Vida de fatiga dels clips de molla i la seva compatibilitat amb la freqüència de vibració del circuit
Quin és el procés bàsic de la prova de vida a fatiga dels clips de ferrocarril?
La prova de vida a fatiga dels clips del rail requereix primer instal·lar el clip del rail en un dispositiu de prova que simuli una travessa i aplicar la mateixa precàrrega que la línia real per restaurar l'estat de treball real. Per a la prova s'utilitza una màquina de prova de vibració d'alta freqüència -, amb la freqüència de vibració establerta a 10-50 Hz per simular les condicions de vibració de diferents línies i l'amplitud de càrrega es controla a un ±15% de la força de subjecció del disseny. Durant la prova, s'ha de controlar en temps real l'atenuació de la força de subjecció del clip del carril i les dades es registren cada 1 milió de vibracions. Si l'atenuació de la força de tancament supera el 10%, es considera invàlida. Quan el clip del rail es trenca o es trenca, la prova s'atura i es registra el nombre de vibracions, que és la vida útil a la fatiga real. Després de la prova, s'ha de realitzar una anàlisi metal·logràfica al clip del rail fallit per investigar la causa de l'inici de l'esquerda i proporcionar suport de dades per a l'optimització del producte.
Com afecta la vibració d'alta-freqüència de les línies de ferrocarril urbanes a la vida a fatiga dels clips de ferrocarril?
Les línies ferroviàries urbanes tenen intervals curts de sortida del tren i la freqüència de vibració pot arribar als 30-50 Hz, molt més alta que els 10-20 Hz dels ferrocarrils de velocitat convencionals, cosa que escurçarà significativament la vida útil de les grapes del rail. La vibració d'alta-freqüència accelerarà l'inici de micro-esquerdes dins del clip del rail. Per als clips de ferrocarril normals en condicions de treball d'alta freqüència-de ferrocarril urbà, el temps en què apareixen esquerdes s'avançarà un 50%. La vibració d'alta-freqüència fa que augmenti el desgast de les parts de contacte entre el clip del rail i el seient de ferro, donant lloc a una concentració d'estrès i accelerant encara més la fallada per fatiga. La vibració d'alta freqüència del rail urbà també farà que la força de subjecció del clip del rail s'atenui ràpidament. El clip de ferrocarril amb una vida original de 20 milions de vegades només pot arribar a 8 milions de vegades en condicions de treball del ferrocarril urbà i s'ha de substituir amb freqüència. A més, la vibració d'alta freqüència provocarà ressonància del clip del rail, i l'amplitud de tensió sota ressonància es duplicarà i el dany a la vida de fatiga augmentarà exponencialment.
Quines són les direccions d'optimització de materials dels clips de rail d'alta-fatiga-vida estàndard estrangers?
Els clips de ferrocarril estàndard d'alta -fatiga-vida útil s'optimitzen primer en la composició del material, utilitzant acer d'aliatge 60Si2CrVA. En comparació amb l'estàndard nacional 60Si2MnA, l'addició d'elements de crom i vanadi pot refinar els grans i millorar la força i la duresa del material. El procés de fosa al buit s'adopta en l'etapa de producció per reduir el contingut d'impureses de l'acer fos i reduir la font d'inici de fissures per fatiga. Es millora el procés de tractament tèrmic del clip de ferrocarril i s'adopta el procés d'extinció isotèrmica per obtenir una estructura de bainita, la resistència a la fatiga de la qual és un 20% superior a la de l'estructura de sorbita temperada tractada per trempat i tremp estàndard nacional. Les parts-concentrades de tensió del clip del rail s'enforteixen localment, com ara el granallat a l'arrel del braç elàstic per formar una capa d'esforç de compressió residual, retardant la propagació de les esquerdes. A més, la superfície del clip del rail està recoberta d'un recobriment anti-resistent a la corrosió i al desgast-per reduir l'impacte de la corrosió i el desgast sobre la vida a la fatiga, aconseguint una optimització dual del material i del procés.
Quina és la correlació entre la gran càrrega de les línies de transport pesades-i la vida a fatiga dels clips de rails?
La gran càrrega per eix de les línies de transport pesades-augmentarà l'amplitud de càrrega de la força de subjecció que suporta el clip del rail. El rang de fluctuació de càrrega dels clips de ferrocarril ordinaris s'expandeix del ±15% al ±25%, el nivell d'estrès augmenta i la vida a la fatiga s'escurçarà un 30%-40%. Les càrregues grans agreujaran la deformació plàstica del clip del rail. El clip del rail en un estat de càrrega-alta durant molt de temps ha disminuït la capacitat de recuperació elàstica i la taxa d'atenuació de la força de subjecció s'accelera, entrant a l'etapa de fallada per endavant. La gran càrrega de línies de transport pesat també augmentarà la tensió de contacte entre el clip del rail i el rail, i les parts de contacte són propenses a desgastar-se i aixafar-se, formant nous punts de concentració d'estrès i causant esquerdes per fatiga. La resposta de vibració del clip del carril és més severa amb càrregues grans i el risc de ressonància augmenta. Un cop es produeixi la ressonància, la vida a la fatiga disminuirà bruscament. Al mateix temps, grans càrregues acceleraran la pèrdua de precàrrega d'instal·lació del clip del carril, reduint encara més la seva resistència a la fatiga i formant un cercle viciós.
Com millorar la vida de fatiga real dels clips de rail mitjançant la tecnologia d'instal·lació?
En primer lloc, la precàrrega s'ha de controlar amb precisió durant la instal·lació i s'ha d'utilitzar una clau dinamométrica calibrada per assegurar-se que la precàrrega estigui dins de l'interval de disseny, evitant una tensió inicial excessiva del clip del rail a causa d'un-excés d'estrenyiment o desgast per vibració a causa d'un-ajustament insuficient. Abans de la instal·lació, s'han de netejar les superfícies de contacte del clip del rail i del seient de ferro per eliminar les taques d'òxid i d'oli per garantir un bon contacte i reduir la concentració d'estrès. L'espai coincident entre el clip del rail i el seient de ferro s'ha de controlar a 0,2-0,3 mm. Un buit excessiu farà que el clip del carril tremoli i un espai massa petit limitarà la deformació elàstica, ambdós reduiran la vida útil de la fatiga. Durant la instal·lació, l'angle d'instal·lació del clip del rail ha de ser coherent amb el disseny, amb una desviació inferior o igual a ± 1 grau, per evitar una força desigual a causa de la desviació de l'angle. A més, s'ha de dur a terme un tractament previ a la-vibració després de la instal·lació i s'elimina la tensió residual de la instal·lació del clip del rail mitjançant un cop manual o una vibració de baixa freqüència per millorar la seva resistència real a la fatiga de servei.