Progettazione di ottimizzazione delle sollecitazioni delle piastre portanti e tecnologia di adattamento dinamico dei cuscinetti-per linee di carico-pesanti
Quali sono le caratteristiche di sollecitazione e le forme di cedimento delle piastre di pressione dei cingoli nelle linee di trasporto pesante-?
Le caratteristiche di sollecitazione delle piastre di pressione dei cingoli nelle linee di trasporto pesante-si manifestano principalmente come carichi laterali alternati ad alta-frequenza, concentrazione locale di sollecitazioni e sovrapposizione dinamica dell'impatto. Quando il treno passa, la vibrazione laterale della rotaia viene trasmessa allo spingidisco, formando un carico alternato con una frequenza di 10-50 Hz, che potrebbe causare danni da fatica allo spingidisco. Le parti di concentrazione delle sollecitazioni della piastra di pressione si trovano principalmente nelle parti piegate e attorno ai fori dei bulloni, con un fattore di concentrazione delle sollecitazioni superiore a 2,8, molto superiore al livello di sollecitazione del corpo della piastra di pressione, che è l'area principale in cui iniziano le crepe. La sovrapposizione dinamica dell'impatto è una caratteristica tipica delle linee di trasporto pesante-. Quando passa un treno con un carico per asse pari o superiore a 30 tonnellate, genererà un carico d'urto istantaneo sullo spingidisco, con un valore di picco superiore a 3 volte il carico statico, aggravando la deformazione plastica dello spingidisco. Le forme di cedimento delle piastre di pressione dei binari nelle linee di trasporto pesante comprendono principalmente tre tipi: frattura per fatica nelle parti piegate, deformazione da usura attorno ai fori dei bulloni e deformazione plastica complessiva della piastra di pressione. La frattura per fatica si verifica principalmente 1-2 anni dopo la messa in servizio della piastra di pressione, con crepe che si estendono dalle parti piegate al corpo; la deformazione da usura attorno ai fori dei bulloni è causata dallo scorrimento relativo tra la piastra di pressione e i bulloni e quando la quantità di usura supera i 2 mm, l'effetto di fissaggio sarà ridotto; la deformazione plastica complessiva si manifesta come la separazione della superficie premente dello spingidisco dal lato della rotaia, che non può limitare lo spostamento laterale della rotaia e minaccia direttamente la sicurezza di guida.
Qual è lo schema di progettazione principale per l'ottimizzazione delle sollecitazioni della struttura della piastra di pressione del binario?
Lo schema di progettazione principale per l'ottimizzazione delle sollecitazioni della struttura delle piastre di pressione del binario è la progettazione della dispersione delle sollecitazioni, la corrispondenza della sezione trasversale- variabile e l'ampliamento dell'area di contatto. Il design della dispersione delle sollecitazioni modifica la piegatura ad angolo retto della piastra di pressione in una transizione ad arco di R15-R20 mm, riducendo il fattore di concentrazione delle sollecitazioni nella parte piegata da 2,8 a meno di 1,3 ed eliminando la fonte di concentrazione delle sollecitazioni. La corrispondenza variabile della sezione trasversale-regola lo spessore della sezione trasversale-in base alla distribuzione delle sollecitazioni della piastra di pressione. Nelle aree di concentrazione delle sollecitazioni, come le parti piegate e attorno ai fori dei bulloni, lo spessore della sezione trasversale-è aumentato da 12 mm a 18 mm per migliorare la capacità di carico-portante; nelle aree diritte-a bassa sollecitazione, lo spessore della sezione trasversale-è ridotto da 12 mm a 8 mm per ottenere un design leggero garantendo allo stesso tempo una distribuzione uniforme delle sollecitazioni. Il design dell'area di contatto crescente modifica la modalità di contatto tra la piastra di pressione e la rotaia da contatto di linea a contatto di superficie. La superficie di pressione della piastra di pressione adotta un design ad arco, con un grado di adattamento maggiore o uguale al 90% con il lato della guida, riducendo lo stress da contatto ed evitando l'usura locale. Inoltre, ottimizza la disposizione dei fori dei bulloni della piastra di pressione, cambia la disposizione dei bulloni a fila singola in una disposizione simmetrica a fila doppia, regola la spaziatura dei bulloni da 150 mm a 200 mm, in modo che il carico sia distribuito uniformemente sui due bulloni, riducendo il carico di sollecitazione di un singolo bullone. Una volta completata l'ottimizzazione strutturale, è necessaria l'analisi di simulazione degli elementi finiti per verificare, simulando il carico d'impatto dei treni a trasporto pesante per garantire che il valore di sollecitazione di ciascuna parte della piastra di pressione sia inferiore al limite di fatica del materiale.
