Облегченная конструкция накладок и технология адаптации к различным рельсовым стыкам
Каковы конструктивные особенности легких накладных пластин для рельсов национального стандарта плотностью 60 кг/м?
Суть проектирования легких накладок для рельсов национального стандарта плотностью 60 кг/м заключается в оптимизации формы поперечного сечения-с учетом обеспечения прочности на разрыв. Во-первых, применяется конструкция с переменным поперечным сечением-, позволяющая уменьшить среднюю толщину пластины с традиционных 28 мм до 22 мм, сохраняя при этом толщину на обоих концах на уровне 28 мм, что не только снижает вес, но и обеспечивает прочность нагруженных частей соединения. Во-вторых, в не-областях рыбной пластины открываются отверстия для снижения веса. Диаметр отверстий для снижения веса составляет 30 мм, на каждой рыбной пластине открыто 4 симметричных отверстия для снижения веса, что позволяет снизить расход материала более чем на 15%. Положение отверстий для болтов накладной пластины должно быть точно совмещено с отверстиями для болтов крепления рельса национального стандарта 60 кг/м, при этом отклонение расстояния между отверстиями должно контролироваться в пределах ±0,2 мм для обеспечения точности установки. В качестве материала выбрана легированная сталь Q345B с прочностью на разрыв не менее 510 МПа и пределом текучести не менее 345 МПа после закалки и отпуска, что соответствует требованиям к напряжению соединения. Кроме того, поверхность накладки должна быть скошена с радиусом фаски 5 мм во избежание царапания поверхности стыка рельсов острыми кромками и повышения эксплуатационной безопасности при монтаже.
Каковы особые требования к адаптации легких накладок для рельсов иностранного стандарта UIC60?
Адаптационный сердечник облегченных накладок для рельсов иностранного стандарта UIC60 должен соответствовать размеру поперечного- сечения и стандарту расположения болтов его соединений. Во-первых, длина накладки должна быть рассчитана на 800 мм в соответствии со стандартами UIC, что на 50 мм длиннее, чем накладка для рельсов национального стандарта 60 кг/м, чтобы адаптироваться к длине перекрытия стыков рельсов UIC60. Во-вторых, количество и расстояние между отверстиями для болтов должны соответствовать стандартам МСЖД. Каждая накладка снабжена 6 отверстиями для болтов с расстоянием между отверстиями 140 мм, что обеспечивает соответствие установки стандартным болтам UIC. Для облегчения конструкции вместо традиционной сплошной конструкции используется полая конструкция. Ширина полой области составляет 40 мм, а длина — 300 мм, что позволяет снизить вес более чем на 20%. Материалом является атмосферостойкая сталь европейского стандарта S355JR, адаптирующаяся к влажному климату в некоторых частях Европы и предотвращающая ржавчину накладной пластины и снижение прочности соединений. Кроме того, контактная поверхность между накладной пластиной и направляющей должна быть зубчатой, с глубиной зубьев 0,5 мм и расстоянием между ними 2 мм, что увеличивает силу трения контактной поверхности и улучшает характеристики противоскольжения соединения -с коэффициентом противоскольжения, превышающим или равным 0,4.
Каковы меры по обеспечению прочности легких накладок в рельсовых стыках-тяжеловесных линий?
Рельсовые соединения на тяжеловесных-магистральных линиях выдерживают большие нагрузки, и гарантия прочности легких накладок должна начинаться как с конструкции, так и с технологии. Сначала выбирается высокопрочный-материал из легированной стали 42CrMo. После закалки и отпуска его предел прочности на разрыв больше или равен 1080 МПа, а предел текучести больше или равен 930 МПа, что более чем в 1 раз выше, чем у обычных материалов для рыбных пластин. Во-вторых, вокруг отверстий под болты накладной пластины добавляются ребра жесткости высотой 8 мм и шириной 10 мм, что может повысить устойчивость к -выдавливанию области отверстий для болтов и избежать деформации отверстий под болты при больших -грузовых нагрузках. Для облегченной конструкции вместо открытия отверстий для снижения веса применяется локальное утонение: толщина не-нагруженной области пластины уменьшается до 18 мм, а толщина напряжённой области сохраняется на уровне 30 мм, чтобы гарантировать, что прочность не пострадает. Кроме того, поверхность пластины должна быть науглерожена, с толщиной науглероженного слоя 0,8-1,2 мм и твердостью поверхности, достигающей HRC55-60, что повышает износостойкость и позволяет избежать уменьшения толщины, вызванного трением суставов. При монтаже необходимо использовать высокопрочные болты класса 10,9, чтобы обеспечить соответствие общей прочности соединения требованиям тяжеловесных линий.
Какова технология приспособления к расширению облегченных накладок для стыков рельсов в непрерывносварных рельсах?
Рельсовые стыки в непрерывносварных рельсах подвержены температурному расширению и деформации сжатия, а основой адаптации легких накладок к расширению является принятие упругой конструкции. Во-первых, на обоих концах накладки устанавливаются секции упругого расширения толщиной 15 мм и длиной 100 мм, которые обладают определенной способностью к упругой деформации и могут адаптироваться к расширению и сжатию рельсовых стыков на ± 5 мм. Во-вторых, на контактную поверхность между накладкой и рельсом устанавливаются эластичные резиновые прокладки толщиной 3 мм из нитрильного каучука, которые не только повышают герметичность соединения, но и смягчают ударную нагрузку, вызванную температурным расширением и сжатием. Для облегчения конструкции используется сотовая внутренняя структура с диаметром сотовых отверстий 10 мм, что позволяет снизить вес более чем на 25%, обеспечивая при этом общую жесткость рыбной пластины. Кроме того, для болтов накладных пластин используются эластичные гайки, предотвращающие ослабление-, чтобы гарантировать, что болты не ослабнут во время деформации расширения и сжатия рельса, обеспечивая стабильность соединения. Во время установки предварительный натяг накладки должен контролироваться на уровне 25-30кН, что не только обеспечивает противоскользящие свойства соединения, но и оставляет пространство для деформации расширения и сжатия рельса.
Каковы показатели качества и стандарты приемки легких рыбных пластин?
Показатели определения производительности легких рыбных пластин в основном включают прочность на растяжение, коэффициент противоскольжения, скорость снижения веса и усталостную долговечность. Прочность на разрыв определяется с помощью машины для испытания на растяжение: прочность на разрыв накладных пластин для тяжелых-тросов должна быть больше или равна 1080 МПа, а для обычных-скоростных линий - больше или равна 510 МПа; коэффициент противо-скольжения определяется машиной для испытания на сдвиг: коэффициент противо-скольжения контактной поверхности между накладной пластиной и рельсом должен быть больше или равен 0,4; коэффициент снижения веса рассчитывается путем взвешивания: вес легких рыбных пластин должен быть на 15%-25% легче, чем у традиционных рыбных пластин; Усталостная долговечность определяется с помощью машины для испытания на пульсирующую усталость: количество усталостных циклов при моделируемых нагрузках при тяжелых перевозках должно быть больше или равно 2×10⁶ раз. Приемочный норматив таков: из каждой партии для испытаний отбирают по 10 пластинок рыбы, все показатели должны соответствовать нормам. Если 1 рыбная пластинка не квалифицирована, требуется двойной отбор проб; если при двойном отборе проб все еще остается неквалифицированная продукция, партия признается неквалифицированной. После прохождения приемки модель продукта, материал и испытательная партия должны быть отмечены на поверхности рыбной пластины, чтобы облегчить последующее отслеживание качества.