Конструкция поперечных-секций Fishplate и технология балансировки напряжений в железнодорожных стыках
Каковы требования к основным установочным деталям и требованиям по согласованию размеров для специальных-форменных-конструкций поперечного сечения накладных пластин?
Основные фитинговые части накладок специальной-формы поперечного-секции разделены на три части: секцию крепления головки рельса, секцию зажима стенки рельса и секцию поддержки основания рельса. Размеры каждой детали должны точно соответствовать поперечному-сечению рельса, чтобы обеспечить полный-плотный контакт секции с рельсом. Секция крепления головки рельса - это область контакта между накладкой и головкой рельса, которая должна иметь изогнутую поверхность специальной - формы, соответствующую дуге головки рельса, с отклонением дуги изогнутой поверхности менее или равным ± 0,2 мм, а длина посадочного участка составляет не менее 2/3 длины головки рельса, что обеспечивает равномерную передачу вертикальной нагрузки и позволяет избежать местной концентрации напряжений в головке рельса. Секция зажима стенки рельса является основной зоной напряжения накладки, которая должна быть спроектирована с канавками, адаптированными к толщине стенки рельса. Ширина канавки на 0,1-0,2 мм меньше толщины стенки рельса, образуя упругий зажим после сборки, а отклонение перпендикулярности зажимной секции меньше или равно 0,1 мм/м, обеспечивая равномерное воздействие боковой силы зажима на стенку рельса. Опорная секция основания рельса — это область контакта между накладкой и основанием рельса, которая должна быть спроектирована с наклонной поверхностью специальной -формы, соответствующей наклону основания рельса, с отклонением наклона наклонной поверхности менее или равным ±0,5 градуса, а площадь контакта опорной секции составляет не менее 1/2 площади основания рельса, обеспечивая эффективную поддержку основания рельса и предотвращая его опускание. Соответствие размеров трех основных частей должно соответствовать параметрам поперечного сечения-реек национального стандарта, в то время как накладки международного стандарта должны соответствовать размерам поперечного сечения-соответствующих рельсов международного стандарта, а установочный зазор по всей секции должен быть меньше или равен 0,1 мм для обеспечения бесшовного соединения между накладкой и рельсом.
Как конструкция накладок по длине адаптируется к требованиям к совместной нагрузке различных рельсов?
Длина накладных пластин задается по-разному в зависимости от модели рельса, типа линейной нагрузки и скорости работы, а основная задача заключается в изменении площади контакта напряжений путем регулировки длины, чтобы адаптироваться к величине напряжения и требованиям к распределению напряжений различных железнодорожных стыков. Нагрузка на соединения обычных-скоростных рельсов национального стандарта 50 кг/м невелика, а длина адаптированной накладки составляет 820 мм. Такая длина может обеспечить умеренную площадь контакта в соединении, что не только обеспечивает передачу основных напряжений, но и позволяет контролировать затраты на материалы, адаптируясь к условиям работы при средней и низкой нагрузке и низкой вибрации на обычных-скоростных линиях. Соединения тяжелых-тяговых рельсов национального стандарта 60 кг/м выдерживают большие нагрузки на ось и сильную вибрацию, поэтому длину накладок необходимо увеличить до 1000 мм. Увеличенная длина может увеличить площадь контакта рельсов, снизить нагрузку на единицу площади на 20%-25%, эффективно распределить сосредоточенную нагрузку, вызванную тяжелыми перевозками, и избежать концентрации напряжений в соединениях. Соединения высокоскоростных рельсов-(безбалластный путь 60 кг/м) предъявляют чрезвычайно высокие требования к гладкости, а длина накладок рассчитана на 1250 мм. Сверх-длинная конструкция может сделать переход напряжения в стыке более плавным, устранить мутацию напряжения, вызванную ударом-колеса-на высокой скорости, и обеспечить плавность хода при прохождении поезда на высокой скорости. Длина накладок для рельсов международного стандарта UIC60 и BS113A соответствует сечению-их рельсов и условиям работы линий: длина накладок для тяжеловесных-транспортных рельсов UIC60 составляет 1050 мм, а для обычных-скоростных рельсов BS113A – 850 мм. Кроме того, для стыков рельсов специальной формы на стрелочных участках накладки должны иметь индивидуальную конструкцию длины, адаптированную к размеру в соответствии с характеристиками напряжения стрелочных рельсов, чтобы гарантировать, что напряжение в стыке соответствует условиям работы стрелочного перевода.
В чем проявляется утолщение и усиление конструкции накладок для тросов для перевозки тяжелых-трасс?
При проектировании утолщения и усиления накладок для тяжелых-магистральных линий основное внимание уделяется основным частям, находящимся под напряжением, что в основном отражается в трех аспектах: утолщение зажимной части стенки рельса, усиление вокруг отверстий под болты и общая модернизация материала, что целенаправленно улучшает противо-деформационную, -усталостную и противо-стойкость накладок. Зажимная секция стенки рельса является центральной частью накладной пластины, несущей боковую силу зажима и силу вертикального сдвига. Толщина этой детали увеличена с 16мм обычных рыбных пластин до 20-22мм. Конструкция с утолщением может улучшить прочность на сдвиг в поперечном срезе-, увеличить несущую способность на сдвиг более чем на 30 %, эффективно противостоять большому усилию сдвига, вызванному тяжелым грузом, и избежать деформации зажимной секции. Периферия отверстий для болтов является ключевой областью концентрации напряжений. При прохождении поездных грузов вокруг отверстий возникает сложное напряжение растяжения-сдвига, которое склонно к образованию трещин. За счет увеличения радиуса фаски отверстий под болты и создания кольцевых армирующих платформ вокруг отверстий на накладке напряжение вокруг отверстий можно уменьшить на 25 %-30 %, чтобы устранить концентрацию напряжений. Общий материал заменен с обычной стали Q235 на высококачественную-углеродистую сталь 45#, а на некоторых тяжелых-магистральных линиях даже используется легированная сталь 42CrMo. После модернизации материала предел прочности накладной пластины увеличивается с 375 МПа до более чем 600 МПа, значительно повышается предел текучести, что позволяет выдерживать большие нагрузки и повторяющуюся вибрацию тяжелых -транспортных тросов, а срок службы против усталости увеличивается более чем в 2 × 10 ^ 7 раз. Кроме того, опорная секция основания рельса большегрузных накладок также локально утолщена на 2 мм, чтобы улучшить несущую способность основания рельса, предотвратить провисание и деформацию основания рельса из-за больших нагрузок, а также всесторонне повысить несущую способность накладок.
