Com la càrrega de l'eix provoca la fatiga del clip
Cada pas d'eix doblega el clip elàstic una vegada. El clip està dissenyat per mantenir-se elàstic, però cada cicle de flexió crea una tensió alterna a l'interior de l'acer i el dany per fatiga s'acumula amb el nombre de cicles. L'amplitud d'aquesta tensió alterna està directament relacionada amb la càrrega de l'eix: la pressió de contacte de la roda-creix amb la càrrega de l'eix, el rail es desvia més, el clip es desvia més i l'amplitud de la tensió dins del clip augmenta. Per cada augment d'1 tona de càrrega de l'eix, la càrrega alterna del clip augmenta un 8-10 per cent aproximadament. La importància d'això és que la vida a la fatiga no cau linealment amb l'estrès: un petit augment de l'amplitud de l'esforç provoca una caiguda exponencial del nombre de cicles fins a la fallada. És per això que les línies de transport pesat no utilitzen simplement el mateix clip que les línies de passatgers amb substitucions més freqüents; utilitzen un disseny de clip més fort.
Selecció de material per classe de càrrega per eix
| Classe de línia | Càrrega per eix | Material | Resistència a la tracció |
|---|---|---|---|
| Línia principal-de velocitat normal | 21 t | Acer de molla 60Si2Mn | Almenys 1275 MPa |
| Línia de transport-pesada | 30 t | Acer de molla 55SiCr | Al voltant de 1570 MPa |
60Si2Mn ofereix una bona tenacitat i és adequat per a l'esforç alternatiu moderat de les línies normals. 55SiCr té una resistència a la fluència més alta i una resistència més forta a la deformació plàstica, que és el que manté el clip elàstic sota les deflexions més grans d'un eix de 30-tones. El tractament tèrmic s'ha de controlar perquè la resistència més alta no es compri a costa de la fragilitat, i els clips de transport pesat també augmenten la mida de la secció, cosa que juntament amb l'actualització del material augmenta el límit de fatiga. La referència rellevant per als graus d'acer de molla és GB/T 1222.
On comencen les esquerdes per fatiga i com prevenir-les
La transició d'arc del clip és la zona amb més fatiga-. És el punt on es concentra la deformació de flexió, de manera que la tensió interna alterna al seu valor més alt amb cada pas d'eix i es formen micro-esquerdes després de suficients cicles. L'optimització estructural ataca directament la concentració de tensió: augmenta el radi de l'arc de 3 mm a 5 mm per repartir la tensió per una àrea més gran, xamfà la transició per eliminar la cantonada afilada i dissenya el gradient de la secció transversal- perquè la tensió flueixi sense problemes des de l'arc cap als dos extrems. Aquestes mesures poden augmentar la vida útil del clip en més d'un 30 per cent en les proves de fatiga.
Inspecció visual per danys per fatiga precoç
Esquerdes: les fissures transversals fines a la part de l'arc o als extrems del clip són el signe inicial típic; creixen amb el trànsit continuat i s'han de tractar com un desencadenant de substitució.
Deformació: si el clip ja no manté la seva forma de flexió dissenyada i mostra un conjunt plàstic permanent, el rendiment elàstic ja ha baixat i la força de pandeig no es pot mantenir.
Escallada superficial: l'escamació local de la pell d'òxid amb un color gris fosc a sota indica danys per fatiga superficial, perquè la fatiga fragilitza la capa superficial i la fa separar juntament amb l'òxid.
Qualsevol clip que mostri aquests signes s'ha de substituir immediatament per evitar fractures en servei, i les fixacions que l'envolten s'han d'inspeccionar en la mateixa condició.
Mètode de verificació de camp
La vida a la fatiga es compta en cicles de càrrega, de manera que la pregunta real és quants cicles equivalents acumula el clip a l'any, que es determina pel tonatge total anual de pas, no només per la càrrega de l'eix. Com més gran sigui el tonatge anual, més passatges per eixos i més ràpid s'acumulen els danys. Per regla general, una línia que transporta 50 milions de tones anuals danya els clips unes 2,5 vegades més ràpid que una línia que transporta 20 milions de tones. Per tant, el procediment de verificació és: fixar la vida útil a la fatiga de disseny en cicles, convertir el trànsit real en cicles equivalents per any utilitzant la càrrega per eix i el tonatge anual, aplicar un factor de reducció del tonatge anual i, a continuació, programar els intervals d'inspecció i substitució. Un clip que coincideixi només amb la càrrega de l'eix sense tenir en compte el tonatge anual subestimarà la taxa de consum real.
PMF
Per què un eix d'1 tona augmenta la vida útil del clip de tall tan bruscament?
Com que l'amplitud de l'estrès alterna augmenta entre un 8 i un 10 per cent, i la corba de fatiga és exponencial: petits augments de tensió produeixen grans reduccions en els cicles fins a la fallada.
Es pot utilitzar un clip-de transport pesat en una línia normal?
Sí, és més fort del que es requereix, però la secció més alta i el cost del material es malgasten tret que s'espera que la línia s'actualitzi. Especifiqueu el clip per a la classe de servei real.
Amb quina freqüència s'han d'inspeccionar els clips d'una línia de 30 tones?
Més sovint que en línies ordinàries; l'interval el determina el càlcul de la fatiga i normalment cau en el rang de mesos en lloc d'anys, amb comprovacions visuals concentrades en l'arc i els extrems.
Quina és la comprovació de camp més ràpida d'un clip sospitós?
Busqueu esquerdes transversals i-esquerdes de color gris fosc a l'arc i mesureu la pèrdua de deflexió. La inspecció de partícules magnètiques confirma les esquerdes ocultes quan es retira el clip.
La pèrdua de precàrrega provoca danys per fatiga?
La pèrdua de precàrrega augmenta el rang de deflexió del clip i augmenta l'amplitud de la tensió, accelerant la fatiga. S'ha de corregir al mateix temps que la substitució del clip.