Optimizavimo dizainas ir medžiagų derinimo technologija, skirta sąsajos įtempimui tarp bėgių trinkelių ir pabėgių
Kokios yra pagrindinės po-bėgio trinkelių ir betoninių pabėgių sąsajos įtempių pasiskirstymo ypatybės?
Sąsajos įtempis tarp po-bėgio trinkelių ir betoninių pabėgių rodo pasiskirstymą, būdingą „centrinei koncentracijai ir briaunų slopinimui“, o šerdies įtempių sritis sutelkta kontaktinėje srityje tarp trinkelės vidurio ir tiesiai po bėgiu. Šią charakteristiką lemia betoninių pabėgių standžios charakteristikos ir ratų -bėgio apkrovų perdavimo būdas. Traukinio rato-bėgio apkrova per bėgį perduodama į apatinės-bėgelio trinkelės vidurį. Betoniniai pabėgiai turi didelį standumą ir nedidelę deformaciją, todėl negali išsklaidyti apkrovos dėl savo deformacijos, todėl apkrova koncentruojasi sąlyčio srityje tarp trinkelės vidurio ir pabėgio. Įtempio vertė šerdies srityje yra 3-4 kartus didesnė už krašto plotą. Taip pat skiriasi sąsajos įtempių pasiskirstymas. Įtempimas tiesiai po bėgio juosta yra didesnis nei už bėgio galvutės ribų, o šoninis įtempių nuokrypis gali siekti 20%, nes bėgio juosta yra pagrindinis apkrovos perdavimo kanalas, o įtempis yra tiesioginis. Tuo pačiu metu sąsajos įtempis kinta didėjant traukinio veikimo greičiui. Važiuojant dideliu greičiu, padidėja apkrovos poveikis, įtempių koncentracijos srityje įtempių amplitudė padidės 15–20%, o įtempių svyravimų dažnis padidėja. Kreivės bėgių kelio atkarpoje sąsajos įtempis pasislinks į kreivės išorę, o įtempis išorėje yra apie 25 % didesnis nei viduje dėl apkrovos ekscentrinės apkrovos, kurią sukelia rato ir bėgio šoninė jėga kreivės atkarpoje. Be to, sąsajos įtempio vienodumas yra susijęs su trinkelės tvirtinimo laipsniu. Streso mutacijos įvyks tose dalyse, kurių tvirtinimo laipsnis yra prastas, o tai dar labiau padidins vietinę streso koncentraciją, kuri taip pat yra pagrindinis sąsajos streso optimizavimo tikslas.
Koks yra kontaktinės formos optimizavimo po-bėgeliu trinkelėmis poveikis sąsajos įtempių pasiskirstymui?
Po-bėgio trinkelių kontaktinės formos optimizavimas yra pagrindinė priemonė, padedanti pagerinti sąsajos įtempių pasiskirstymą su pabėgiais, o jo poveikis daugiausia atsispindi trimis aspektais: įtempių sklaida, koncentracijos srities susilpnėjimu ir įtempių vienodumo gerinimu, kuris gali veiksmingai pašalinti vietinę įtempių koncentraciją sąsajoje. Optimizavus tradicinę plokščią trinkelės kontaktinę formą iki lankinio kontakto formos su šiek tiek išgaubtu viduriu ir palaipsniui plonėjančiu kraštu, centre sutelkta apkrova gali lėtai pereiti į kraštą, sumažinti šerdies srities įtempimą 25–30 % ir sumažinti įtempių skirtumą tarp šerdies ploto ir krašto. Optimizavus trinkelės kontaktinį plotą ir pritaikius platų trinkelės dizainą, kad kontaktinis plotas padidėtų 20 %, galima dar labiau išsklaidyti sąsajos apkrovą, sumažinti įtempių vertę ploto vienetui ir išvengti vietinio įtempio, viršijančio pabėgio guolio ribą. Suprojektavus vietinius standumo reguliavimo griovelius ant trinkelės, kad būtų optimizuotas standumo pasiskirstymas, standumas suderinamas su įtempių pasiskirstymu, vidurys su dideliu įtempimu pasižymi dideliu standumu, o kraštas su mažu įtempimu turi mažą standumą, todėl užtikrinamas vienodas įtempių perdavimas ir pašalinama įtempių koncentracija, kurią sukelia staigūs standumo pokyčiai. Tuo pačiu metu suprojektavus kontaktinį kraštą tarp trinkelės ir pabėgio kaip lanko perėjimą, kurio lanko spindulys yra R8-R10, galima pašalinti įtempių koncentraciją aštriame krašto kampe ir sumažinti krašto įtempių smailę maždaug 15%. Optimizavus kontaktinę formą, sąsajos įtempių tolygumas pagerėja daugiau nei 40%, žymiai pagerėja vietinės įtampos koncentracijos reiškinys, pailgėja trinkelės ir pabėgio tarnavimo laikas.
