Elastinių bėgių apkabų nuovargio ir eksploatavimo trukmės veiksniai
Kaip 60Si2MnA plieno, dažniausiai naudojamo bėgių spaustukams, cheminė sudėtis veikia spaustukų atsparumą nuovargiui?
Tarp cheminių 60Si2MnA plieno komponentų trys elementai -silicis, manganas ir anglis- atlieka lemiamą vaidmenį bėgių spaustukų nuovargiui. Anglies kiekis reguliuojamas nuo 0,57% iki 0,65%; per mažas kiekis sukels nepakankamą spaustuko stiprumą, kuris yra linkęs į plastines deformacijas esant cikliniam įtempimui, o per didelis kiekis padidins plieno trapumą ir sumažins atsparumą nuovargio įtrūkimų plitimui. Silicio kiekis yra 1,50–2,00 %; Kaip pagrindinis kieto tirpalo stiprinimo elementas, jis gali žymiai pagerinti plieno elastingumo ribą, todėl spaustukas gali išlaikyti stabilią suspaudimo jėgą pakartotinės deformacijos metu. Tačiau jei silicio kiekis viršija 2,00%, plieno suvirinamumas sumažės ir gali atsirasti gesinimo įtrūkimų. Mangano kiekis yra 0,60–0,90%, o tai gali patobulinti grūdus ir pagerinti kietumą, užtikrinant vienodas bendras mechanines spaustuko savybes ir sumažinant nuovargio gedimą, kurį sukelia vietiniai veikimo skirtumai. Be to, kenksmingų elementų, tokių kaip siera ir fosforas, kiekis pliene turi būti kontroliuojamas iki 0,035 %, kad nesusidarytų trapūs intarpai ir sumažėtų nuovargio įtrūkimų atsiradimo rizika.
Kokius nuovargio pavojus sukels netinkamas bėgių apkabų pagrindinių parametrų valdymas terminio apdorojimo procese (gesinimas + vidutinės -temperatūrinis grūdinimas)?
Bėgių spaustukų terminio apdorojimo procese netinkamas pagrindinių parametrų, pvz., gesinimo temperatūros, laikymo trukmės, aušinimo greičio ir vidutinės{0}}temperatūrinės temperatūros, valdymas sukels įvairius nuovargio pavojus. Jei gesinimo temperatūra yra per aukšta (viršija 880 laipsnių), gali susidaryti stambūs plieno grūdeliai, sumažės spaustuko atsparumas smūgiams ir, veikiant cikliniam įtempimui, nuo grūdelių ribų lengvai susidarys įtrūkimai; per žema temperatūra sukels nepilną gesinimą, nepakankamą spaustuko kietumą ir elastingumą ir linkę į nuolatinę deformaciją. Nepakankamas laikymo laikas sukels neišsamią mikrostruktūrinę transformaciją plieno viduje, o tai lems netolygią spaustuko veikimą, o vietinės vietos taps silpnomis nuovargio gedimo vietomis; per ilgas laikymo laikas padidins oksidacijos ir dekarbonizacijos riziką, sumažins spaustuko paviršiaus kietumą, sumažins atsparumą dilimui ir pagreitins nusidėvėjimą. Per lėtas aušinimo greitis suformuos perlito arba troostito struktūrą, dėl ko klipas yra labai silpnas. per greitas aušinimo greitis gali užgesinti įtrūkimus, kurie eksploatacijos metu greitai išsiplės ir sukels staigų spaustuko lūžį. Per žema vidutinės temperatūros (žemesnė nei 420 laipsnių) temperatūra sukels pernelyg didelį vidinį spaustuko įtempimą ir padidins trapumą; per aukšta temperatūra (viršijanti 480 laipsnių) sumažins spaustuko kietumą ir greitą suspaudimo jėgos susilpnėjimą, ilgą laiką nepavyks stabiliai pritvirtinti bėgių ir padidins nuovargio riziką dėl bėgių poslinkio.
