Disposizione dei fori dei bulloni delle stecche a ganascia e metodi per alleviare la concentrazione delle sollecitazioni sui giunti delle rotaie
Perché la concentrazione delle sollecitazioni sul giunto della rotaia aumenta quando la distanza tra i fori dei bulloni della stecca supera i 150 mm?
Una distanza eccessiva tra i fori dei bulloni della stecca porterà a una scarsa adesione tra la rotaia e la stecca in corrispondenza del giunto e a una trasmissione discontinua delle sollecitazioni. Sotto l'azione del carico del treno, lo stress si concentrerà sull'area della rotaia senza supporto dei fori dei bulloni, formando una zona ad alto-stress. L'ampiezza dello stress di quest'area può raggiungere 2,5 volte quella della parte centrale della rotaia e le micro-fessurazioni sono facili da generare. Sotto carichi alternati a lungo-termine, le micro-fessure si propagheranno rapidamente, causando scheggiature e fratture nel giunto della rotaia. Inoltre, una spaziatura eccessiva dei fori causerà sollecitazioni irregolari sui bulloni e alcuni bulloni sopporteranno una forza di taglio eccessiva, accelerando l'allentamento dei bulloni e aggravando ulteriormente la concentrazione delle sollecitazioni.
Perché le stecche a ganascia per giunti su rotaia GB adottano una disposizione a 4 fori, mentre le stecche a ganascia per giunti su rotaia standard esterni adottano principalmente una disposizione a 6 fori?
Il livello di carico dei giunti ferroviari GB è basso e la disposizione a 4-fori può soddisfare la richiesta di trasmissione delle sollecitazioni e ridurre i costi di lavorazione e il peso. I 4 fori per i bulloni sono distribuiti uniformemente, il che può disperdere efficacemente la sollecitazione articolare e controllare l'ampiezza della sollecitazione entro il 60% del carico di snervamento della rotaia. I binari standard esterni vengono utilizzati principalmente per linee ad alta-velocità o per trasporti pesanti con livelli di carico elevati, pertanto è necessaria una disposizione a 6 fori per aumentare il numero di bulloni e migliorare la resistenza del vincolo del giunto. I 6 fori dei bulloni possono disperdere il percorso di trasmissione della sollecitazione in 5 sezioni, riducendo l'ampiezza della sollecitazione del 30% e aumentando l'area di contatto tra i bulloni e le ganasce, riducendo lo stress di taglio dei bulloni. Pertanto, la differenza nel numero di fori è la chiave per adattarsi ai diversi livelli di carico della linea.
Perché la disposizione dei fori per i bulloni sul bordo della stecca aumenta il rischio di rottura della stecca?
La disposizione dei fori per i bulloni sul bordo della stecca ridurrà la sezione portante effettiva della stecca e formerà un punto di concentrazione delle sollecitazioni. Sotto l'azione del carico del treno, la sollecitazione sul foro del bullone del bordo verrà trasmessa al bordo della stecca, determinando una concentrazione della sollecitazione nell'area del bordo. L'ampiezza dello stress di quest'area può raggiungere 2 volte quella dell'area centrale e le cricche da fatica sono facili da generare. Inoltre, la precisione di installazione dei fori dei bulloni sui bordi è elevata e la deviazione della posizione dei fori causerà una sollecitazione disassata dei bulloni, aggravando ulteriormente la concentrazione delle sollecitazioni. Sotto carichi alternati a lungo-termine, le crepe si propagheranno rapidamente, causando la frattura delle piastre a ganascia e compromettendo la resistenza complessiva del giunto.
Come alleviare la concentrazione delle sollecitazioni sul giunto della rotaia attraverso la smussatura e la lucidatura dei fori dei bulloni?
Smussare il bordo del foro del bullone della stecca, con un raggio di smusso consigliato di 3-5 mm, che può eliminare la struttura ad angolo acuto sul bordo del foro e disperdere la concentrazione dello stress. Allo stesso tempo, lucidare la parete interna del foro del bullone per ridurre la rugosità superficiale e il coefficiente di concentrazione delle sollecitazioni. Dopo la smussatura e la lucidatura, l'ampiezza della sollecitazione nel foro del bullone può essere ridotta del 25%-30% e la probabilità di generazione di microfessurazioni è notevolmente ridotta. Inoltre, il foro del bullone lucidato può ridurre il danno da attrito tra la filettatura e il bullone, prolungando la durata del bullone. Questo metodo è semplice da utilizzare ed economico, adatto per la promozione e l'applicazione in loco.
Quale impatto avrà la concentrazione delle sollecitazioni nel giunto della rotaia sulla durata di servizio della piattaforma sotto-rotaia?
La concentrazione delle sollecitazioni nel giunto della rotaia porterà a un cedimento non uniforme della rotaia in corrispondenza del giunto e a un'eccessiva sollecitazione locale sulla piattaforma sotto-della rotaia. In condizioni di stress elevato, la velocità di compressione del cuscinetto accelera e la durata utile si riduce del 30%-40%. Allo stesso tempo, la concentrazione delle sollecitazioni ridurrà la scorrevolezza del binario in corrispondenza della giunzione e il carico d'impatto generato dal treno durante il passaggio aggraverà l'usura e l'invecchiamento della pastiglia. Inoltre, la fluttuazione della sollecitazione sulla giunzione verrà trasmessa alla traversina, causando sollecitazioni irregolari sulla traversina, accelerando il danno della traversina e influenzando indirettamente il ciclo di servizio della piattaforma sottorotaia. Pertanto, alleviando la concentrazione delle sollecitazioni in corrispondenza del giunto è possibile prolungare efficacemente la durata di servizio del cuscinetto sottorotaia.