Закон распространения контактно-усталостных трещин на поверхности рельса и контроль порога шлифования
Какова закономерность места зарождения контактно-усталостных трещин рельсов и почему они концентрируются на головке рельса?
Контактно-усталостные трещины возникают почти исключительно внутри контактной ленты на проступи головки рельса, особенно по краям контактной ленты. Это связано с тем, что во время взаимодействия колеса с рельсом контактная лента выдерживает контактное напряжение, превышающее 1000 МПа, в сочетании с тангенциальным трением при работе поезда. Края контактной полосы демонстрируют наиболее сильные изменения градиента напряжений, легко образуя концентрации напряжений. Кроме того, микро-дефекты, возникшие в результате незначительного износа или отслаивания оксидной окалины на протекторе, действуют как «зазубрины» для зарождения трещин, ускоряя образование усталостных трещин.
Каковы два основных направления распространения контактно-усталостных трещин и каким заболеваниям они соответствуют?
Распространение в основном делится на продольное и поперечное направления. Продольные трещины простираются по длине рельса, первоначально неглубокие и выглядят как «волосяные трещины» на поверхности головки, позже перерастающие в трещины из чешуи рыбы. Поперечные трещины проходят перпендикулярно длине рельса и глубоко проникают в головку рельса; они чрезвычайно опасны. Как только они проникают в поперечное сечение головки рельса-, они непосредственно вызывают поломку рельса. Основное внимание при проверках на-площадке уделяется выявлению поперечно распространяющихся усталостных трещин во избежание фатальных повреждений.
Что такое «пороговый контроль» шлифования рельсов и почему нежелательно преждевременное или замедленное шлифование?
Порог измельчения является критическим стандартом, определяемым размером, глубиной и плотностью трещин, который требует измельчения. Преждевременное шлифование приводит к чрезмерному удалению металла головки рельса, что резко сокращает общий срок службы рельсов, одновременно увеличивая затраты на шлифовку и время закрытия линии. Отсроченное измельчение не попадает в оптимальное окно; трещины глубиной более 2 мм или с разветвлениями полностью удалить невозможно, а остаточные источники трещин быстро рецидивируют. Точный пороговый контроль обеспечивает «самый продолжительный цикл обслуживания с минимальными потерями металла».
Как китайские и международные стандарты различаются в определении порогов шлифования контактных усталостных трещин рельсов?
В китайских стандартах различают обычные и тяжёлые-тяговые линии: порог глубины трещины составляет 1,5 мм для обычных тросов и 1,0 мм для тяжелых-тяговых тросов, при этом особое внимание уделяется предотвращению поломок,-вызванных трещинами. Международные стандарты, такие как UIC 712R и EN 13232, предъявляют более строгие требования к высокоскоростным-линиям, требуя шлифовки трещин длиной более 10 мм или глубиной более 0,8 мм. Некоторые международные стандарты также вводят индекс «плотности трещин»; когда количество трещин на единицу площади превышает допустимые пределы, требуется полное шлифование независимо от индивидуального размера трещины.
Как на месте-простыми методами определить, достигли ли трещины порога шлифования?
Самый распространенный метод использует измеритель трещин в головке рельса и глубиномер для непосредственного измерения длины и глубины трещины для сравнения с пороговыми стандартами. На мелкие микротрещины нанесите дефектоскоп для улучшения видимости. Кроме того, обратите внимание на полосу контакта колеса-с рельсом: сплошные темные линии внутри полосы, сопровождающиеся сколами на поверхности головки, указывают на обширное растрескивание. Если есть подозрение, что глубина трещин превышает пороговые значения, используйте для проверки портативный ультразвуковой дефектоскоп, чтобы убедиться, что критические усталостные трещины не пропущены.