Fishplate Cross-עיצוב חתך וטכנולוגיה לאיזון מתח של מפרק מסילה
מהן חלקי הליבה ודרישות התאמת הממדים של עיצוב -החתך- המיוחד של צלחות דגים?
חלקי התאמת הליבה של עיצוב החתך המיוחד-בצורת- של צלחות הדגים מחולקים לשלושה אזורים: חלק התאמת ראש מסילה, חלק מהידוק רשת מסילה וחלק תומך בבסיס המסילה. הממדים של כל חלק חייבים להיות מתאימים במדויק עם החתך המתאים- של המסילה כדי להבטיח מגע הדוק של החתך המלא עם המסילה. קטע התאמת ראש המסילה הוא אזור המגע בין לוחית הדג לראש המסילה, אשר צריך להיות מתוכנן עם משטח מעוגל מיוחד בצורת - התואם את הקשת של ראש המסילה, עם סטיית קשת משטח מעוקל קטנה או שווה ל-±0.2 מ"מ, ואורך קטע ההתאמה אינו פחות מ-2/3 מאורך ההולכה של ראש המסילה וריכוז העומס המקומי ואחיד של המעקה האנכי. של ראש המסילה. מקטע הידוק קורי המסילה הוא אזור הלחץ הליבה של לוחית הדג, אשר צריך להיות מתוכנן עם מבנה חריץ המותאם לעובי של מסילת המסילה. רוחב החריץ קטן ב-0.1-0.2 מ"מ מעובי רשת המסילה, יוצר הידוק אלסטי לאחר ההרכבה, וסטיית הניצב של קטע ההידוק קטנה או שווה ל-0.1 מ"מ/מ', מה שמבטיח שכוח ההידוק לרוחב פועל על רשת המסילה באופן אחיד. החלק התומך בבסיס המסילה הוא אזור המגע בין לוחית הדג לבסיס המסילה, אשר צריך להיות מתוכנן עם משטח משופע בצורת- מיוחד התואם את השיפוע של בסיס המסילה, עם סטיית שיפוע פני השטח משופע פחות מ-0.5 מעלות או שווה ל-±0.5 מעלות, ושטח המגע של החלק התומך הוא לא פחות מ-1/2 משטח התמיכה האפקטיבית של המסילה והתומכת בבסיס המסילה. בסיס המסילה משקיעת. התאמת הממדים של שלושת חלקי הליבה חייבת לעקוב אחר פרמטרי החתך -של מסילות התקן הלאומיות, בעוד שצלחות הדגים בתקן הבינלאומי חייבות להתאים לממדי החתך- של מסילות התקן הבינלאומיות המקבילות, ומרווח ההתאמה של החתך המלא קטן מ-0.1 מ"מ או שווה ל-0.1 מ"מ כדי להשיג התאמה חלקה בין לוחית הדגים למסילה.
כיצד מותאם עיצוב האורך של צלחות הדגים לדרישות המתח המפרק של מסילות שונות?
עיצוב האורך של צלחות הדגים נקבע באופן שונה בהתאם לדגמי המסילה, סוגי עומס הקו ומהירויות הפעולה, והליבה היא לשנות את אזור מגע הלחץ על ידי התאמת האורך כך שיתאים לגודל הלחץ ולדרישות חלוקת המתח של מפרקי מסילה שונים. מתח המפרק של מסילות מהירות- רגילות בתקן לאומי של 50 ק"ג למטר קטן, ואורך צלחת הדגים המותאם מתוכנן להיות 820 מ"מ. אורך זה יכול להבטיח אזור מגע מתון במפרק, אשר לא רק עומד בהעברת המתח הבסיסית, אלא גם שולט בעלויות החומר, תוך התאמה לעומס הבינוני והנמוך ולתנאי העבודה עם רטט נמוך של קווי-מהירות רגילים. המפרקים של מסילות הובלה כבדות-בתקן לאומי של 60 ק"ג/מ"ר נושאים עומסי משקל סרן גדולים ורעידות חזקות, לכן יש להגדיל את אורך צלחת הדגים ל-1000 מ"מ. האורך המורחב יכול להגדיל את שטח מגע המסילה, להפחית את מתח שטח