Tecnologia di progettazione leggera e soluzione di adattamento-della connessione ad alta resistenza per stecche a ganascia
Quali sono i principi e gli obiettivi fondamentali della progettazione leggera delle stecche a ganascia?
Il principio fondamentale del design leggero per le stecche a ganascia èper ridurre al minimo il consumo di materiale con la premessa di garantire resistenza e rigidità della connessione. Nel processo di progettazione, è necessario bilanciare le proprietà meccaniche strutturali e la lavorabilità della produzione per evitare una resistenza strutturale insufficiente a causa dell'eccessiva leggerezza. L'obiettivo principale della leggerezza è ridurre il-peso proprio della stecca. Il peso proprio-delle ganasce utilizzate nelle ferrovie per il trasporto pesante-dovrebbe essere ridotto del 15%-20%, mentre quello delle ganasce utilizzate nelle ferrovie ad alta velocità dovrebbe essere ridotto del 20%-25%. Allo stesso tempo, è necessario garantire che la resistenza alla trazione longitudinale sia maggiore o uguale a 500 MPa e la resistenza alla flessione trasversale sia maggiore o uguale a 300 MPa per soddisfare i requisiti del carico del treno. Inoltre, il design leggero dovrebbe anche migliorare la resistenza alla corrosione e alla fatica della stecca, prolungarne la durata, ridurre i costi di manutenzione della linea e realizzare l'unità dei vantaggi economici e sociali.
Quali sono le principali misure di ottimizzazione strutturale per la progettazione leggera delle stecche a ganascia?
Le principali misure di ottimizzazione strutturale per la progettazione leggera delle stecche includonoprogettazione di strutture cave, progettazione di gradienti in sezione trasversale-e ottimizzazione delle transizioni di raccordo. Il design della struttura cava prevede l'apertura di fori cavi ellittici nelle aree non-sollecitate della stecca. La direzione dell'asse lungo dei fori cavi è coerente con la direzione della trazione. La dimensione del diametro del foro è determinata in base all'analisi delle sollecitazioni, generalmente 20-30 mm. La struttura cava può ridurre il consumo di materiale senza compromettere la capacità portante della stecca. Il design del gradiente della sezione trasversale-riduce gradualmente lo spessore della sezione trasversale-della stecca da entrambe le estremità al centro. Lo spessore di entrambe le estremità è di 20 mm, lo spessore della parte centrale è di 12 mm e la lunghezza della transizione del gradiente è di 50 mm. Questo design può rendere la distribuzione dello stress più uniforme, evitare la concentrazione dello stress e ridurre allo stesso tempo il peso proprio. L'ottimizzazione della transizione del raccordo consiste nell'aumentare il raggio di smusso del foro del bullone della stecca da 2 mm a 8 mm e il raggio del raccordo del bordo da 3 mm a 10 mm, ridurre il fattore di concentrazione delle sollecitazioni e migliorare la resistenza alla fatica. Le tre misure devono essere utilizzate in combinazione e la resistenza strutturale deve essere verificata mediante analisi degli elementi finiti per garantire che la stecca leggera soddisfi i requisiti dell'applicazione.
Quali sono le indicazioni per l'aggiornamento dei materiali e i requisiti prestazionali per la progettazione leggera delle stecche a ganascia?
La direzione di miglioramento del materiale per la progettazione leggera delle stecche a ganascia èper sostituire l'acciaio al carbonio ordinario con acciaio strutturale ad alta-legatura basso-. I materiali consigliati sono Q460C e Q550D. L'acciaio Q460C ha una resistenza alla trazione maggiore o uguale a 460 MPa, resistenza allo snervamento maggiore o uguale a 345 MPa, allungamento maggiore o uguale al 18% e buone prestazioni di saldatura e plasticità. L'acciaio Q550D ha una resistenza alla trazione maggiore o uguale a 550 MPa, carico di snervamento maggiore o uguale a 470 MPa, allungamento maggiore o uguale al 16%, eccellente resilienza alle basse-temperature ed è adatto per l'uso nelle regioni alpine. I requisiti prestazionali del materiale includono elevata resistenza, elevata tenacità e buona resistenza alla corrosione. L'elevata resistenza può ridurre lo-spessore della sezione trasversale della stecca per ottenere leggerezza; l'elevata tenacità può impedire la frattura fragile della stecca sotto carico d'urto; una buona resistenza alla corrosione può prolungarne la durata in ambienti difficili. Inoltre, le prestazioni di saldatura del materiale devono soddisfare i requisiti di saldatura dei giunti ferroviari e la resistenza del giunto saldato non deve essere inferiore al 90% della resistenza del metallo di base per garantire l'affidabilità della connessione.
