Prestazioni a fatica dei fermagli a molla e durata di servizio del circuito
Quali sono gli standard fondamentali per le prove di fatica dei fermagli ferroviari standard nazionali?
I fermagli ferroviari standard nazionali devono essere sottoposti a non meno di 2 milioni di test di cicli di carico alternati e dopo il test non sono consentite crepe o deformazioni plastiche. L'ampiezza del carico del test deve simulare le effettive condizioni di lavoro della linea. L'ampiezza del carico dei fermagli ferroviari per le linee ad alta-velocità è di ±3 kN, mentre quella per i fermagli ferroviari per linee di trasporto pesante-è aumentata a ±5 kN. L'ambiente di prova deve coprire l'intervallo di temperature. Dopo il test a temperatura ambiente, è necessario completare 500.000 cicli a temperature estreme rispettivamente di -40 gradi e 60 gradi. Durante il test, la variazione di rigidità della clip del binario deve essere monitorata in tempo reale e, se l'attenuazione della rigidità supera il 10%, viene giudicata non qualificata. Inoltre, l'attenuazione della forza di bloccaggio della clip del binario dopo la prova non deve superare l'8% del valore iniziale per garantire che possa ancora soddisfare i requisiti di fissaggio del binario.
Quali sono le differenze tra gli indicatori di prestazione a fatica dei fermagli ferroviari standard stranieri e quelli nazionali?
Il requisito del ciclo di prova di fatica dei fermagli ferroviari standard europei è 2,5 milioni di volte, 500.000 volte superiore rispetto allo standard nazionale, e i requisiti di prova per le condizioni di lavoro a bassa-temperatura sono più rigorosi e devono essere completati a -50 gradi. L'impostazione dell'ampiezza del carico dei fermagli ferroviari standard americani è più flessibile, ed è divisa in livelli di ±4kN e ±6kN in base al carico dell'asse della linea per adattarsi alle diverse esigenze di trasporto pesante. Il test di fatica dei fermagli ferroviari standard giapponesi aggiungerà parametri di frequenza di vibrazione, richiedendo che il ciclo venga completato con vibrazioni ad alta-frequenza di 10 Hz, che è più in linea con le condizioni di lavoro ad alta-inizio-fine della ferrovia urbana. I fermagli per binari standard esteri hanno una tolleranza inferiore per l'attenuazione della rigidità dopo i test, che generalmente richiede non più dell'8%, mentre lo standard nazionale è del 10%. Allo stesso tempo, alcuni fermagli ferroviari standard stranieri aggiungeranno test di fatica in ambiente di nebbia salina per tenere conto sia delle prestazioni anti-corrosione che anti-fatica.
In che modo il materiale dei fermagli per binari influisce sulla loro durata a fatica?
L'acciaio per molle 60Si2MnA è un materiale comunemente usato per i fermagli ferroviari standard nazionali. Il suo alto contenuto di silicio può migliorare il limite elastico e la resistenza alla fatica dell'acciaio e garantire la durata di base alla fatica. I fermagli per binari standard stranieri utilizzano spesso acciaio per molle in lega 55SiCr e l'elemento di cromo aggiunto può migliorare ulteriormente la resistenza al rinvenimento dell'acciaio e prolungare la durata alla fatica in condizioni di lavoro ad alta-temperatura. Se la purezza del materiale della clip del binario è insufficiente e sono presenti inclusioni all'interno, diventerà il punto di inizio delle crepe da fatica e ridurrà notevolmente la durata. Fondamentale è anche il processo di trattamento termico del materiale. Il processo di tempra isotermica può far sì che la clip del binario ottenga una struttura più uniforme e la sua durata a fatica è superiore del 30% rispetto a quella della clip del binario con tempra convenzionale. Inoltre, la clip del binario con decarburazione superficiale riduce la resistenza superficiale ed è soggetta a danni prematuri da fatica sotto carichi alternati.
Perché è necessario concentrarsi sull'ottimizzazione delle prestazioni a fatica dei morsetti ferroviari per le linee ad alta-velocità?
La frequenza di vibrazione dei treni ad alta-velocità durante il funzionamento raggiunge gli 8-10 Hz, più del doppio di quella delle linee ad alta velocità convenzionali. I fermagli per binari devono sopportare carichi alternati più frequenti, quindi l'ottimizzazione delle prestazioni a fatica può evitare guasti prematuri. Le linee ad alta-velocità hanno requisiti estremamente elevati in termini di scorrevolezza dei binari. Se la clip del binario presenta un'attenuazione della rigidità dovuta alla fatica, ciò causerà l'allentamento del binario e innescherà deviazioni geometriche del binario. La densità operativa delle linee ad alta-velocità è elevata e le operazioni di sostituzione dei fermagli ferroviari richiederanno molto tempo. L'ottimizzazione delle prestazioni a fatica può estendere il ciclo di sostituzione e ridurre i costi operativi e di manutenzione. La forza d'impatto della ruota-rotaia dei treni ad alta-velocità è maggiore e l'ottimizzazione delle prestazioni a fatica può migliorare la resistenza alla fatica da impatto dei fermagli ferroviari e garantire la sicurezza di guida. Allo stesso tempo, la maggior parte delle linee ad alta velocità sono binari senza zavorra e la difficoltà di riparazione in caso di guasto dei fermagli delle rotaie è maggiore, quindi è necessario ridurre il rischio di guasto attraverso eccellenti prestazioni a fatica.
Come monitorare lo stato di fatica dei fermagli durante la fase di esercizio e manutenzione?
Durante la fase di funzionamento e manutenzione, le crepe superficiali dei fermagli per rotaia possono essere controllate mediante ispezione visiva, concentrandosi sulla transizione dell'arco e sulle estremità dei fermagli per rotaia, dove è probabile che si verifichi una concentrazione di sollecitazioni. Strumenti speciali vengono utilizzati per rilevare regolarmente la forza di serraggio delle clip ferroviarie. Se la forza di bloccaggio continua a diminuire e supera il 10% del valore iniziale, significa che la sua prestazione a fatica si è attenuata. La tecnologia di rilevamento dei difetti a ultrasuoni può essere utilizzata per rilevare micro-fessure all'interno della clip del binario e prevedere in anticipo il rischio di cedimento per fatica. Registrare la durata utile della clip del binario e il peso totale di passaggio della linea. Quando raggiunge l'80% del peso totale di passaggio progettato, è necessario aumentare la frequenza di rilevamento. Inoltre, è possibile installare sensori di monitoraggio delle vibrazioni nelle sezioni chiave per raccogliere dati sulle vibrazioni dei fermagli ferroviari in tempo reale e valutare il loro stato di fatica attraverso l'analisi dei dati.