היחידה ב-20%-25%, לפזר ביעילות את העומס המרוכז שנגרם כתוצאה מהובלה כבדה ולהימנע מריכוז מתח של מפרקים. לחיבורי-מסילה במהירות גבוהה (60 ק"ג/מ"ר ללא נטל) יש דרישות גבוהות במיוחד לחלקות, ואורך צלחת הדג מתוכנן להיות 1250 מ"מ. העיצוב הארוך במיוחד- יכול להפוך את מעבר הלחץ במפרק לעדין יותר, לחסל את מוטציית הלחץ הנגרמת כתוצאה מפגיעת גלגל- במהירות גבוהה, ולהבטיח את החלקות כאשר הרכבת עוברת במהירות גבוהה. האורכי של לוחות הדגים עבור מסילות UIC60 ו-BS113A בתקן בינלאומי מותאמים לחתכי-המסילה ולתנאי העבודה של הקו: אורך לוחית הדגים עבור מסילות הובלה כבדות-UIC60 הוא 1050 מ"מ, וזה עבור מסילות מהירות-רגילות של BS113A הוא 850 מ"מ. בנוסף, עבור חיבורי המסילה בעלי הצורה המיוחדת בקטעי המעבר, צלחות הדגים צריכות לאמץ עיצוב אורך מותאם, המותאם לגודל המותאם בהתאם למאפייני הלחץ של מסילות המעבר, על מנת להבטיח כי מתח המפרק תואם את תנאי העבודה בנקודת המוצא.
באילו היבטים משתקף העיצוב המעבה והמחזק של צלחות דגים לקווי הובלה כבדים-?
עיצוב העיבוי והחיזוק של צלחות דגים לקווי-הובלה כבדים מתמקד בחלקי מתח הליבה, המתבטאים בעיקר בשלושה היבטים: עיבוי של קטע ההידוק של רשת המסילה, חיזוק סביב חורי ברגים ושדרוג חומר כולל, אשר משפרים באופן ממוקד את האנטי-דפורמציה, נגד-יכולות{3} של דגים. חלק ההידוק של רשת המסילה הוא חלק הליבה של לוחית הדג הנושא כוח הידוק לרוחב וכוח גזירה אנכי. העובי של חלק זה גדל מ-16 מ"מ של צלחות דגים רגילות ל-20-22 מ"מ. עיצוב העיבוי יכול לשפר את חוזק הגזירה-, להגדיל את כושר נשיאת הגזירה ביותר מ-30%, להתנגד ביעילות לכוח הגזירה הגדול שנגרם כתוצאה ממשיכה כבדה ולהימנע מעיוות של קטע ההידוק. הפריפריה של חורי הברגים היא אזור מפתח של ריכוז מתח. כאשר עומסי רכבת עוברים, יווצר מתח מורכב-מסביב לחורים, אשר נוטה לסדקים. על ידי הגדלת רדיוס השיפוע של חורי הברגים ותכנון פלטפורמות חיזוק טבעות סביב החורים בצלחת הדגים, ניתן להפחית את הלחץ סביב החורים ב-25%-30% כדי למנוע ריכוז מתח. החומר הכולל משודרג מפלדת Q235 רגילה לפלדת פחמן באיכות 45#-גבוהה, וכמה קווי הובלה כבדים- אפילו משתמשים בפלדת סגסוגת 42CrMo. לאחר שדרוג החומר, חוזק המתיחה של לוחית הדגים גדל מ-375MPa ליותר מ-600MPa, חוזק התפוקה משופר באופן משמעותי, שיכול לשאת את העומס הגדול והרעידות החוזרות ונשנות של קווי הובלה כבדים-, ואורך החיים נגד עייפות מוגדל ליותר מפי 2×10^7. בנוסף, החלק התומך בבסיס המסילה של צלחות דגים כבדות מעובה גם הוא באופן מקומי ב-2 מ"מ כדי לשפר את יכולת התמיכה של בסיס המסילה, למנוע את צניחת בסיס המסילה ועיוות עקב עומסים גדולים, ולחזק באופן מקיף את ביצועי הנושא של צלחות הדגים.
היכן מתרחשים בעיקר ריכוזי המתח של מפרקי מסילה? כיצד לחסל אותם באמצעות אופטימיזציה של צלחת דגים?
