Odsadenie časti koľajnice na neutrálnej osi a optimalizácia rozloženia napätia pod kolesom-Dynamické zaťaženie koľajnice
Prečo je neutrálna os prierezu koľajnice-navrhnutá tak, aby bola posunutá smerom k hlave koľajnice namiesto toho, aby bola v geometrickom strede?
Počas prevádzky vlaku kontaktná sila-koľajnice spôsobuje deformáciu koľajnice smerom nadol v ohybe: hlava koľajnice je vystavená tlaku v tlaku a päta koľajnice je namáhaná v ťahu. Medza únavy ocele v ťahu je oveľa nižšia ako jej medza únavy v tlaku. Ak je neutrálna os v geometrickom strede, vrcholové ťahové napätie v päte koľajnice ďaleko presiahne tlakové napätie v hlave koľajnice, čo spôsobí, že únavové trhliny začnú najskôr na päte koľajnice. Odsadenie smerom k hlave koľajnice (o 5 %-10 % výšky koľajnice) zvyšuje modul pružnosti v ohybe základne koľajnice, znižuje maximálne ťahové napätie a udržiava tlakové napätie hlavy koľajnice v primeranom rozsahu, čím sa dosiahne „ťažná-rovnováha medzi únavou v tlaku“-hlavný princíp konštrukcie prierezu koľajnice.
Aké sú požiadavky na diferencovaný posun pre koľajnicovú neutrálnu os na tratiach s rôznym zaťažením nápravy?
Pre konvenčné trate (zaťaženie nápravy menšie alebo rovné 23 t) s malým zaťažením, odchýlka 5 %-7 % výšky koľajnice spĺňa požiadavky na vyváženie napätia. Pri ťažkých-traťoch (zaťaženie nápravy väčšie alebo rovné 30 t) s extrémne vysokým napätím v ťahu základne koľajnice sa posun zvýši na 8 %-10 %, aby sa ďalej zvýšil modul základnej časti koľajnice a potlačil rast ťahového napätia. Na vysokorýchlostných tratiach (rýchlosť väčšia alebo rovná 350 km/h) si napriek malému zaťaženiu náprav vyžaduje vysoká frekvencia dynamického zaťaženia vyrovnávacie napätie o 6 % – 8 % pri súčasnom zabezpečení celkovej tuhosti koľajnice, pričom sa zabráni nedostatočnej tuhosti hlavy koľajnice a ohrozenej stabilite kontaktu koleso-koľajnica spôsobenej nadmerným odsadením.
Aké typické únavové choroby koľajníc sú spôsobené nerozumným dizajnom odsadenia neutrálnej osi?
Nedostatočné odsadenie vedie k nadmernému namáhaniu základne koľajnice v ťahu, iniciuje sapraskne koľajnicová základňaktoré začínajú na hrane koľajnice a šíria sa smerom k stojine koľajnice, čo nakoniec spôsobí prasknutie koľajnice. Nadmerné odsadenie koncentruje nadmerné tlakové napätie na hlavu koľajnice, čo vedie kplastický tokna jazdnej ploche (tvorba vydutín a zvlnení) a koncentrácia ťahového napätia na hornej koľajnici, spúšťapraskliny v horizontálnej koľajnici. Oba scenáre porušujú rovnováhu únavy koľajníc, drasticky skracujú životnosť a zvyšujú náklady na údržbu.
Ako sa líšia dizajny s odsadením neutrálnej osi medzinárodných štandardných koľajníc (napr. UIC 60, AREMA 136RE) od čínskych štandardných koľajníc?
Koľajnica UIC 60 má odsadenie neutrálnej osi o 42 % výšky koľajnice, čo je o niečo menej ako čínska štandardná koľajnica 60 kg/m (45 %), pretože sa prispôsobuje európskym vlakom s nízkym nápravovým zaťažením a veľkými priemermi kolies, čo si vyžaduje nižšie namáhanie základne koľajnice v ťahu. Koľajnica AREMA 136RE, navrhnutá na ťažkú dopravu, má posunutie o 48 % výšky koľajnice-veľmi presahujúce čínsky štandard 75 kg/m koľajnice-prispôsobenie sa severoamerickým ťažkým-vlakom s ultra-veľkým zaťažením nápravy (väčším alebo rovným 35 t) a so zameraním na zvýšenie základnej koľajnice. Tieto rozdiely vyplývajú z parametrov vlakov a podmienok trate v rôznych regiónoch, čo si počas projektovania vyžaduje prísne prispôsobenie sa normám zaťaženia cieľového trhu.
Ako zabezpečiť presnosť posunu neutrálnej osi pri výrobe valcovania koľajníc?
Jadro leží vdizajn priechodu a kontrola medzery medzi valcami. Špeciálny systém prechodu koľajníc je navrhnutý tak, aby presne kontroloval rozmery každej časti prierezu- úpravou pomeru valcovania hlavy koľajnice, stojiny a základne. Vo fáze dokončovacieho valcovania sa používa CNC zariadenie na úpravu medzery medzi valcami na-monitorovanie prierezových rozmerov koľajníc-v reálnom čase; ak odchýlka hrúbky základne koľajnice presiahne ±0,3 mm, medzera medzi valcami sa okamžite upraví, aby sa zabezpečilo, že posun neutrálnej osi je v rozmedzí ±1 % projektovanej hodnoty. Po výrobe sa každá séria koľajníc podrobí priečnemu{8}}skenovaniu prierezu, aby sa vykreslila krivka polohy neutrálnej osi,-nezhodné{10}}výrobky majú prísny zákaz opustiť továreň.