فناوری افزایش عمر خستگی برای گیره های الاستیک و طراحی سازگاری بار در تمام خطوط راه آهن

فناوری افزایش عمر خستگی برای گیره های الاستیک و طراحی سازگاری بار در تمام خطوط راه آهن

مکانیسم تولید ترک های خستگی نواری الاستیک و خطرات آن برای سیستم بست چیست؟

مکانیسم ایجاد ترک‌های خستگی نواری الاستیک، شروع و انتشار ترک‌های میکرو- تحت تأثیر چرخه‌های تنش متناوب است. نوار الاستیک بارها و بارها بار متناوب "تراکم-بازگشت" را هنگام حرکت قطار تحمل می کند. هنگامی که تعداد چرخه های بار از 100000 بار بیشتر شود، ترک های ریز در قسمت های غلظت تنش نوار الاستیک ایجاد می شود. این ترک‌های ریز به تدریج با افزایش تعداد چرخه‌های بار منتشر می‌شوند و زمانی که طول ترک به مقدار بحرانی برسد، نوار الاستیک دچار شکستگی شکننده می‌شود. قسمت های غلظت تنش نوار الاستیک عمدتاً در ناحیه انتقال قوس و قسمت خمشی انتهایی نوار الاستیک ظاهر می شوند و ضریب تمرکز تنش این قسمت ها می تواند به بیش از 2.5 برسد که بسیار بالاتر از سطح تنش بدنه نوار الاستیک است. ترک های خستگی نوار الاستیک برای سیستم بست بسیار مضر است. انتشار ترک منجر به تضعیف نیروی کمانش نوار الاستیک می شود. هنگامی که نیروی کمانش بیش از 20٪ کاهش یابد، ریل جابجایی جانبی خواهد داشت که بر نرمی عملکرد قطار تأثیر می گذارد. اگر نوار الاستیک شکسته شود، مستقیماً باعث از دست دادن مهار ریل می شود که منجر به یک حادثه ایمنی بزرگ از خارج شدن قطار از ریل می شود. بنابراین، بهبود مقاومت در برابر خستگی نوار الاستیک اولویت اصلی طراحی سیستم بست است.

معیارهای بهینه سازی فرمول مواد برای مقاومت در برابر خستگی نوار الاستیک چیست؟

اقدامات بهینه‌سازی فرمول مواد برای مقاومت در برابر خستگی نوار الاستیک عمدتاً بر سه جنبه متمرکز است: ارتقاء مواد ماتریس، افزودن عنصر آلیاژی و کنترل محتوای ناخالصی. مواد ماتریس از فولاد فنر 60Si2CrVA به جای فولاد 60Si2Mn سنتی استفاده می کند. استحکام کششی فولاد 60Si2CrVA می تواند به بیش از 1800 مگاپاسکال برسد، استحکام تسلیم بیشتر یا برابر با 1600 مگاپاسکال است و مقاومت در برابر خستگی بیش از 30 درصد بیشتر از مواد سنتی است. از نظر افزودن عناصر آلیاژی، محتوای عناصر کروم و وانادیوم دقیقاً کنترل می شود. مقدار افزودن عنصر کروم در 0.9%-1.2% کنترل می‌شود که می‌تواند سختی‌پذیری و مقاومت در برابر خوردگی مواد را بهبود بخشد. مقدار افزودن عنصر وانادیوم در 0.15٪ - 0.25٪ کنترل می شود که می تواند دانه ها را تصفیه کند و چقرمگی و مقاومت در برابر خستگی مواد را بهبود بخشد. کنترل محتوای ناخالصی کلید بهینه سازی فرمول است. محتوای عناصر گوگرد و فسفر باید کمتر از 0.02٪ کنترل شود تا از تشکیل آخال های شکننده توسط عناصر ناخالصی که به نقطه شروع ترک های خستگی تبدیل می شوند، جلوگیری شود. پس از بهینه سازی فرمول، مواد نوار الاستیک باید تحت یک فرآیند عملیات حرارتی دقیق قرار گیرند، و ترکیبی از فرآیند "کوئنچ + معتدل با دمای متوسط" را اتخاذ کند. دمای خاموش کردن در 850-870 درجه کنترل می شود و درجه حرارت 420-440 درجه کنترل می شود، به طوری که نوار الاستیک خواص مکانیکی جامع عالی را برای برآورده کردن الزامات طراحی مقاومت در برابر خستگی به دست می آورد.

طرح طراحی بهینه برای پراکندگی تنش ساختاری نوارهای الاستیک چیست؟

طرح طراحی بهینه برای پراکندگی تنش ساختاری نوارهای الاستیک سه استراتژی را اتخاذ می‌کند: انتقال قوس، طراحی مقطع متغیر-و تقویت انتهایی. تمام انتقال‌های گوشه‌ای تیز نوار الاستیک به انتقال‌های قوس R5-R8 میلی‌متر تغییر می‌کند، و ضریب تمرکز تنش را از 2.5 به زیر 1.2 کاهش می‌دهد و منابع تمرکز تنش را حذف می‌کند. طرح مقطع متغیر-اندازه مقطع-را با توجه به توزیع تنش نوار الاستیک تنظیم می‌کند و ضخامت مقطع{10}}در ناحیه قوس تنش بالا را از 8 میلی‌متر به 10 میلی‌متر افزایش می‌دهد. کاهش ضخامت مقطع{14}}در ناحیه مستقیم کم تنش از 8 میلی‌متر اصلی به 6 میلی‌متر برای دستیابی به توزیع تنش یکنواخت. طراحی تقویت کننده انتهایی از روش لایه برداری موضعی شات برای تشکیل یک لایه تنش فشاری باقیمانده با ضخامت 0.1-0.2 میلی متر در قسمت خمشی انتهایی نوار الاستیک استفاده می کند. مقدار تنش فشاری باقیمانده می تواند به -200MPa تا -300MPa برسد، که می تواند به طور موثر اثر تنش کششی متناوب را خنثی کند و شروع ترک های خستگی را به تاخیر بیندازد. پس از تکمیل بهینه سازی سازه، تحلیل شبیه سازی المان محدود برای تایید توزیع تنش، شبیه سازی حالت تنش نوار الاستیک تحت بارهای واقعی و اطمینان از اینکه مقدار تنش هر قسمت کمتر از حد خستگی ماده است، مورد نیاز است. به‌علاوه، آزمایش‌های خستگی برای تأیید اینکه نوار الاستیک بدون ترک زیر 10 میلیون بار متناوب است، مورد نیاز است که نیازهای خدمات همه خطوط را برآورده می‌کند.

