Design elastico a gradiente e ottimizzazione dell'attenuazione delle vibrazioni delle ruote- delle piastre del sottofondo ferroviario
Qual è lo schema di progettazione a strati della struttura elastica a gradiente dei sotto-pattini delle rotaie?
La struttura elastica gradiente dei cuscinetti sotto-rotaia adotta undesign composito a tre-strati. Dallo strato superficiale a quello inferiore, sono lo strato-resistente all'usura, lo strato di smorzamento-delle vibrazioni e lo strato portante e il modulo elastico del materiale di ciascuno strato aumenta di volta in volta. Lo strato superficiale resistente all'usura- è realizzato in gomma stirene-butadiene ad alta durezza con un modulo elastico di 80-100 MPa e uno spessore di 3-5 mm, che resiste principalmente all'usura dei carichi delle ruote-rotaie e prolunga la durata del cuscinetto. Lo strato intermedio di smorzamento delle vibrazioni- è realizzato in gomma naturale a basso-modulo con un modulo elastico di 20-30 MPa e uno spessore di 8-10 mm, che costituisce lo strato centrale per attenuare le vibrazioni ruota-rotaia e può assorbire efficacemente l'energia di vibrazione ad alta frequenza. Lo strato portante inferiore è realizzato in neoprene ad alto modulo elastico con un modulo elastico di 150-180 MPa e uno spessore di 5-7 mm, che è responsabile di sopportare e trasmettere i carichi verticali per garantire la capacità portante del cuscinetto. I tre strati di materiali vengono uniti in uno solo mediante il processo di vulcanizzazione termica e la forza di legame tra gli strati è maggiore o uguale a 3 MPa per evitare la delaminazione durante l'uso.
Quali sono le differenze negli effetti di attenuazione delle vibrazioni tra cuscinetti elastici gradienti e cuscinetti omogenei?
Le differenze negli effetti di attenuazione delle vibrazioni tra tamponi elastici gradienti e tamponi omogenei si riflettono principalmente in tre aspetti:copertura della frequenza di vibrazione, efficienza di attenuazione e stabilità. Il cuscinetto elastico gradiente può coprire la gamma di frequenza di vibrazione della ruota-rotaia di 50-500 Hz, con un tasso di attenuazione del 40%-50% per le vibrazioni ad alta-frequenza e del 30%-35% per le vibrazioni a bassa-frequenza; il pad omogeneo può attenuare efficacemente solo le vibrazioni di 100-300 Hz con una copertura di frequenza ristretta. L'efficienza di attenuazione delle vibrazioni del cuscinetto elastico a gradiente è superiore del 25%-30% rispetto a quella del cuscinetto omogeneo, perché la struttura a gradiente può far riflettere e assorbire l'energia delle vibrazioni più volte tra diversi strati elastici, evitando la penetrazione dell'energia attraverso il cuscinetto; l'energia di vibrazione del cuscinetto omogeneo è facile da trasmettere direttamente al dormiente e l'effetto di smorzamento delle vibrazioni è limitato. In termini di stabilità, l'intervallo di fluttuazione del modulo elastico del cuscinetto elastico gradiente con variazioni di carico è inferiore o uguale al 5% e il tasso di attenuazione delle prestazioni di smorzamento delle vibrazioni dopo un servizio a lungo termine è inferiore o uguale al 10%; il cuscinetto omogeneo è soggetto a fatica elastica sotto carico a lungo termine e il tasso di attenuazione delle prestazioni di smorzamento delle vibrazioni può raggiungere il 20% -25%.
Quali sono i requisiti di modulo elastico dei cuscinetti elastici gradienti per diversi livelli di velocità della linea?