Quali sono i punti chiave di adattamento della connessione tra stecche leggere e diversi tipi di rotaie?
I punti chiave di adattamento del collegamento tra stecche leggere e diversi tipi di rotaie sonoregolare la dimensione del foro del bullone e la coppia di serraggio. Quando si collega con binari standard nazionali da 60 kg/m, il diametro del foro del bullone è di 24 mm, la distanza tra i fori è di 140 mm e la coppia di serraggio è controllata a 300-350 N·m per garantire che la stecca e il binario siano fissati strettamente senza spazi vuoti. Quando si collega con le guide EU EN54E1, il diametro del foro del bullone è di 22 mm, la spaziatura dei fori è di 120 mm e la coppia di serraggio è controllata a 250-300 N·m per adattarsi alle dimensioni del giunto delle guide standard EN. Quando si collega con le rotaie AAR136RE nordamericane, il diametro del foro del bullone è di 26 mm, la spaziatura dei fori è di 150 mm e la coppia di serraggio è controllata a 350-400 N·m per soddisfare i requisiti di connessione delle ferrovie a trasporto pesante-. Quando si collega con rotaie a scartamento ridotto del sud-est asiatico-, il diametro del foro del bullone è di 20 mm, la distanza tra i fori è di 100 mm e la coppia di serraggio è controllata a 200-250 N·m per adattarsi alle dimensioni ridotte della sezione trasversale delle rotaie a scartamento ridotto. Per il collegamento devono essere utilizzati bulloni ad alta resistenza realizzati in 40Cr e il precarico deve corrispondere alla coppia di serraggio per garantire che la resistenza del collegamento soddisfi lo standard.
Quali sono i metodi di rilevamento della resistenza e gli standard di accettazione per le stecche a ganascia leggere?
I metodi di rilevamento della resistenza per le stecche a ganascia leggere includonoprova di trazione, prova di flessione e prova di fatica. La prova di trazione utilizza una macchina di prova universale per allungare il campione della stecca fino alla frattura e registra la resistenza alla trazione e la resistenza allo snervamento. La lunghezza del campione è di 50 mm e la velocità di allungamento è di 2 mm/min. Il test di piegatura utilizza una macchina per prove di piegatura a tre-punti con un raggio di piegatura di 50 mm e un angolo di piegatura di 180 gradi e il campione è qualificato se non sono presenti crepe. La prova di fatica utilizza una macchina per prove di fatica ad alta-frequenza per applicare un carico alternato, con il carico massimo pari all'80% della resistenza alla trazione nominale e il numero di cicli pari a 1×10⁷ volte. Il campione è qualificato se non è presente alcuna frattura. Lo standard di accettazione si basa su GB/T 11265-2017, con resistenza alla trazione maggiore o uguale a 460 MPa, resistenza allo snervamento maggiore o uguale a 345 MPa, nessuna crepa nel test di flessione e nessuna frattura nel test di fatica. L'ispezione dell'aspetto non richiede crepe, deformazioni, ruggine e altri difetti sulla superficie e la deviazione dimensionale dei fori dei bulloni è inferiore o uguale a ±0,5 mm. Il rapporto di campionamento per l'ispezione è di 10 campioni per lotto. Se un campione non è qualificato, deve essere effettuato un doppio campionamento. Se il doppio campionamento risulta ancora non qualificato, il lotto di prodotti sarà giudicato non qualificato.