Kokias pagrindines savybes turėtų turėti medinių pabėgių po-bėgio trinkelių medžiagos formulė?
Siekdami medinių pabėgių savybių, tokių kaipminkšta tekstūra, lengvas drėgmės sugėrimas ir deformacija, prastas atsparumas šlyčiai, medinių pabėgių po-bėgio trinkelių medžiagos formulė turi būti suprojektuota atsižvelgiant į pagrindines elastingo buferio, anti-slydimo ir dilimo, atsparumo korozijai ir drėgmei charakteristikas, kartu atsižvelgiant į medinių pabėgių tinkamumą ir gebėjimą deformuotis. Mediniai pabėgiai yra minkštos tekstūros, todėl trinkelėmis reikia puikių elastingų buferių savybių, kurių tamprumo modulis reguliuojamas 80{6}}100 MPa, kuris gali išsklaidyti apkrovas dėl savo deformacijos, sumažinti vietinį įtempimą medinių pabėgių sąsajoje ir išvengti medinių pabėgių gniuždymo. Kadangi mediniai pabėgiai yra linkę sugerti drėgmę ir deformuotis, trinkelės medžiagos higroskopiškumas turi būti mažas, o vandens sugerties greitis turi būti mažesnis arba lygus 3 %, kad būtų išvengta netolygaus sąsajos įtempio, kurį sukelia higroskopinis pakloto išsiplėtimas, o medinių trinkelių komponentų, apsaugančių nuo korozijos ir anti- pelėsių, turi būti pridėta, kad būtų išvengta miltų ir korozijos. taip prailginant medinių pabėgių tarnavimo laiką. Pamušalo ir medinio pabėgio kontaktinė sąsaja gali slysti dėl vibracijos, todėl medžiagos formulė turi pagerinti trinkelės neslystumą, o Shore kietumas reguliuojamas A55–A60, o trinkelės paviršiuje sukurtos neslystančios linijos, kad padidėtų sąsajos trintis ir išvengtų medinių pabėgių nusidėvėjimo dėl slydimo. Mediniai pabėgiai turi prastą atsparumą šlyčiai, todėl trinkelės medžiagos šlyties stiprumas turi būti didesnis nei 8 MPa arba lygus 8 MPa, kad atlaikytų šoninę šlyties jėgą sąsajoje ir išvengtų apkrovos ekscentrinės apkrovos, kurią sukelia trinkelės šlyties deformacija. Be to, trinkelės medžiaga turi turėti gerą atsparumą oro sąlygoms, gebėti prisitaikyti prie temperatūros pokyčių nuo -30 laipsnių iki 50 laipsnių be trapios lūžimo ar suminkštėjimo, užtikrinant prisitaikymą prie medinių pabėgių įvairiose aplinkose.
Kokie yra pagrindiniai plastikinių pabėgių ir po{0}}bėgelių trinkelių medžiagų suderinimo reikalavimai?