I requisiti del modulo elastico dei cuscinetti elastici gradienti per diversi livelli di velocità della linea sono fondamentalicorrispondenti alle caratteristiche di frequenza di vibrazione della ruota-rotaia. La velocità operativa del treno delle ferrovie ad alta-velocità è di 250-350 km/h e la frequenza di vibrazione delle ruote-rotaie è principalmente alta-frequenza di 200-500 Hz. È necessario che il modulo elastico dello strato di smorzamento delle vibrazioni-sia 20-25 MPa, il modulo elastico dello strato-resistente all'usura sia 80-90 MPa e il modulo elastico dello strato portante sia 150-160 MPa per migliorare l'effetto di attenuazione delle vibrazioni ad alta-frequenza. La velocità operativa delle ferrovie interurbane è di 160-200 km/h e la frequenza di vibrazione delle ruote-rotaia è di 100-300 Hz. È necessario che il modulo elastico dello strato antivibrante sia 25-30 MPa, lo strato resistente all'usura sia 90-100 MPa e lo strato portante sia 160-170 MPa, bilanciando l'attenuazione delle vibrazioni ad alta e bassa frequenza. La velocità operativa delle ferrovie a velocità ordinaria è inferiore o uguale a 120 km/h e la frequenza di vibrazione ruota-rotaia è principalmente a bassa frequenza, compresa tra 50 e 200 Hz. È necessario che il modulo elastico dello strato antivibrante sia 30-35 MPa, lo strato resistente all'usura sia 100-110 MPa e lo strato portante sia 170-180 MPa, dando priorità a garantire la capacità portante. I treni del trasporto ferroviario urbano hanno partenze e fermate frequenti e la frequenza delle vibrazioni varia notevolmente. È necessario che l'intervallo regolabile del modulo elastico del cuscinetto elastico gradiente sia 20-35 MPa per adattarsi all'ambiente vibrante mutevole.
Quali sono i punti chiave del processo di stampaggio di vulcanizzazione dei cuscinetti elastici gradienti?
I punti chiave del processo di stampaggio di vulcanizzazione dei cuscinetti elastici gradienti sono concentrati in due collegamenti:controllo dei parametri di alimentazione e vulcanizzazione a stratiper garantire la stabilità delle prestazioni della struttura a tre-strati. L'alimentazione adotta il metodo di alimentazione a strati: prima inserire lo strato portante in neoprene nello stampo e pre-vulcanizzare a 150-160 gradi per 5-8 minuti; quindi mettere lo strato di smorzamento delle vibrazioni in gomma naturale-e vulcanizzare a 140-150 gradi per 10-12 minuti; infine mettere lo strato resistente all'usura in gomma stirene-butadiene e vulcanizzare a 150-160 gradi per 8-10 minuti. La pressione di vulcanizzazione deve essere regolata strato per strato: la pressione di vulcanizzazione dello strato portante è 15-18 MPa, lo strato antivibrante è 12-15 MPa e lo strato resistente all'usura è 15-18 MPa. Una pressione eccessivamente alta porterà a un'eccessiva fluidità del materiale e danneggerà la struttura a strati, mentre una pressione eccessivamente bassa comporterà un debole legame tra gli strati. Durante la vulcanizzazione, è necessario controllare rigorosamente il gradiente di temperatura e la differenza di temperatura tra gli stampi superiore e inferiore è inferiore o uguale a 5 gradi per evitare un grado di vulcanizzazione incoerente di ciascuno strato a causa della temperatura irregolare. Dopo la vulcanizzazione, è necessario eseguire un trattamento di raffreddamento e la velocità di raffreddamento deve essere controllata a 10-15 gradi/min per evitare sollecitazioni interne del cuscinetto dovute a un'eccessiva differenza di temperatura.
Quali sono i-punti di posa e manutenzione in cantiere dei materassini elastici in pendenza?
È necessario concentrarsi sulla-posa in loco e sulla manutenzione dei cuscinetti elastici inclinatidirezione di posa e prove di prestazione elasticaper garantire l'effetto di smorzamento delle vibrazioni-. Durante la posa è necessario distinguere rigorosamente lo strato superiore da quello inferiore del materassino: lo strato resistente all'usura-è rivolto verso l'alto per entrare in contatto con la superficie inferiore della rotaia, mentre lo strato portante è rivolto verso il basso per entrare in contatto con la traversina. È severamente vietata la posa invertita, altrimenti le prestazioni di smorzamento delle vibrazioni-e la resistenza all'usura saranno notevolmente ridotte. Prima della posa, è necessario pulire i detriti e le sporgenze sulla superficie superiore della traversina per garantire che il materassino sia completamente attaccato alla traversina e che l'area di attacco sia maggiore o uguale al 95%. Dopo la posa è opportuno testare il modulo elastico del materassino con modulo elastico statico per verificare che il modulo elastico di ciascuno strato soddisfi i requisiti di progetto. Durante la manutenzione è necessario controllare regolarmente l'usura e la delaminazione del tampone. Il ciclo di ispezione delle ferrovie ad alta-velocità è di 3 mesi, mentre quello delle ferrovie-a velocità ordinaria è di 6 mesi. Il tampone deve essere sostituito tempestivamente quando lo spessore di usura supera il 30% dello spessore originale o si verifica una delaminazione. Inoltre, è necessario evitare che il tampone entri in contatto con macchie di olio e solventi organici per evitare un invecchiamento accelerato della gomma.