Optimizācijas dizaina un materiālu saskaņošanas tehnoloģija saskarnes spriegumam starp sliežu paliktņiem un gulšņiem
Kādi ir galvenie sadalījuma raksturlielumi saskarnes spriegumam starp zem-sliežu paliktņiem un betona gulšņiem?
Saskarnes spriegums starp zem-sliedes paliktņiem un betona gulšņiem parāda sadalījumu, kas raksturīgs "centrālai koncentrācijai un malu vājinājumam", kur kodola sprieguma zona ir koncentrēta saskares zonā starp paliktņa vidu un tieši zem sliedes. Šo raksturlielumu nosaka betona gulšņu stingrās īpašības un riteņu-sliežu slodžu pārvades režīms. Vilciena riteņa-sliežu slodze caur sliedi tiek pārsūtīta uz sliežu{5}}paliktņa vidu. Betona gulšņiem ir augsta stingrība un neliela deformācija, un tie nevar izkliedēt slodzi ar savu deformāciju, kā rezultātā slodze koncentrējas kontakta zonā starp paliktņa vidu un gulšņu. Sprieguma vērtība serdes apgabalā ir 3-4 reizes lielāka par malas laukumu. Ir arī atšķirības saskarnes sprieguma sānu sadalījumā. Spriegums tieši zem sliedes tīkla ir lielāks nekā ārpus sliedes galvas, un sānu sprieguma novirze var sasniegt 20%, jo sliedes tīkls ir galvenais slodzes pārnešanas kanāls un spriegums ir tiešāks. Tajā pašā laikā saskarnes spriegums mainās, palielinoties vilciena kustības ātrumam. Skrienot ar lielu ātrumu, tiek pastiprināta slodzes ietekme, sprieguma amplitūda sprieguma koncentrācijas apgabalā palielināsies par 15%-20%, un palielinās sprieguma svārstību biežums. Līkuma sliežu ceļa posmā saskarnes spriegums novirzīsies uz līknes ārpusi, un spriegums ārpusē ir par aptuveni 25% lielāks nekā iekšpusē slodzes ekscentriskās slodzes dēļ, ko rada riteņa un sliedes sānspēks līkuma daļā. Turklāt saskarnes sprieguma viendabīgums ir saistīts ar spilventiņa pielāgošanas pakāpi. Stresa mutācijas notiks daļās ar sliktu pielāgošanas pakāpi, vēl vairāk saasinot vietējo stresa koncentrāciju, kas ir arī saskarnes stresa optimizācijas galvenais mērķis.
Kā kontaktformas optimizācija zem-sliedes paliktņiem uzlabo saskarnes stresa sadalījumu?
Zem{0}}sliedes paliktņu kontakta formas optimizācija ir galvenais līdzeklis, lai uzlabotu saskarnes spriedzes sadalījumu ar gulšņiem, un tās ietekme galvenokārt izpaužas trīs aspektos: sprieguma izkliede, koncentrācijas zonas vājināšanās un sprieguma vienmērīguma uzlabošanās, kas var efektīvi novērst lokālo sprieguma koncentrāciju saskarnē. Tradicionālās plakanas spilventiņa kontakta formas optimizēšana uz loka kontakta formu ar nedaudz izliektu vidu un pakāpeniski plānāku malu var likt centrāli koncentrētajai slodzei lēnām pāriet uz malu, samazināt serdes laukuma spriegumu par 25%-30% un samazināt spriegumu starpību starp serdes laukumu un malas laukumu. Optimizējot paliktņa kontakta laukumu un izmantojot plašu paliktņa dizainu, lai palielinātu kontakta laukumu par 20%, var vēl vairāk izkliedēt saskarnes slodzi, samazināt sprieguma vērtību uz laukuma vienību un izvairīties no vietējā sprieguma, kas pārsniedz gulšņa gultņa robežu. Izstrādājot lokālas stinguma regulēšanas rievas uz paliktņa, lai optimizētu stinguma sadalījumu, stingrība tiek saskaņota ar sprieguma sadalījumu, vidum ar augstu spriegumu ir augsta stingrība, un malai ar zemu spriegumu ir zema stingrība, nodrošinot vienmērīgu sprieguma pārnešanu un novēršot sprieguma koncentrāciju, ko izraisa pēkšņas stinguma izmaiņas. Tajā pašā laikā kontakta malas projektēšana starp paliktni un gulšņu kā loka pāreju ar loka rādiusu R8-R10 var novērst sprieguma koncentrāciju malas asajā stūrī un samazināt malas sprieguma maksimumu par aptuveni 15%. Pēc kontakta formas optimizācijas saskarnes sprieguma viendabīgums tiek uzlabots par vairāk nekā 40%, tiek ievērojami uzlabota vietējā sprieguma koncentrācijas parādība, un tiek pagarināts paliktņa un gulšņa kalpošanas laiks.