Tiek plastikiniai pabėgiai, tiek po{0}}bėgeliais esantys trinkelės yra elastingos medžiagos, todėl pagrindiniai jų medžiagų derinimo reikalavimai yra skirtistandumo koordinavimas, sinchroninė deformacija ir sąsajos sujungimasužtikrinti, kad jie sudarytų elastingą koordinavimo sistemą ir išvengti sąsajos įtempių gedimų, atsirandančių dėl medžiagų savybių skirtumų. Pagrindinis reikalavimas yra standumo koordinavimas: plastikinių pabėgių tamprumo modulis yra apie 200-300 MPa, o po-bėgelių trinkelių tamprumo modulis turi būti valdomas ties 100-150 MPa, o tai yra 1/2-2/3 plastikinių pabėgių, sudarant priežastį nuo trinkelių iki standumo. miegamasis be staigių standumo pokyčių. Sinchroninė deformacija yra pagrindinis reikalavimas: vardinė trinkelės ir plastikinio pabėgio deformacija turi būti nuosekli, abu valdomi 10–15 mm, o abi sinchroniškai deformuojasi veikiant traukinio apkrovai, kad būtų išvengta sąsajos lupimo dėl deformacijų skirtumo ir būtų užtikrintas sąsajos įtempių tęstinumas. Sąsajos sukibimas yra svarbus reikalavimas: trinkelės medžiaga turi gerai sukibti su plastikine pabėgio medžiaga, kurios sukibimo stiprumas yra didesnis nei 2 MPa, kad būtų išvengta santykinio slydimo tarp trinkelės ir pabėgio, veikiant vibracinei apkrovai, o jungiamasis sluoksnis turi turėti tam tikrą elastingumą, nepaveikdamas sinchroninės abiejų deformacijų. Be to, abiejų medžiagų anti-senėjimo savybės turi būti vienodos, o senėjimo greičio nuokrypis turi būti mažesnis arba lygus 5 %, kad būtų užtikrinta, jog standumo ir deformacijos koordinavimas išliks ir po ilgalaikio naudojimo be veikimo atjungimo. Tuo pačiu metu medžiagų atsparumas temperatūrai turi būti suderintas, kad būtų galima išlaikyti stabilų veikimą tame pačiame temperatūros diapazone, išvengiant sąsajos įtempių koncentracijos, kurią sukelia temperatūros deformacijos skirtumai.
Kaip po{0}}bėgeliu esančių trinkelių standumo gradiento konstrukcija realizuoja sąsajos įtempių koordinavimą su pabėgiais?
Kietumo gradiento dizainas po{0}}bėgeliu pagalvėlės realizuoja sąsajos įtempių koordinavimą su pabėgiais pertikslus standumo ir sąsajos įtempių pasiskirstymas bei laipsniškas standumo pokytis apkrovos perdavimo kryptimi, todėl padas ir pabėgėlis sudaro integruotą įtempių sistemą ir pagerina bendrą guolio veikimą. Pagal pasiskirstymo charakteristikasdidelis įtempis viduryje ir mažas įtempis kraštepabėgio sąsajos trinkelė sukurta kaip gradiento konstrukcija, kurios vidurys yra labai standus, o kraštas – mažas, o tamprumo modulis viduryje yra 30 %-40 % didesnis nei pakraštyje, todėl didelio standumo sritis patiria koncentruotas apkrovas, o mažo standumo sritis išsklaido krašto apkrovas, kad būtų pasiektas tolygus įtempių pasiskirstymas. Pagal apkrovos perdavimo kryptį trinkelė suprojektuota kaip gradiento konstrukcija, kurios standumas palaipsniui mažėja nuo viršutinio paviršiaus, besiliečiančio su bėgiu, iki apatinio paviršiaus, besiliečiančio su pabėgiu: viršutinis paviršius turi didelį standumą, kad atlaikytų koncentruotą bėgio apkrovą, o apatinis paviršius turi mažą standumą, kad prisitaikytų prie pabėgio įtempių charakteristikų, kad apkrova neperduodama įtempių mutacija. Kreivės takelio ruože, atsižvelgiant į sąsajos įtempių ekscentrinės apkrovos charakteristikas, trinkelės kreivės išorinės pusės standumas padidėja 20–25%, o vidinės pusės standumas išlieka nepakitęs, kompensuojant šoninės ekscentrinės apkrovos sukeltus įtempių netolygumus ir realizuojant kreivės sekcijos sąsajos įtempių koordinavimą. Tuo pačiu metu aplink trinkelės varžto angą suprojektuota vietinė didelio standumo zona, kurios standumas 50 % didesnis nei aplinkinės zonos, kad būtų galima atlaikyti vietinę apkrovą, kurią sukelia išankstinio varžto priveržimo jėga, ir išvengti įtempių koncentracijos aplink skylę. Dėl skirtingų standumo zonų kooperacinio poveikio standumo gradiento konstrukcija išlaiko vienodą sąsajos įtampą tarp trinkelės ir pabėgio visą laiką, pašalina vietinę įtempių koncentraciją, suvokia abiejų įtempių sąveiką ir pagerina bėgių kelio konstrukcijos stabilumą.