Technologie voor aanpassing van de elastische railstijfheid en bevestigingsaanpassingsschema's voor verschillende railtypen
Wat zijn de twee belangrijkste invloedsmechanismen van de stijfheid van elastische strips op het railbevestigingseffect?
Het eerste invloedsmechanisme van de stijfheid van de elastische strip op het railbevestigingseffect is het voorspanningsretentiemechanisme. De stijfheid van de elastische strip bepaalt de mate van demping van de voorbelasting. Onder invloed van de trillingsbelasting van de trein is de verzwakkingssnelheid van de elastische strook met matige stijfheid minder dan of gelijk aan 5%/jaar, waardoor een stabiele compressie op de rail gedurende lange tijd kan worden gehandhaafd; de voorspanningsverzwakkingssnelheid van de elastische strip met onvoldoende stijfheid kan meer dan 15% per jaar bedragen, en het losraken van de rail zal in korte tijd optreden. Het tweede invloedsmechanisme is het trillingsenergieabsorptiemechanisme. Als elastisch element moet de elastische strip een deel van de trillingsenergie van de wiel{6}}rail absorberen. De elastische strook met overmatige stijfheid heeft een slecht elastisch vervormingsvermogen en kan de trillingsenergie niet effectief absorberen, wat resulteert in directe overdracht van trillingsbelasting op de dwarsligger en versnelde dwarsliggerschade; de elastische strook met onvoldoende stijfheid heeft overmatige vervorming, die gevoelig is voor plastische vervorming en verlies van bevestigingsfunctie. Deze twee mechanismen zijn met elkaar verbonden. Het behoud van de voorbelasting is de basis en de absorptie van trillingsenergie is de garantie. Alleen de elastische strip waarvan de stijfheid overeenkomt met de rail kan deze twee functies tegelijkertijd realiseren. De elastische strip Type Ⅲ, aangepast aan de nationale standaardrail van 60 kg/m, heeft bijvoorbeeld een stijfheid die wordt gecontroleerd op 60 kN/mm, waardoor niet alleen een stabiele voorspanning kan worden gehandhaafd, maar ook trillingsenergie effectief kan worden geabsorbeerd, met het beste bevestigingseffect.
Wat zijn de berekeningsmethode en de belangrijkste invloedsparameters van de stijfheid van elastische strips?
Bij de berekening van de stijfheid van elastische strips wordt gebruik gemaakt van de balkbuigtheorie van de materiaalmechanica. De kernberekeningsformule is k=L33EI, waarbij k de stijfheid van de elastische strip is, E de elastische modulus van het materiaal, I het traagheidsmoment van de elastische stripsectie is en L de effectieve cantileverlengte van de elastische strip is. De belangrijkste invloedsparameters omvatten drie aspecten: ten eerste de elastische modulus van het materiaal. De elastische modulus van 60Si2CrVA verenstaal dat gewoonlijk wordt gebruikt voor elastische strips is 206GPa. Vervanging door andere materialen zal de stijfheidswaarde direct veranderen; ten tweede, het traagheidsmoment van de sectie, dat nauw verband houdt met de sectiebreedte en -dikte van de elastische strook. Voor elke 1 mm toename van de sectiedikte neemt het traagheidsmoment van de sectie met ongeveer 20% toe, en neemt de stijfheid aanzienlijk toe; ten derde, effectieve cantileverlengte. Voor elke 5 mm vermindering van de cantileverlengte neemt de stijfheid met ongeveer 15% toe. Het aanpassen van de cantileverlengte is een handige manier om de stijfheid van de elastische strip te wijzigen. Tijdens de berekening moet rekening worden gehouden met de werkelijke spanningstoestand van de elastische strook, en de theoretische berekeningswaarde wordt gecorrigeerd door eindige-elementensimulatiesoftware. De afwijking tussen de gecorrigeerde stijfheidswaarde en de gemeten waarde moet kleiner dan of gelijk zijn aan 3%. Bovendien zal het warmtebehandelingsproces van de elastische strip ook de stijfheid beïnvloeden. De elastische modulus van de elastische strip met onvoldoende afschrikking is laag en de stijfheid zal ongeveer 10% lager zijn dan de ontwerpwaarde.
Wat zijn de stijfheidsontwerpparameters en optimalisatiepunten van de elastische strip aangepast aan de nationale standaardrail van 60 kg/m?
