انحراف محور خنثی بخش ریل و بهینه سازی توزیع تنش تحت چرخ-بار دینامیکی ریل

انحراف محور خنثی بخش ریل و بهینه سازی توزیع تنش تحت چرخ-بار دینامیکی ریل

چرا محور خنثی مقطع ریل-به جای قرار گرفتن در مرکز هندسی به سمت سر ریل طراحی شده است؟

در حین کار قطار، نیروی تماس چرخ-باعث تغییر شکل خمشی رو به پایین ریل می‌شود: سر ریل تحت تنش فشاری و پایه ریل تحت تنش کششی قرار می‌گیرد. حد خستگی کششی فولاد بسیار کمتر از حد خستگی فشاری آن است. اگر محور خنثی در مرکز هندسی باشد، اوج تنش کششی در پایه ریل بسیار بیشتر از تنش فشاری در سر ریل خواهد بود و باعث می شود که ابتدا ترک های خستگی در پایه ریل ایجاد شوند. انحراف به سمت سر ریل (5%-10% ارتفاع ریل) مدول بخش خمشی پایه ریل را افزایش می‌دهد، تنش کششی اوج را کاهش می‌دهد و تنش فشاری سر ریل را در محدوده معقول نگه می‌دارد، و به "تعادل خستگی فشاری{7} کششی{7}}{8}طراحی متقاطع ریل" می‌رسد.

الزامات افست متمایز برای محور خنثی ریل در خطوط با بارهای محور متفاوت چیست؟

برای خطوط معمولی (بار محوری کمتر یا مساوی 23 تن) با بارهای کوچک، انحراف 5%-7% از ارتفاع ریل الزامات تعادل تنش را برآورده می‌کند. برای خطوط حمل و نقل سنگین (بار محوری بیشتر یا مساوی 30 تن) با تنش کششی پایه ریل بسیار بالا، افست به 8%-10% افزایش می‌یابد تا مدول بخش پایه ریل را بیشتر افزایش داده و رشد تنش کششی را سرکوب کند. برای خطوط سرعت بالا (سرعت بیشتر یا مساوی 350 کیلومتر در ساعت)، علیرغم بارهای محوری کوچک، فرکانس بار دینامیکی بالا به تنش متعادل کننده 6٪ -8٪ نیاز دارد و در عین حال سختی کلی ریل را تضمین می کند، از سفتی ناکافی سر ریل و در معرض خطر قرار گرفتن سفتی سر ریل و در معرض خطر قرار گرفتن ریل چرخ است.

چه بیماری های معمولی خستگی ریلی ناشی از طراحی غیرمنطقی محور خنثی است؟

آفست ناکافی منجر به تنش کششی بیش از حد پایه ریل می شود که شروع کننده استترک های پایه ریلیکه از لبه پایه ریل شروع می شوند و به سمت شبکه ریل منتشر می شوند و در نهایت باعث شکستگی ریل می شوند. افست بیش از حد، تنش فشاری بیش از حد را روی سر ریل متمرکز می کند که منجر بهجریان پلاستیکیبر روی سطح در حال اجرا (تشکیل برآمدگی و راه راه)، و تمرکز تنش کششی روی شبکه ریل بالایی، باعث می شودترک های شبکه ریلی افقی. هر دو سناریو تعادل خستگی ریل را شکسته و عمر سرویس را به شدت کاهش داده و هزینه های تعمیر و نگهداری را افزایش می دهند.

طراحی های افست محور خنثی ریل های استاندارد بین المللی (مانند UIC 60، AREMA 136RE) با ریل های استاندارد چینی چه تفاوتی دارد؟

ریل UIC 60 دارای انحراف محور خنثی 42 درصد از ارتفاع ریل است که کمی کمتر از ریل استاندارد چینی 60 کیلوگرم بر متر (45 درصد) است، زیرا با قطارهای اروپایی با بار محوری کم و قطر چرخ‌های بزرگ سازگار است و به تنش کششی پایه ریل کمتری نیاز دارد. ریل AREMA 136RE که برای بارهای سنگین طراحی شده است، دارای انحراف 48٪ از ارتفاع ریل-بسیار فراتر از استاندارد چینی 75 کیلوگرم بر متر ریل است{9}}که با قطارهای حمل و نقل سنگین آمریکای شمالی{10}}با بارهای محور فوق{{11} بزرگ (بزرگتر از 10 یا بیشتر از 35 کارایی ریل محور) و تمرکز بر روی ریل بیشتر است. این تفاوت‌ها از پارامترهای قطار و شرایط خطوط در مناطق مختلف ناشی می‌شود و نیاز به تطبیق دقیق با استانداردهای بار بازار هدف در طول طراحی دارد.

چگونه می توان از دقت افست محور خنثی در هنگام تولید نورد ریلی اطمینان حاصل کرد؟

هسته در آن نهفته استطراحی پاس و کنترل شکاف رول. یک سیستم گذر ریلی اختصاصی برای کنترل دقیق ابعاد هر بخش{1}}قطع با تنظیم نسبت شکل دهی غلتشی سر ریل، تار و پایه ریل طراحی شده است. در مرحله نهایی نورد، از یک دستگاه تنظیم شکاف رول CNC برای نظارت بر ابعاد مقطع متقاطع ریل-در زمان واقعی استفاده می‌شود. اگر انحراف ضخامت پایه ریل از ± 0.3 میلی متر تجاوز کند، شکاف رول فوراً تنظیم می شود تا اطمینان حاصل شود که افست محور خنثی در ± 1٪ از مقدار طراحی است. پس از تولید، هر دسته از ریل‌ها تحت اسکن مقطعی-برای ترسیم منحنی موقعیت محور خنثی قرار می‌گیرند-محصولات ناسازگار اکیداً خروج از کارخانه ممنوع هستند.