแข็งแรงของคราก ความต้านทานแรงดึง และความเหนียวทนแรงกระแทกของวัสดุ ความแข็งแรงของผลผลิตของแผ่นแรงดันเหล็ก Q460 มีค่ามากกว่าหรือเท่ากับ 460MPa ความต้านทานแรงดึงมากกว่าหรือเท่ากับ 550MPa และ -ความทนทานต่อแรงกระแทก 20 องศา มากกว่าหรือเท่ากับ 50J ทดสอบความแข็งพื้นผิวโดยใช้เครื่องทดสอบความแข็งแบบ Rockwell และความแข็งของชิ้นส่วนที่ดับแล้วมีค่ามากกว่าหรือเท่ากับ HRC50 ตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพความล้าได้รับการทดสอบโดยใช้ม้านั่งทดสอบความล้า โดยใช้โหลดสลับที่มีความถี่ 30Hz และแอมพลิจูดของโหลด 20-30kN แผ่นแรงดันจะต้องผ่านรอบการโหลด 2 ล้านรอบโดยไม่มีรอยแตกร้าว และอายุการใช้งานความล้านั้นมากกว่าสองเท่าของแผ่นแรงดันแบบเดิม ตัวบ่งชี้การปรับตัวในการติดตั้งจะทดสอบความแม่นยำของขนาดและความพอดีในการติดตั้งของแผ่นแรงดัน ส่วนเบี่ยงเบนความหนาของแผ่นความดันน้อยกว่าหรือเท่ากับ ± 0.5 มม. ส่วนเบี่ยงเบนความกว้างน้อยกว่าหรือเท่ากับ ± 1 มม. ระดับความพอดีกับรางมากกว่าหรือเท่ากับ 90% และค่าเบี่ยงเบนแนวดิ่งของแผ่นแรงดันหลังการติดตั้ง น้อยกว่าหรือเท่ากับ 1 องศา ค่าเบี่ยงเบนระดับตำแหน่งของรูโบลต์น้อยกว่าหรือเท่ากับ± 0.5 มม. เพื่อให้แน่ใจว่าการติดตั้งโบลต์แม่นยำ มาตรฐานการยอมรับคือตัวบ่งชี้การทดสอบทั้งหมดเป็นไปตามมาตรฐาน และอัตราคุณสมบัติของแผ่นแรงดันชุดเดียวกันนั้นมากกว่าหรือเท่ากับ 99% แผ่นดันที่ติดตั้งจะต้องผ่านการทดสอบการรับน้ำหนักที่ไซต์งาน และเมื่อรถไฟลากจูงหนัก-ผ่านไป ความเค้นสูงสุดของแผ่นดันจะน้อยกว่าหรือเท่ากับความเค้นที่อนุญาตของวัสดุ อัตราความเสียหายต่อปีระหว่างการให้บริการ น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.5% ตรงตามข้อกำหนดการดำเนินงานระยะยาวของสายขนส่งหนัก แผ่นแรงดันที่ไม่ผ่านการรับรองจะต้องถูกทิ้งให้หมดและห้ามมิให้เข้าไปในสถานที่ก่อสร้างโดยเด็ดขาด