Почему модуль упругости является ключевым параметром
Под-подрельсовая подкладка расположена между рельсом и шпалой, и ее модуль упругости определяет, насколько сильно удар колеса достигнет шпалы, как рельс прогибается под нагрузкой и как вибрация распространяется в окружающую среду. Слишком жесткая колодка передает удары и шум; слишком мягкий рельс приводит к чрезмерному прогибу, дестабилизируя колею и геометрию. Таким образом, согласование модуля с категорией лески является основной задачей проектирования колодок и достигается за счет рецептуры, вулканизации и структуры.
Три рычага, управляющие модулем
Формулировка материала – это первый рычаг. В компаунде на основе EPDM- увеличение содержания сажи с 30 до 60 частей на сотню резины повышает модуль упругости более чем на 50 процентов. Вторым является процесс вулканизации: отверждение при температуре от 150 до 160 градусов C в течение 15–20 минут обеспечивает умеренную плотность сшивок и стабильный модуль упругости, а перегрев -переводит резину в твердое, хрупкое состояние. Третий рычаг — геометрия: колодки с канавками или круглыми отверстиями сильнее деформируются под нагрузкой и работают на 10–20 процентов мягче, чем цельные колодки из того же материала. Температура окружающей среды является внешним фактором: модуль повышается в холодную погоду и падает в жару, поэтому рецептура адаптируется к местному климату.
Высокоскоростные-линии: баланс между эластичностью и стабильностью
Высокоскоростные-подушки рассчитаны на статический модуль упругости при сжатии от 80 до 120 МПа. Эта лента обеспечивает достаточную эластичность, чтобы поглощать энергию вибрации поездов, движущихся со скоростью от 250 до 350 км/ч, сохраняя при этом прогиб рельса в пределах геометрического допуска. Отношение динамического-к-статическому модулю должно оставаться в пределах от 1,2 до 1,5, чтобы колодка не приобретала чрезмерную жесткость при высокочастотной нагрузке, а изменение модуля в течение 5 лет под воздействием УФ-излучения и дождя не должно превышать 10 процентов. Распространена многослойная конструкция: мягкий верхний слой 80–90 МПа под рельсом для гашения вибрации и более жесткий нижний слой 100–120 МПа на шпале для распределения нагрузки.
Тяжелые-трассовые линии: борьба с компрессионным комплектом
Тяжелые-тяговые колодки работают при высоких постоянных нагрузках на ось и должны противостоять постоянному сжатию. Практичным соединением является смесь стирола-бутадиена и натурального каучука в соотношении 7:3, с 2 частями антиоксиданта 4010NA и 40 частями армирующего диоксида кремния. Двухэтапная-вулканизация (145 градусов C в течение 12 минут, затем 100 градусов C в течение 4 часов) увеличивает плотность сшивок и удерживает сжатие на уровне 25 процентов или ниже при испытании при 70 градусах C в течение 22 часов при сжатии 25 процентов. Профиль колодки имеет дугообразное поперечное-сечение, более толстое в середине (около 20 мм) и тоньше по краям (около 15 мм) для распределения сосредоточенной нагрузки на колесо, а противоскользящие ребра толщиной 2 мм- на нижней стороне предотвращают скольжение колодки по шпале.
Городской железнодорожный транспорт: проект по снижению шума-
Накладки на городские рельсы сочетают в себе низкий модуль упругости и демпфирование. В составе резиновой смеси используется демпфирующая резина с коэффициентом потерь не менее 0,3, которая преобразует энергию вибрации в тепло и обеспечивает на 15–20 процентов лучшее затухание, чем обычная резина, а также около 15 частей вермикулитового наполнителя, блокирующего передачу звука. Конструктивно сотовый рисунок (ячейки 5 мм на расстоянии 8 мм) увеличивает внутреннее отражение звука, а дуговые канавки глубиной 3 мм и шириной 10 мм перенаправляют путь вибрации от шпалы. Слой пенополиуретана толщиной 5 мм между подушкой и направляющей добавляет вторую ступень ослабления; В совокупности эти меры снижают шум придорожных поездов на 8–10 дБ.
Проверка модуля упругости
Модуль измеряется с помощью испытания на сжатие GB/T 7757 (сжимающее напряжение-деформационные свойства вулканизированной резины). Образец представляет собой стандартный цилиндр диаметром 29 мм и высотой 12,5 мм, испытанный при температуре 23 плюс-минус 2 градуса Цельсия и скорости сжатия 5 мм/мин; в среднем три образца на партию. Диапазоны приемки по типам линий указаны ниже.
| Тип линии | Статический модуль модуля | Ключевое приемочное значение |
|---|---|---|
| Высокая-скорость | От 80 до 120 МПа (плюс-минус 10 МПа) | Соотношение динамического-к-статическому от 1,2 до 1,5. |
| Тяжелые-перевозки | от 150 до 200 МПа | Выставлена компрессия не более 25 процентов. |
| Городская железная дорога | от 60 до 90 МПа | Коэффициент демпфирования не менее 0,3 |
Кроме того, измерьте модуль упругости при минус 40 градусах C и 60 градусах C и обеспечьте, чтобы изменение значения комнатной-температуры оставалось в пределах 20 процентов, что подтверждает стабильность во всем климатическом диапазоне.
Часто задаваемые вопросы
Как измеряется модуль упругости рельсовой подушки?
По результатам испытания на сжатие GB/T 7757 на образце размером 29 x 12,5 мм при температуре 23 градуса C, сжатии со скоростью 5 мм/мин и разделении напряжения на деформацию по кривой отклонения нагрузки-.
Какой модуль упругости должен иметь-подложка высокоскоростной железной дороги?
Статический модуль от 80 до 120 МПа, соотношение динамической-к-статической от 1,2 до 1,5 и дрейф модуля менее 10 процентов за 5 лет.
Почему загрузка технического углерода меняет модуль?
Технический углерод укрепляет резиновую матрицу и повышает ее жесткость; примерно удвоение загрузки с 30 до 60 деталей увеличивает модуль более чем на 50 процентов.
Что такое набор сжатия и почему он ограничен?
Остаточная деформация при сжатии — это постоянная потеря толщины после длительного сжатия. При перевозке тяжелых-грузов он должен оставаться в пределах 25 процентов (70 градусов C, 22 часа, сжатие 25 процентов), иначе колодки истончаются, крепление ослабевает и геометрия гусеницы смещается.
Насколько сильного снижения шума можно добиться с помощью хорошо-системы подушек?
На городских железных дорогах демпфирующий состав с сотовой структурой и канавками, а также буферный слой из пеноматериала снижают придорожный шум примерно на 8–10 дБ по сравнению с простой жесткой накладкой.