De elastische strip Type Ⅲ is geselecteerd voor de nationale standaardrail van 60 kg/m. De ontwerpparameters voor de kernstijfheid zijn een stijfheidswaarde van 60±5kN/mm en een voorbelasting van 12-15kN. Deze parameters kunnen de twee vereisten van behoud van voorspanning en absorptie van trillingsenergie in evenwicht brengen. Het eerste optimalisatiepunt is de optimalisatie van de sectiegrootte. De sectiedikte van het werkgedeelte van de elastische strip is ontworpen om 10 mm te zijn en de breedte 25 mm. De stijfheidsstabiliteit wordt verbeterd door het traagheidsmoment van de sectie te vergroten, waardoor de snelle afname van de stijfheid met de toename van de vervorming wordt vermeden. De tweede is de optimalisatie van de materiaalprestaties.. 60Er wordt gebruik gemaakt van Si2CrVA-verenstaal, dat wordt behandeld door "afschrikken + tempereren op gemiddelde temperatuur", met een elastische grenssterkte groter dan of gelijk aan 1600 MPa, waardoor wordt gegarandeerd dat de elastische strip binnen het elastische vervormingsbereik werkt zonder plastische vervorming. De laatste is structurele vormoptimalisatie. De boogovergangsradius van de elastische strip wordt vergroot van R3 mm naar R5 mm om de spanningsconcentratiefactor te verminderen en de vermoeidheidsweerstand van de elastische strip te verbeteren. De geoptimaliseerde elastische strip moet worden geverifieerd door middel van banktests. Onder de gesimuleerde bevestigingsconditie van een rail van 60 kg/m, na 1 miljoen trillingscycli, is de verzwakking van de voorspanning minder dan of gelijk aan 3% en de verandering in stijfheid minder dan of gelijk aan 2%, wat voldoet aan de gebruiksvereisten.
Wat zijn de gedifferentieerde stijfheidsontwerppunten van de elastische strip aangepast aan de UIC60 buitenlandse standaardrail?
De gedifferentieerde stijfheidsontwerppunten van de elastische strip aangepast aan de UIC60 buitenlandse standaardrail worden weerspiegeld in drie aspecten: aanpassing van de stijfheidswaarde, aanpassing van de structurele vorm en aanpassing van de installatie-interface. Aanpassing van de stijfheidswaarde is de kern. De railkopbreedte en sectiegrootte van de UIC60-rail verschillen van die van de nationale standaardrail van 60 kg/m, en de vereiste voorspanning voor bevestiging is hoger. Daarom moet de stijfheid van de elastische strip worden verhoogd tot 70 ± 5 kN/mm, en de voorspanning wordt gecontroleerd op 15-18 kN om een effectieve beperking van de railverplaatsing te garanderen. In termen van structurele vormaanpassing verschilt de installatiegroefgrootte van de UIC60-rail van die van de nationale standaardrail. De cantileverlengte van de elastische strip moet met 3 mm worden ingekort en tegelijkertijd wordt de eindbuighoek van de elastische strip vergroot, zodat het drukpunt van de elastische strip nauwkeurig past bij de railschouderpositie van de UIC60-rail. In termen van aanpassing van de installatie-interface moet een positioneringsuitsteeksel worden toegevoegd aan de onderkant van de elastische strip om samen te werken met de positioneringsgroef van de UIC60-bevestiging om zijdelingse verplaatsing van de elastische strip tijdens trillingen te voorkomen. Bovendien worden UIC60-rails vooral gebruikt in Europese hogesnelheidsspoorlijnen, die hogere eisen stellen aan de vermoeiingsprestaties van elastische strips. Daarom moet het elastische stripmateriaal gebruik maken van 60Si2CrVA-staal met een hogere zuiverheid, waarbij het zwavel- en fosforgehalte onder de 0,008% moet blijven om de weerstand tegen vermoeidheid te verbeteren.
Wat zijn de verificatiemethoden en beoordelingsnormen voor het aanpassingsvermogen tussen elastische stripstijfheid en railtype?
De verificatiemethoden voor de aanpasbaarheid tussen de stijfheid van de elastische strip en het railtype zijn onderverdeeld in twee categorieën: laboratoriumbankverificatie en veldlijnverificatie. Laboratoriumverificatie op een laboratorium bouwt een bevestigingstestplatform dat het railtype simuleert, installeert de elastische strip op het bevestigingsmiddel van het overeenkomstige railtype, past trillingsbelasting toe van de treinwerking met een frequentie van 50 Hz en een amplitude van 1 mm, en zet de trilling 1 miljoen keer voort. Tijdens de test worden de mate van verzwakking van de voorspanning, de mate van verandering in stijfheid en vermoeiingsschade van de elastische strip in realtime gemonitord. Veldlijnverificatie selecteert typische lijnsecties, legt rails en elastische strips van overeenkomstige spoortypen, sporen en monitort gedurende 6 maanden, en registreert de zijdelingse verplaatsing van rails en de schade aan elastische strips. De beoordelingsnormen omvatten drie kernindicatoren: ten eerste, dempingspercentage voorbelasting Minder dan of gelijk aan 5%/1 miljoen trillingen; ten tweede, de stijfheidsveranderingssnelheid van minder dan of gelijk aan 3%; ten derde, zijdelingse verplaatsing van de rail Minder dan of gelijk aan 0,5 mm. Als alle drie de indicatoren aan de normen voldoen, wordt geoordeeld dat de elastische strip is aangepast aan het railtype; als een indicator niet aan de normen voldoet, moeten de ontwerpparameters voor de stijfheid van de elastische strip opnieuw worden aangepast en geverifieerd. De elastische strip die is aangepast aan de 75 kg/m zware-trekrail heeft bijvoorbeeld een demping van de voorspanning van 3%, een verandering in stijfheid van 2% en een zijdelingse verplaatsing van de rail van 0,3 mm na verificatie, wat voldoet aan de beoordelingsnorm voor aanpassingsvermogen.