Kuo skiriasi bėgių gnybtų suspaudimo jėgos reikalavimai skirtingų tipų linijoms (greitasis{0}}bėgelis, paprastas bėgis, sunkusis{1}}traukinys)? Kodėl yra šie skirtumai?
Didelio greičio bėgių, įprastų ir sunkiųjų{0} bėgių sąvaržų suspaudimo jėgos reikalavimai labai skiriasi. Ⅲ tipo apkabų, dažniausiai naudojamų greitųjų geležinkelių, suspaudimo jėga turi būti didesnė nei 13 kN arba lygi, Ⅱ tipo spaustukų, skirtų įprastiems bėgiams, suspaudimo jėga yra 8-10 kN, o specialių sunkiųjų{10}} bėgių apkabų suspaudimo jėga turi būti didesnė nei 18kN arba lygi. Šie skirtumai atsiranda dėl skirtingų linijų veikimo greičių, ašių apkrovų ir vibracijos charakteristikų. Greitieji{17}}traukiniai važiuoja dideliu greičiu (300-350 km/h), o dinaminės apkrovos ir vibracijos dažniai, atsirandantys tarp rato ir bėgio, yra dideli. Jei suspaudimo jėga yra nepakankama, bėgis gali pasislinkti išilginiu būdu ir svyruoti į šoną, o tai turi įtakos važiavimo stabilumui. Todėl norint užtikrinti tikslią bėgių padėtį, reikia didesnės suspaudimo jėgos. Įprastų traukinių greitis yra vidutinis (80{23}}160 km/h) ir ašių apkrova nedidelė (21 t), o ratų{28}}sąveika su bėgiais yra gana švelni. Suspaudimo jėga turi atitikti tik pagrindinius tvirtinimo reikalavimus; per didelė suspaudimo jėga padidins bėgio ir spaustuko susidėvėjimą. Sunkiųjų-bėgių ašių apkrova yra didelė (daugiau nei 27 t, kai kurios iki 30 t), o rato ir bėgio kontaktinis įtempis yra didelis. Bėgis turi itin stiprią išilginę trauką ir šoninio smūgio jėgą. Jei suspaudimo jėga yra nepakankama, gali kilti problemų, tokių kaip bėgių judėjimas ir sąnarių nesutapimas, dėl ko gali išsivystyti rimtos bėgių ligos. Todėl norint užtikrinti bėgio stabilumą, reikalinga itin didelė suspaudimo jėga. Tuo pačiu metu po bėgiu esančio pagrindo standumas įvairiose linijose skiriasi, kurį taip pat reikia reguliuoti naudojant suspaudimo jėgą, kad būtų užtikrintas vienodas rato ir bėgio jėgos perdavimas.
Kokios pagrindinės priežastys, dėl kurių eksploatacijos metu susilpnėja bėgių spaustukų suspaudimo jėga? Kaip stebėti ir kontroliuoti šį slopinimą?