Kādām pamatīpašībām vajadzētu būt koka gulšņu zem-sliežu paliktņu materiāla formulai?
Tiecoties uz koka gulšņu īpašībām, piemēram,mīksta tekstūra, viegla mitruma uzsūkšanās un deformācija, kā arī slikta bīdes izturība, koka gulšņu zem-sliežu paliktņu materiāla formulai jābūt izstrādātai ar elastīgās buferizācijas, pret-slīdēšanas un nodilumizturības, korozijas un mitruma izturības pamatīpašībām, vienlaikus ņemot vērā koka gulšņu piemērotību un kooperatīvās deformācijas spēju. Koka gulšņiem ir mīksta tekstūra, tāpēc spilventiņiem ir nepieciešama lieliska elastīga bufera veiktspēja ar elastības moduli, kas kontrolēta pie 80{6}}100 MPa, kas var izkliedēt slodzes to deformācijas rezultātā, samazināt vietējo spriegumu koka gulšņu saskarnē un izvairīties no koka gulšņu saspiešanas. Tā kā koka gulšņi ir pakļauti mitruma uzsūkšanai un deformācijai, spilventiņa materiālam jābūt ar zemu higroskopiskumu ar ūdens absorbcijas ātrumu, kas ir mazāks vai vienāds ar 3%, lai novērstu nevienmērīgu saskarnes spriegumu, ko izraisa paliktņa higroskopiskā izplešanās, un pret-korozijas un pret-pelējuma komponentiem ir jāpievieno koka spilventiņi, lai novērstu miltu veidošanos, vai koroziju. tādējādi pagarinot koka gulšņu kalpošanas laiku. Saskares saskarne starp paliktni un koka gulšņu ir pakļauta slīdēšanai vibrācijas dēļ, tāpēc materiāla formulai ir jāuzlabo paliktņa pretslīdēšanas veiktspēja ar Shore cietību, kas tiek regulēta A55–A60, un uz paliktņa virsmas ir izveidotas pretslīdes līnijas, lai palielinātu saskarnes berzi un novērstu koka gulšņu nodilumu, ko izraisa slīdēšana. Koka gulšņiem ir slikta bīdes pretestība, tāpēc spilventiņa materiālam jābūt ar labu bīdes izturību, kas ir lielāka par vai vienāda ar 8 MPa, lai izturētu sānu bīdes spēku saskarnē un izvairītos no slodzes ekscentriskās slodzes, ko izraisa paliktņa bīdes deformācija. Turklāt paliktņa materiālam jābūt ar labu laikapstākļu noturību, spējīgam pielāgoties temperatūras izmaiņām no -30 grādiem līdz 50 grādiem bez trausliem lūzumiem vai mīkstināšanās, nodrošinot pielāgošanos ar koka gulšņiem dažādās vidēs.
Kādas ir pamatprasības materiālu saskaņošanai starp plastmasas gulšņiem un zem{0}}sliežu paliktņiem?
