Конструкция канавок накладок и эффективность передачи напряжений в железнодорожных стыках
Каковы различия в сценариях применения пластин с симметричными и асимметричными канавками?
Рыбные пластины с симметричными канавками имеют одинаковые размеры верхней и нижней выемки и симметричны слева и справа, что в основном применимо кобычные рельсовые стыки на прямых участках и участках кривых-большого радиуса. Рельсы таких соединений напряжены равномерно. Симметричный тип канавки позволяет пластине воспринимать равномерную силу вверх и вниз, обеспечивает равномерную передачу напряжения, имеет простую технологию обработки и низкую стоимость. Асимметричные канавки рыбных пластин имеют разные размеры верхних и нижних вырезов или асимметричны слева и справа, что в основном применимо кстыки рельсов на стрелочных переводах, участки кривых-малого радиуса и рельсы специальной-формы. Сечение острия и крестовины в зоне стрелочного перевода асимметрично, поэтому для достижения точной установки необходима накладная пластина с асимметричным типом канавки; рельс на участке кривой с малым-радиусом испытывает боковую силу, а канавка асимметричного типа может быть спроектирована со смещением посадочной поверхности в сторону нагрузки для улучшения устойчивости соединения. Асимметричный тип канавки может адаптироваться к рельсам специального-профиля и обеспечивать плавную передачу напряжения на стыке.
Почему радиус переходной дуги типа паза пластины-рычага не должен быть менее 3 мм?
Радиус переходной дуги типа канавки пластины-рычага относится к дуговому переходу между выемкой и телом пластины-рычага. Стандарт требует, чтобы радиус был больше или равен 3 мм, а основная цель — устранить концентрацию напряжений в выемке. Когда накладная пластина работает, выемка воспринимает растягивающие и сдвигающие силы, передаваемые рельсом, что является областью с высокой-концентрацией напряжений. Если радиус дуги составляет менее 3 мм, на надрезе образуется острый угол, и коэффициент концентрации напряжений значительно увеличивается. Под вибрационной нагрузкой поезда на остром углу могут возникать усталостные трещины, что в дальнейшем может привести к разрушению накладной пластины. Когда радиус дуги больше или равен 3 мм, напряжение может быть равномерно распределено по поверхности дуги, а коэффициент концентрации напряжения может быть уменьшен на 40–50%, что позволяет эффективно избежать образования трещин. Кроме того, большая переходная дуга может облегчить сборку накладки и рельса, избегая царапин на поверхности рельса во время сборки.
Какое влияние оказывает посадочный зазор между шириной канавки накладной пластины и секцией рельса на передачу напряжений?
Идеальный зазор между шириной канавки накладной пластины и секцией рельса составляет 0,1-0,3 мм. Этот зазор может не только обеспечить плавную сборку, но и обеспечить эффективную передачу напряжения. Если зазор слишком велик, между накладкой и направляющей останется зазор. Когда поезд проезжает, рельс слегка покачивается в пазу, что приводит к прерывистой передаче напряжения в стыке и увеличению местной концентрации напряжений. Чрезмерно большие зазоры также приведут к тому, что болты накладной пластины будут испытывать дополнительную силу сдвига, ускоряя ослабление болтов и усталостное разрушение. Если зазор слишком мал, накладная пластина и рельс находятся в посадке с натягом, что может легко повредить поверхность рельса и тип канавки накладной пластины во время сборки и не может устранить производственную ошибку рельсового соединения. Разумный зазор позволяет обеспечить плотное прилегание накладной пластины к направляющей, а нагрузка равномерно передается через установочную поверхность, улучшая общую прочность соединения.
Почему накладные пластины для тяжелых-тросов имеют углубленную структуру канавок?
Накладные пластины для тяжелых-тяговых тросов имеют структуру углубленных канавок, при этом глубина канавок увеличена на 2-3 мм по сравнению с обычными накладными пластинами, главным образом для увеличения площади контакта между накладными пластинами и рельсом и повышения эффективности передачи напряжения. Поезда на тяжелых-магистральных линиях имеют большие осевые нагрузки, а растягивающие и сдвигающие усилия в стыке рельсов намного больше, чем на обычных линиях. Углубление канавки может увеличить высоту контакта между накладкой и рельсом, увеличить площадь контакта на 15–20% и значительно снизить напряжение, приходящееся на единицу площади. Углубленный тип канавки также может повысить жесткость накладки на изгиб, уменьшая деформацию накладки под нагрузкой и предотвращая увеличение зазора соединения, вызванное деформацией накладки. Кроме того, углубленный тип канавки может лучше охватывать конец рельса, уменьшать концентрацию напряжений на конце рельса и предотвращать повреждение конца рельса. Поэтому все специальные накладные пластины для тяжеловесных линий имеют углубленную конструкцию канавок, чтобы адаптироваться к большим нагрузкам.
Какое влияние оказывает шероховатость поверхности типа канавки накладной пластины на работоспособность рельсового соединения?
Шероховатость поверхности канавки типа «рычажная пластина» требует Ra не более 3,2 мкм, а поверхность гладкая и плоская, что оказывает важное влияние на характеристики рельсового соединения. Тип канавки с низкой шероховатостью поверхности лучше прилегает к рельсу, имеет большую площадь контакта и более равномерную передачу напряжений, что может снизить концентрацию напряжений в стыке. Если шероховатость поверхности высока, на поверхности канавки появляются микро-выступы, что приводит к точечному или линейному контакту между накладной пластиной и рельсом, что приводит к резкому увеличению местных напряжений и склонности к усталостным повреждениям. Гладкая поверхность канавок также может снизить сопротивление трения во время сборки, избежать царапин на анти-коррозионном покрытии поверхности рельса и защитить рельс от ржавчины. Кроме того, поверхность с низкой шероховатостью нелегко накапливает пыль и влагу, что может уменьшить электрохимическую коррозию в канавке и продлить срок службы накладной пластины.