Ottimizzazione della distribuzione delle sollecitazioni per l'offset dell'asse neutro della sezione trasversale della rotaia-e del carico dinamico della ruota-rotaia
Perché l'asse neutro della sezione trasversale-della rotaia è progettato per spostarsi verso la testa della rotaia invece di trovarsi nel centro geometrico?
Durante la circolazione del treno, la forza di contatto della ruota-della rotaia provoca la deformazione di flessione verso il basso della rotaia: la testata della rotaia è soggetta a sollecitazione di compressione e la base della rotaia a sollecitazione di trazione. Il limite di fatica a trazione dell'acciaio è molto inferiore al limite di fatica a compressione. Se l'asse neutro si trova nel centro geometrico, il picco di tensione di trazione alla base della rotaia supererà di gran lunga lo stress di compressione alla testa della rotaia, causando l'inizio di cricche da fatica alla base della rotaia. Lo spostamento verso la testa della rotaia (del 5%-10% dell'altezza della rotaia) aumenta il modulo di flessione della sezione della base della rotaia, riduce lo stress di trazione di picco e mantiene la sollecitazione di compressione della testa della rotaia entro un intervallo ragionevole, raggiungendo il "bilanciamento della fatica a trazione-compressione"-il principio fondamentale della progettazione della sezione trasversale della rotaia.
Quali sono i requisiti di offset differenziati per l'asse neutro ferroviario su linee con carichi sugli assi diversi?
Per le linee convenzionali (carico per asse inferiore o uguale a 23 t) con carichi piccoli, uno spostamento del 5%-7% dell'altezza della rotaia soddisfa i requisiti di equilibrio delle sollecitazioni. Per le linee di trasporto pesante-(carico per asse maggiore o uguale a 30 t) con sollecitazione di trazione della base della rotaia estremamente elevata, l'offset viene aumentato all'8%-10% per migliorare ulteriormente il modulo della sezione della base della rotaia e sopprimere la crescita della sollecitazione di trazione. Per le linee ad alta-velocità (velocità maggiore o uguale a 350 km/h), nonostante i piccoli carichi sugli assi, l'elevata frequenza di carico dinamico richiede uno sfasamento del 6%-8% per lo stress di bilanciamento garantendo al tempo stesso la rigidità complessiva della rotaia, evitando un'insufficiente rigidità della testa della rotaia e una compromessa stabilità del contatto ruota-rotaia causata da un eccessivo sfasamento.
Quali tipiche malattie da fatica ferroviaria sono causate da un irragionevole design con offset dell'asse neutro?
Un offset insufficiente porta a un'eccessiva sollecitazione di trazione della base della rotaia, che si innescacrepe nel basamento della rotaiache iniziano dal bordo della base della rotaia e si propagano verso l'anima della rotaia, provocandone infine la frattura. Un offset eccessivo concentra un'eccessiva sollecitazione di compressione sulla testata della rotaia, provocandoflusso plasticosulla superficie di scorrimento (formando rigonfiamenti e ondulazioni), e la concentrazione delle sollecitazioni di trazione sull'anima superiore della rotaia, innescandosicrepe nella rete orizzontale delle rotaie. Entrambi gli scenari rompono il bilancio della fatica della rotaia, riducendo drasticamente la durata di servizio e aumentando i costi di manutenzione.
In che modo i progetti di offset dell'asse neutro delle rotaie standard internazionali (ad esempio, UIC 60, AREMA 136RE) differiscono dalle rotaie standard cinesi?
La rotaia UIC 60 ha un offset dell'asse neutro del 42% dell'altezza della rotaia, leggermente inferiore alla rotaia standard cinese da 60 kg/m (45%), poiché si adatta ai treni europei con carichi sugli assi bassi e diametri delle ruote di grandi dimensioni, che richiedono uno stress di trazione inferiore della base della rotaia. La rotaia AREMA 136RE, progettata per il trasporto pesante, ha un offset del 48% dell'altezza della rotaia-superando di gran lunga la rotaia standard cinese da 75 kg/m-adattandosi ai treni pesanti del Nord America-con carichi per asse ultra-grandi (maggiori o uguali a 35 t) e concentrandosi sul miglioramento delle prestazioni di trazione della base ferroviaria. Queste differenze derivano dai parametri del treno e dalle condizioni della linea nelle diverse regioni, che richiedono una stretta corrispondenza con gli standard di carico del mercato di riferimento durante la progettazione.
Come garantire la precisione dell'offset dell'asse neutro durante la produzione di laminazione ferroviaria?
Il nucleo sta dentroprogettazione del passaggio e controllo dello spazio tra rulli. Un sistema di passaggio ferroviario dedicato è progettato per controllare con precisione le dimensioni di ciascuna parte trasversale-della sezione trasversale regolando il rapporto di laminazione della testa della rotaia, dell'anima e della base. Nella fase di laminazione di finitura, un dispositivo di regolazione della distanza tra i rulli CNC viene utilizzato per monitorare in tempo reale-le dimensioni della sezione trasversale-della rotaia; se la deviazione dello spessore della base della rotaia supera ±0,3 mm, la distanza tra i rulli viene regolata immediatamente per garantire che l'offset dell'asse neutro sia entro ±1% del valore di progetto. Dopo la produzione, ogni lotto di rotaie viene sottoposto a scansione trasversale-in sezione per tracciare la curva di posizione dell'asse neutro.-È severamente vietato lasciare la fabbrica ai prodotti non-conformi.