Где преимущественно возникают концентрации напряжений в стыках рельсов? Как их устранить с помощью оптимизации рыбной тарелки?
Концентрации напряжений в стыках рельсов в основном возникают в трех частях: вокруг отверстий для болтов, зазоров в стыках головок рельсов и прижимных поверхностей стенки рельса. Эти детали образуют концентрации напряжений из-за прерывистой передачи нагрузки и чрезмерных локальных напряжений, которые можно целенаправленно устранить путем структурной оптимизации накладок. Периферия болтовых отверстий является наиболее важной частью концентрации напряжений. При прохождении поездных грузов вокруг отверстий возникает сложное напряжение растяжения-сдвига, которое склонно к образованию трещин. За счет увеличения радиуса фаски отверстий для болтов и создания армирующих платформ вокруг отверстий на накладке напряжение вокруг отверстий можно уменьшить на 25 %-30 %, чтобы устранить концентрацию напряжений. В стыке головки рельса имеется небольшой зазор из-за сращивания рельсов, и при прохождении колесных-рельсовых нагрузок возникает ударная нагрузка. Оптимизируя изогнутую структуру поверхности секции крепления головки рельса накладной пластины для достижения бесшовного тесного контакта с головкой рельса и одновременно добавляя эластичный буферный слой в секцию крепления, можно поглотить энергию удара, а ударное напряжение в зазоре можно уменьшить на 15–20%. Из-за неравномерной посадки на прижимной поверхности стенки рельса будет возникать локальная концентрация напряжений. Спроектировав зажимную секцию стенки рельса накладки в виде эластичной канавочной конструкции для улучшения степени прилегания к стенке рельса и приняв симметричное расположение болтов, чтобы обеспечить равномерное воздействие силы зажима на стенку рельса, можно устранить локальное напряжение на зажимной поверхности и равномерно распределить напряжение. Кроме того, спроектировав конец накладки в виде дугового перехода вместо традиционного прямоугольного конца, можно устранить концентрацию контактных напряжений между концом накладки и рельсом, переход напряжений в соединительной части можно сделать более плавным, а проблему концентрации напряжений в железнодорожном стыке можно полностью устранить.
Как регулировать силу предварительной-затяжки болтов накладок и стыков рельсов, чтобы добиться баланса напряжений?
Регулирование силы предварительной-затяжки болтов накладок и рельсовых стыков должно быть точно установлено в соответствии с моделями рельсов, условиями работы линии и деталями соединения, а основная задача — обеспечить разумное распределение силы предварительной-затяжки попошаговая--предварительная-затяжка, равномерное приложение силы и динамическая калибровка, чтобы напряжение в соединительной части было сбалансировано с основным телом рельса. Сначала выполните поэтапную--предварительную-затяжку, разделив усилие предварительной-затяжки болта на три уровня: начальная затяжка, повторная-затяжка и окончательная затяжка. Начальная сила затяжки рельсов национального стандарта 60 кг/м контролируется на уровне 80-100 Н·м, сила повторной- затяжки увеличивается до 250-300 Н·м, а конечная сила затяжки точно устанавливается на уровне 400-450 Н·м. Поэтапная --пошаговая предварительная затяжка позволяет избежать деформации накладных пластин или направляющих, вызванной чрезмерным однократным приложением силы, и обеспечить стабильную передачу силы предварительной затяжки. Во-вторых, примените метод симметричного и равномерного приложения силы, затягивая болты в порядкеприложение диагональной силы, от середины к обоим концам, чтобы отклонение силы предварительной-затяжки каждого болта было меньше или равно ±5 %, гарантируя, что сила зажима накладной пластины на рельсе является равномерной, и избегая эксцентричной нагрузки напряжения в суставе, вызванной неравномерной силой предварительной-затяжки. Динамически регулируйте усилие предварительной-затяжки в соответствии с различными условиями работы троса: увеличьте окончательное усилие затяжки до 500-550 Н·м для тяжелых-тяговых тросов, чтобы улучшить противо-деформационную способность соединения; контролировать усилие предварительной-затяжки на уровне 380-420Н·м для высокоскоростных-линий, учитывая плавность соединения при обеспечении прижима; установите усилие предварительной-затяжки на уровне 350-400 Н·м для обычных-скоростных линий, адаптируясь к условиям работы при средней и низкой нагрузке. Для особых деталей соединений, таких как стрелочные переводы и изгибы, усилие предварительной -затяжки необходимо увеличить на 10 %-15 % от базового значения, чтобы исключить дополнительное напряжение, вызванное особыми условиями работы. Кроме того, необходимо регулярно проводить динамическую калибровку усилия предварительной затяжки болта: калибровать каждые 3 месяца для тяжеловесных линий и каждый 1 месяц для высокоскоростных линий, а также своевременно дополнять ослабленное усилие предварительной затяжки, чтобы гарантировать, что шарнирная часть сохраняет сбалансированное напряженное состояние в течение длительного времени.