Gan plastmasas gulšņi, gan zem{0}}sliedes paliktņi ir elastīgi materiāli, un galvenās prasības attiecībā uz to materiālu atbilstību ir vērstas uzstinguma koordinācija, sinhronā deformācija un saskarnes savienošanalai nodrošinātu, ka abas veido elastīgu koordinācijas sistēmu un izvairītos no saskarnes sprieguma kļūmēm, ko izraisa materiāla īpašību atšķirības. Galvenā prasība ir stinguma koordinācija: plastmasas gulšņu elastības modulis ir aptuveni 200-300 MPa, bet zemsliežu kluču elastības modulis ir jākontrolē pie 100-150 MPa, kas ir 1/2-2/3 no plastmasas gulšņu līmeņa, veidojot stingrību no stingrības līdz pārvades stingrībai. gulētājs bez pēkšņām stīvuma izmaiņām. Sinhronā deformācija ir galvenā prasība: paliktņa un plastmasas gulšņa nominālajai deformācijai jābūt konsekventai, abiem jābūt kontrolētiem ar 10–15 mm, un abiem vilciena slodzes laikā jādeformējas sinhroni, lai izvairītos no saskarnes lobīšanās, ko izraisa deformācijas atšķirība, un nodrošinātu saskarnes sprieguma nepārtrauktību. Saskarnes savienošana ir svarīga prasība: paliktņa materiālam jābūt labai saķerei ar plastmasas gulšņa materiālu, kura saistīšanas izturība ir lielāka vai vienāda ar 2 MPa, lai novērstu relatīvo slīdēšanu starp paliktni un gulšņu vibrācijas slodzes ietekmē, un savienojošajam slānim ir jābūt noteiktai elastībai, neietekmējot abu sinhrono deformāciju. Turklāt abiem materiāliem jābūt ar vienādu pretnovecošanās veiktspēju ar novecošanas ātruma novirzi, kas ir mazāka par vai vienāda ar 5%, lai nodrošinātu, ka pēc ilgstošas lietošanas joprojām var saglabāt stingrības un deformācijas koordināciju bez veiktspējas atvienošanas. Tajā pašā laikā materiālu temperatūras izturībai jābūt saskaņotai, lai saglabātu stabilu veiktspēju tajā pašā temperatūras diapazonā, izvairoties no saskarnes sprieguma koncentrācijas, ko izraisa temperatūras deformācijas atšķirības.
Kā zem-sliežu paliktņu stinguma gradienta dizains realizē saskarnes stresa koordināciju ar gulšņiem?
Zem{0}}sliedes paliktņu stinguma gradienta dizains nodrošina saskarnes stresa koordināciju ar gulšņiem, izmantojotprecīza stingrības un saskarnes sprieguma sadalījuma saskaņošana un pakāpeniska stinguma maiņa slodzes pārvades virzienā, padarot spilventiņu un gultni veidotu integrētu sprieguma sistēmu un uzlabojot kopējo gultņu veiktspēju. Saskaņā ar izplatību, kas raksturīgaaugsts spriegums vidū un zems spriegums malāgulšņa saskarnē, paliktnis ir veidots kā gradienta struktūra ar augstu stingrību vidū un zemu stingrību malā, un elastības modulis vidū ir par 30%-40% augstāks nekā malā, lai augstas stingrības apgabals uzņemtu koncentrētas slodzes, bet zemas stingrības apgabals izkliedētu malu slodzes vienmērīgu sadalījumu. Slodzes pārnešanas virzienā paliktnis ir veidots kā gradienta struktūra ar pakāpenisku stingrības samazināšanos no augšējās virsmas, kas saskaras ar sliedēm, līdz apakšējai virsmai, kas saskaras ar gulšņu: augšējai virsmai ir augsta stingrība, lai izturētu koncentrētu sliedes slodzi, un apakšējai virsmai ir zema stingrība, lai pielāgotos gulšņa sprieguma īpašībām, lai slodze no slodzes pāriet bez slodzes. Līknes sliežu ceļa posmā atbilstoši saskarnes sprieguma ekscentriskās slodzes raksturlielumiem spilventiņu līknes ārējās puses stingrība tiek palielināta par 20–25%, bet iekšējās puses stingrība paliek nemainīga, kompensējot sānu ekscentriskās slodzes radīto sprieguma nevienmērību un realizējot līknes sekcijas saskarnes sprieguma koordināciju. Tajā pašā laikā ap paliktņa skrūvju caurumu ir izveidots lokāls augstas stingrības laukums, kura stingrība ir par 50% augstāka nekā apkārtējā zonā, lai izturētu vietējo slodzi, ko rada skrūves iepriekšēja pievilkšanas spēks, un izvairītos no sprieguma koncentrēšanās ap caurumu. Pateicoties dažādu stingrības zonu kooperatīvajam efektam, stinguma gradienta dizains vienmēr uztur vienādu saskarnes spriegumu starp paliktni un gulšņu, novērš vietējo spriedzes koncentrāciju, realizē abu sadarbojošo spriegumu un uzlabo sliežu ceļa struktūras stabilitāti.