Quali sono le misure di miglioramento delle prestazioni dei materiali per le piastre di pressione nelle linee di trasporto pesante-?
Le misure di miglioramento delle prestazioni dei materiali per le piastre di pressione nelle linee di trasporto pesante-si concentrano su tre aspetti: materiale della matrice ad alta-resistenza, trattamento di rinforzo superficiale e modificazione anti-fatica. Il materiale della matrice adotta l'acciaio Q460 ad alta-bassolegato-al posto del tradizionale acciaio Q235. Il carico di snervamento dell'acciaio Q460 è maggiore o uguale a 460 MPa e la resistenza alla trazione è maggiore o uguale a 550 MPa, che è più del doppio di quella dell'acciaio Q235, con eccellente resistenza alla deformazione plastica. Il trattamento di rinforzo superficiale adotta un processo composito di tempra laser + pallinatura. Le parti chiave come le parti piegabili e attorno ai fori dei bulloni della piastra di pressione sono soggette a tempra laser, con una profondità di tempra controllata a 1,5-2 mm e la durezza superficiale può raggiungere HRC50-55, migliorando la resistenza all'usura superficiale e alla fatica; dopo la tempra, viene eseguita la pallinatura per formare uno strato di sollecitazione di compressione residua con uno spessore di 0,2-0,3 mm sulla superficie, con un valore di sollecitazione di compressione residua fino a -300 MPa, compensando l'effetto della sollecitazione di trazione alternata e ritardando l'inizio delle cricche da fatica. La modifica anti-fatica si ottiene attraverso il trattamento termico di tempra e rinvenimento, adottando un processo di tempra + rinvenimento ad alta temperatura, con una temperatura di tempra di 880-900 gradi e una temperatura di rinvenimento di 600-620 gradi, in modo che il materiale ottenga una struttura di sorbite temperata con una resistenza all'impatto maggiore o uguale a 50J (-20 gradi), migliorando notevolmente la resistenza all'impatto dinamico del materiale. Per le piastre di pressione nelle linee di trasporto pesante in ambienti corrosivi, sulla superficie viene spruzzato un rivestimento in fluorocarburo con uno spessore di 30-40μm, che ha un'eccellente resistenza agli agenti atmosferici e alla corrosione, e il grado di adesione del rivestimento è maggiore o uguale a 1, garantendo l'assenza di perdite durante il servizio a lungo termine.
Quali sono i punti chiave della progettazione collaborativa dell'adattamento tra piastre di pressione, rotaie e bulloni?