نقاط طراحی متمایز نوارهای الاستیک تحت بارهای مختلف خط چیست؟

نقاط طراحی متمایز نوارهای الاستیک تحت بارهای مختلف خط عمدتاً در سه جنبه منعکس می‌شوند: سطح نیروی کمانش، تطابق سختی و مقاومت در برابر خستگی. نوارهای الاستیک برای خطوط راه‌آهن سریع- از طراحی نیروی کمانش بالا و سختی کم برخوردار هستند، با نیروی کمانش در 12{4}}15 کیلونیوتن و سفتی کنترل شده در 50-60 کیلونیوتن بر میلی‌متر، که می‌تواند به طور موثر سطح فرکانس و لرزش بالا را کاهش دهد. خود را برهنه کند. نوارهای الاستیک برای خطوط حمل و نقل سنگین{10}}از طرحی با نیروی کمانش فوق العاده بالا و سفتی بالا استفاده می کنند، با افزایش نیروی کمانش تا 18-20 کیلونیوتن و افزایش سفتی به 80{18}}90 کیلونیوتن بر میلی متر، که می تواند از بارهای سنگین قطار{19} در برابر بارهای سنگین {19} محور مقاومت کند. جابجایی طولی ریل نوارهای الاستیک برای خطوط با سرعت معمولی طراحی اقتصادی دارند، با نیروی کمانش در 8-10 کیلو نیوتن و سفتی کنترل شده در 70-80 کیلونیوتن بر میلی متر، کاهش هزینه های تولید در حالی که الزامات بست را برآورده می کند. طراحی متمایز همچنین باید محیط خورنده خط را در نظر بگیرد. نوارهای الاستیک برای خطوط ساحلی باید به پوشش های ضد خوردگی مجهز شوند و نوارهای الاستیک برای خطوط آلپاین باید چقرمگی مواد در دمای پایین را بهینه کنند تا از شکستگی شکننده در محیط دمای پایین 40- درجه اطمینان حاصل شود. نوارهای الاستیک خطوط مختلف نیاز به گذراندن تست های عملکرد هدفمند دارند تا عملکرد خدمات خود را تحت بارهای مربوطه تأیید کنند و از منطقی بودن طرح طراحی اطمینان حاصل کنند.

روش های اصلی و معیارهای پذیرش برای تشخیص عمر خستگی نوار الاستیک چیست؟

روش های اصلی برای تشخیص عمر خستگی نوار الاستیک شامل دو دسته است: تست خستگی روی میز و تست خدمات صحرایی. تست خستگی رومیزی از یک دستگاه تست خستگی با فرکانس بالا برای اعمال بارهای متناوب مطابق با خط واقعی استفاده می‌کند و فرکانس بار در 50{4}}100 هرتز برای شبیه‌سازی وضعیت تنش واقعی نوار الاستیک کنترل می‌شود. نوارهای الاستیک برای خطوط راه‌آهن پرسرعت باید 10 میلیون چرخه بار را بدون ترک پشت سر بگذارند، نوارهای الاستیک برای خطوط حمل و نقل سنگین باید 8 میلیون چرخه بار را بدون ترک پشت سر بگذارند، و نوارهای برای خطوط سریع{12}} معمولی باید 5 میلیون چرخه بار را بدون ترک پشت سر بگذارند. آزمایش خدمات صحرایی، بخش‌های خط معمولی را برای نصب نوارهای الاستیک آزمایشی انتخاب می‌کند، نرخ تضعیف نیروی کمانش و شروع ترک نوارهای الاستیک را نظارت می‌کند. نرخ تضعیف نیروی کمانش خطوط راه‌آهن پرسرعت کمتر یا مساوی 5٪ در سال، در خطوط حمل و نقل سنگین کمتر یا مساوی 8٪ در سال، و خطوط با سرعت معمولی کمتر یا برابر با 10٪ در سال است. استاندارد پذیرش این است که هم تست خستگی نیمکت و هم تست خدمات صحرایی با استانداردها مطابقت دارند، طول عمر خستگی نوار الاستیک با الزامات طراحی مطابقت دارد، و میزان صلاحیت همان دسته از نوارهای الاستیک بیشتر یا برابر با 99٪ است. علاوه بر این، تشخیص شاخص هایی مانند دقت ابعاد و کیفیت سطح نوار الاستیک نیز ضروری است تا اطمینان حاصل شود که کیفیت محصول مطابق با استانداردها است. نوارهای الاستیک فاقد صلاحیت باید به طور کامل از بین بروند و استفاده مهندسی از آنها اکیداً ممنوع است.