De materiaalhardheid van de ballastplaat en de relatie ervan met het risicopreventiemechanisme voor instortingen van de slaper
Waarom zal de hardheid van het drukplaatmateriaal boven HRC40 het risico op verbrijzeling van betonnen dwarsliggers vergroten?
De druksterkte van betonnen dwarsliggers is doorgaans C60-C80, wat overeenkomt met een toelaatbare drukspanning van 30-40 MPa. Wanneer de hardheid van het drukplaatmateriaal HRC40 overschrijdt, is de oppervlaktehardheid hoog, is het contactoppervlak met de dwarsligger klein en zal de drukspanning per oppervlakte-eenheid met 25% -30% toenemen, waardoor de toegestane drukspanning van de dwarsligger wordt overschreden. Onder invloed van hoge spanning zal de dwarsligger plaatselijk verbrijzelen, met scheuren en afbrokkelen. Bij langdurige wisselende belastingen zullen scheuren zich snel voortplanten, wat leidt tot breuk van de dwarsligger en de algehele spoorstabiliteit aantast. Bovendien kunnen drukplaten met een te hoge hardheid gemakkelijk hard contact maken met de dwarsligger, waardoor de slijtage van de dwarsligger wordt verergerd en het risico op beknelling verder toeneemt.
Waarom kiezen dwarsliggers van gewone-snelheidslijnen voor drukplaten met HRC35-38 in plaats van drukplaten met HRC40 of hoger?
De druksterkte van betonnen dwarsliggers van gewone-snelheidslijnen is C60, en de toegestane drukspanning is 30 MPa. Drukplaten met HRC35-38 hebben een gemiddelde oppervlaktehardheid, een groot contactoppervlak met de dwarsligger, en de drukspanning per oppervlakte-eenheid wordt gecontroleerd binnen 25 MPa, lager dan de toegestane waarde. De drukplaten met deze hardheid hebben een goede slijtvastheid, zijn niet gemakkelijk te vervormen en kunnen de dwarsligger effectief beschermen tegen beknelling. Drukplaten met HRC40 of hoger hebben een extreem hoge hardheid en de drukspanning van de eenheid overschrijdt de norm, waardoor de dwarsligger gemakkelijk bekneld raakt en niet geschikt is voor gewone-snelheidslijnen. Daarom kiezen gewone-snelheidslijnen voor drukplaten van gemiddelde hardheid, waarbij de klemkracht en de bescherming van de dwarsliggers in balans zijn.
Het risico op verbrijzeling van de dwarsligger is groot op zware-lijnen. Hoe kan ik dit voorkomen door materiaalkeuze van de drukplaat?
Zware-transportlijnen hebben grote asbelastingen en de drukspanning van de dwarsbalk kan oplopen tot meer dan 50 MPa. Het is noodzakelijk drukplaten van gehard en getemperd gelegeerd staal met HRC38-42 te selecteren. De hardheid van dit materiaal is matig. Na een carboneerbehandeling wordt de slijtvastheid met 30% verbeterd en tegelijkertijd kan de contactspanning met de dwarsligger worden verminderd. Bovendien kan het contactoppervlak tussen de drukplaat en de dwarsligger worden vergroot om de drukspanning per oppervlakte-eenheid binnen 35 MPa te regelen, lager dan de toegestane drukspanning van de dwarsligger. Tegelijkertijd worden drukplaatmaterialen met een hoge sterkte geselecteerd om vervorming van de drukplaat als gevolg van de impact van de lading te voorkomen, waardoor het risico op verbrijzeling van de dwarsligger verder wordt verminderd.
Welke impact zal de lage hardheid van het drukplaatmateriaal hebben op de algehele prestaties van het railklemsysteem?
Drukplaten met een lage materiaalhardheid hebben een zwak vermogen om plastische vervorming te weerstaan, en zijn gevoelig voor buigvervorming onder invloed van treinbelasting. De vervormde drukplaat kan zich niet dicht bij de railbasis bevinden en de klemkracht neemt met 20% -30% af, wat leidt tot zijdelingse verplaatsing van de rail en een grotere maatafwijking. Tegelijkertijd zal de vervormde drukplaat openingen vormen met de dwarsligger, waardoor een discontinue spanningsoverdracht ontstaat, waardoor de lokale spanning op de dwarsligger wordt verergerd en het risico op beknelling toeneemt. Bovendien zal de vervorming van de drukplaat een ongelijkmatige spanning op de elastische clips veroorzaken, waardoor de elastische vermoeidheid wordt versneld en de levensduur wordt verkort. Daarom moet de hardheid van het drukplaatmateriaal voldoen aan de ontwerpvereisten om verslechtering van de systeemprestaties als gevolg van onvoldoende hardheid te voorkomen.
Hoe test ik de hardheid van het drukplaatmateriaal-op locatie om er zeker van te zijn dat het overeenkomt met de druksterkte van de dwarsligger?
Er kan een Rockwell-hardheidsmeter worden gebruikt om de oppervlaktehardheid van de drukplaat -op locatie te testen. Voor conventionele snelheidslijnen moet de hardheid van de drukplaat worden geregeld binnen HRC35-38, en voor lijnen met zware belasting moet deze HRC38-42 zijn. Tegelijkertijd moet het worden gecombineerd met het testen van de druksterkte van dwarsliggers. Als de dwarsligger C60 is, is de toegestane drukspanning 30 MPa en mag de hardheid van de drukplaat niet hoger zijn dan HRC38; als de dwarsligger C80 is, is de toegestane drukspanning 40 MPa en kan de hardheid van de drukplaat worden verhoogd tot HRC42. Bovendien kan een verbrijzelingstest worden uitgevoerd, waarbij de nominale belasting op de drukplaat wordt uitgeoefend en wordt waargenomen of de dwarsligger verbrijzelt, zodat de hardheid overeenkomt. Pas na het behalen van de test kan de baan in gebruik worden genomen.