La progettazione collaborativa dell'adattamento tra piastre di pressione del binario, rotaie e bulloni deve raggiungere tre obiettivi: coordinazione delle sollecitazioni, corrispondenza delle dimensioni e compatibilità con la corrosione. In termini di coordinazione delle sollecitazioni, la rigidità della piastra di pressione deve corrispondere alla rigidità della rotaia. La rigidità della piastra di pressione per le linee di trasporto pesante- è controllata a 120-150 kN/mm per garantire che la piastra di pressione e la rotaia si deformino in modo sincrono sotto il carico d'impatto del treno, evitando la concentrazione di sollecitazioni causata dalle differenze di rigidità. In termini di adattamento delle dimensioni, l'arco della superficie di pressione dello spingidisco deve essere coerente con l'arco del lato della rotaia. L'arco della piastra di pressione adattata alle rotaie standard nazionali è R130mm e l'arco delle rotaie standard straniere deve essere regolato secondo gli standard corrispondenti; il diametro del foro del bullone della piastra di pressione deve formare una transizione adatta al diametro del bullone, con uno spazio di adattamento controllato a 0,05-0,1 mm per evitare guasti alla trasmissione del carico causati da spazi eccessivi. In termini di compatibilità alla corrosione, i rivestimenti superficiali della piastra di pressione, della guida e del bullone dovrebbero adottare materiali con lo stesso potenziale, come il rivestimento Dacromet, per evitare la corrosione elettrochimica causata da differenze di potenziale; Sulla superficie di contatto tra spingidisco e rail è posta una guarnizione isolante dello spessore di 2 mm, che non solo può tamponare le vibrazioni, ma anche prevenire la corrosione causata dal contatto diretto tra i due metalli. La progettazione collaborativa dell'adattamento deve considerare anche il processo di installazione. La coppia di installazione della piastra di pressione deve corrispondere al grado di coppia del bullone. La coppia di installazione della piastra di pressione per le linee di trasporto pesante è controllata a 800-900 N·m per garantire che la forza di pressione della piastra di pressione sulla rotaia sia mantenuta stabilmente a 25-30 kN, ottenendo un vincolo affidabile.
Quali sono gli indicatori dei test delle prestazioni e gli standard di accettazione per le piastre di pressione nelle linee di trasporto pesante-?
Gli indicatori dei test di prestazione delle piastre di pressione nelle linee di trasporto pesante-comprendono tre categorie: indicatori di prestazione meccanica, indicatori di prestazione di fatica e indicatori di adattamento dell'installazione. Gli indicatori di prestazione meccanica testano la resistenza allo snervamento, la resistenza alla trazione e la resistenza agli urti del materiale. Il carico di snervamento delle piastre di pressione in acciaio Q460 è maggiore o uguale a 460 MPa, resistenza alla trazione maggiore o uguale a 550 MPa e -resistenza all'urto di 20 gradi maggiore o uguale a 50J; la durezza superficiale viene testata utilizzando un durometro Rockwell e la durezza delle parti temprate è maggiore o uguale a HRC50. Gli indicatori di prestazione a fatica vengono testati attraverso un banco prova a fatica, applicando un carico alternato con una frequenza di 30 Hz e un'ampiezza di carico di 20-30 kN. La piastra di pressione deve superare 2 milioni di cicli di carico senza crepe e la resistenza alla fatica è più del doppio di quella delle piastre di pressione tradizionali. Gli indicatori di adattamento all'installazione verificano la precisione dimensionale e l'adattamento all'installazione della piastra di pressione. La deviazione dello spessore della piastra di pressione è inferiore o uguale a ±0,5 mm, la deviazione della larghezza è inferiore o uguale a ±1 mm; il grado di adattamento con la rotaia maggiore o uguale al 90% e la deviazione della verticalità della piastra di pressione dopo l'installazione minore o uguale a 1 grado; la deviazione del grado di posizione del foro del bullone è inferiore o uguale a ±0,5 mm per garantire un'installazione accurata del bullone. Lo standard di accettazione prevede che tutti gli indicatori di test soddisfino gli standard e che il tasso di qualificazione dello stesso lotto di piastre di pressione sia maggiore o uguale al 99%; le piastre di pressione installate devono essere sottoposte a test di carico in-sito e, quando passano treni pesanti-, la sollecitazione massima della piastra di pressione è inferiore o uguale alla sollecitazione consentita del materiale; il tasso di danno annuale durante il servizio Inferiore o uguale allo 0,5%, soddisfacendo i requisiti operativi a lungo termine delle linee di trasporto pesante. Le piastre di pressione non qualificate devono essere completamente rottamate ed è severamente vietato entrare nel cantiere.