Pagrindinės bėgių apkabų suspaudimo jėgos susilpnėjimo priežastys eksploatacijos metu yra medžiagos nuovargis, elastinis atsipalaidavimas, korozija ir susidėvėjimas bei montavimo defektai. Medžiagos nuovargis yra pagrindinis veiksnys; gnybtas patiria ciklinį įtempimą, veikiant pakartotinai traukinio vibracijai, o viršijus nuovargio ribą susikaups plastikas, dėl kurio sumažės elastinės deformacijos geba ir vėliau susilpnėja suspaudimo jėga. Elastinis atsipalaidavimas atsiranda dėl to, kad spaustuko vidinis įtempis lėtai atpalaiduojamas esant ilgalaikei įtampai, ypač esant aukštai-temperatūrai, kur atomų difuzija pagreitėja, o atsipalaidavimas yra akivaizdesnis. Korozija ir susidėvėjimas dažniausiai atsiranda drėgnose, pakrančių ar chemiškai užterštose vietose; spaustuko paviršiuje susidaro rūdys, o dėl susidėvėjimo sumažėja skerspjūvio dydis, todėl sumažėja suspaudimo jėga. Montavimo defektai, pvz., prastas prigludimas tarp spaustuko ir bėgio guolio griovelio ir nepakankamas montavimo sukimo momentas, sukels netolygų spaustuko įtempimą, dėl kurio gali atsirasti ankstyvas vietinis nuovargis ir pagreitintas suspaudimo jėgos susilpnėjimas. Stebėjimui galima naudoti ultragarsinio testavimo nepalankiausiomis sąlygomis technologiją, kad būtų galima reguliariai matuoti spaustuko įtempių būseną, o kartu su bėgių kelio geometrinių parametrų aptikimu galima netiesiogiai įvertinti suspaudimo jėgos pokytį; Taip pat gali būti sumontuoti poslinkio jutikliai, skirti stebėti bėgio poslinkį pabėgio atžvilgiu, atspindinčius, ar užspaudimo jėga yra pakankama. Norint kontroliuoti slopinimą, reikia pasirinkti aukštos{{9} kokybės plieną iš šaltinio, optimizuoti terminio apdorojimo procesą, montuojant sukimo momentas turi atitikti standartą, o stipriai korozijos pažeistose vietose naudoti antikorozinius spaustukus, reguliariai prižiūrint ir keičiant.
Kokie yra bėgių spaustukų paviršiaus antikorozinio apdorojimo{0}} metodai? Kuo skiriasi antikorozinis poveikis- ir skirtingų metodų taikymo scenarijai?
Įprasti bėgių gnybtų paviršiaus antikorozinio {0}apdorojimo metodai apima karštąjį-galvanizavimą, Dacromet dangą, cinko infiltraciją ir cinko-aliuminio dengimą. Skirtingi metodai turi akivaizdžių antikorozinių-poveikių ir taikymo scenarijų skirtumų. Karštas-cinkavimas apima spaustuko panardinimą į išlydytą cinką, kad susidarytų 50-80 μm storio cinko sluoksnis, kurio antikorozinis tarnavimo laikas yra daugiau nei 15 metų ir kurio kaina yra maža. Jis tinka įprastoms geležinkelių ir greitųjų{12}}geležinkelių linijoms sausose ir vidaus vietovėse, tačiau pakrantės didelio{13}}druskos purškimo aplinkoje cinko sluoksnis yra linkęs į elektrocheminę koroziją, o antikorozinis poveikis sumažės. Dacromet dangą sudaro cinko milteliai, aliuminio milteliai ir rišiklis, kurių storis 5-10 μm. Jis turi puikų atsparumą druskos purslams, su druskos purškimo bandymu daugiau nei 1000 valandų ir tinka geležinkelio linijoms pakrančių, drėgnose ir chemiškai užterštose vietose. Tačiau danga yra mažo kietumo ir prasto atsparumo įbrėžimams, todėl montuojant būtina vengti susidūrimo. Cinko infiltracija yra procesas, kurio metu cinko atomai difunduoja į paviršinį spaustuko sluoksnį per terminę difuziją ir sudaro 10-20 μm storio cinko{26}}geležies lydinio sluoksnį. Jis pasižymi stipriu sukibimu, puikiu atsparumu dilimui ir korozijai, o antikorozinis tarnavimo laikas – iki 20 metų. Jis tinka sunkiasvoriams{30}}geležinkeliams ir kitiems scenarijums, kai yra didelė vibracija ir didelis susidėvėjimas, tačiau apdorojimo kaina yra didelė. Cinko-aliuminio danga sujungia cinko ir aliuminio antikorozinius pranašumus; Aliuminio pridėjimas pagerina dangos atsparumą aukštai temperatūrai ir oro atsparumą, o druskos purškimo bandymas trunka daugiau nei 1500 valandų. Jis tinka geležinkeliams ekstremaliose aplinkose, pvz., Alpėse, dideliame aukštyje ir pakrantės zonose. Šiuo metu tai yra antikorozinis metodas, pasižymintis geriausiomis visapusiškomis savybėmis, tačiau kaina yra palyginti brangi.