ריכוזי המתח של חיבורי המסילה מתרחשים בעיקר בשלושה חלקים: סביב חורי ברגים, מרווחי מפרקי ראשי מסילה ומשטחי הידוק קורי מסילה. חלקים אלה יוצרים ריכוזי מתח עקב העברת עומס בלתי רציף ולחץ מקומי מופרז, אשר ניתן לבטל באופן ממוקד באמצעות אופטימיזציה מבנית של צלחות דגים. הפריפריה של חורי הברגים היא החלק החשוב ביותר בריכוז המתח. כאשר עומסי רכבת עוברים, יווצר מתח מורכב-מסביב לחורים, אשר נוטה לסדקים. על ידי הגדלת רדיוס השיפוע של חורי הברגים ותכנון פלטפורמות חיזוק סביב החורים בצלחת הדגים, ניתן להפחית את הלחץ סביב החורים ב-25%-30% כדי למנוע ריכוז מתח. יש רווח קטן במפרק ראש המסילה עקב שחבור המסילה, ולחץ פגיעה ייווצר כאשר עומסי מסילה- של הגלגלים עוברים דרכם. על ידי אופטימיזציה של מבנה פני השטח המעוגל של מקטע התאמת ראש המסילה של צלחת הדג כדי להשיג מגע הדוק חלק עם ראש המסילה, והוספת שכבת חיץ אלסטית בקטע ההתאמה בו-זמנית, ניתן לספוג את אנרגיית הפגיעה, ולהפחית את מתח ההשפעה במרווח ב-15%-20%. ריכוז מתח מקומי יתרחש על משטח ההידוק של רשת המסילה עקב התאמה לא אחידה. על ידי תכנון מקטע הידוק קורי המסילה של לוחית הדג כמבנה חריץ אלסטי כדי לשפר את מידת ההתאמה לרשת המסילה, ואימוץ פריסת ברגים סימטרית כדי לגרום לכוח ההידוק לפעול על גבי מסילת המסילה בצורה אחידה, ניתן לבטל את הלחץ המקומי על משטח ההידוק ולפזר את הלחץ באופן שווה. בנוסף, על ידי עיצוב קצה צלחת הדג כמעבר קשת במקום הקצה המסורתי ישר זווית, ניתן לבטל את ריכוז מתח המגע בין קצה צלחת הדג למסילה, להפוך את מעבר הלחץ בחלק המפרק עדין יותר, ולבטל באופן מקיף את בעיית ריכוז המתח של מפרק המסילה.
כיצד לווסת את כוח ההידוק לפני-הבורג של לוחות דגים ומפרקי מסילה כדי להשיג איזון מתח?
הוויסות של כוח ההידוק לפני-הבורג של לוחות הדגים ומפרקי המסילה חייב להיות מוגדר במדויק בהתאם לדגמי המסילה, תנאי העבודה של הקו וחלקי המפרק, והבסיס הוא לממש את החלוקה הסבירה של כוח ההידוק הטרום- באמצעותהידוק מוקדם-אחר-שלב-, הפעלת כוח אחיד וכיול דינמי, כך שהלחץ בחלק המפרק מאוזן עם גוף המסילה הראשי. ראשית, בצע הידוק קדם-אחר-שלב-, חלק את כוח ההידוק הקדם- של הבורג לשלוש רמות: הידוק ראשוני, הידוק- מחדש והידוק סופי. כוח ההידוק הראשוני של מסילות בתקן לאומי של 60 ק"ג/מ"ר נשלט ב-80-100N·m, כוח ההידוק מחדש- מוגדל ל-250-300N·m, וכוח ההידוק הסופי מוגדר במדויק ל-400.5N·m.{15} הידוק מוקדם-לשלב- יכול למנוע עיוות של לוחות או מסילות דגים שנגרמו כתוצאה מהפעלת כוח חד-פעמי מוגזם ולהבטיח העברה יציבה של כוח ההידוק מראש. שנית, אמצו שיטת הפעלת כוח סימטרית ואחידה, תוך הידוק הברגים לפי סדר ההפעלת כוח אלכסוני, מהאמצע לשני הקצוות, כך שסטיית כוח ההידוק הקדם-ת של כל בורג קטנה או שווה ל-±5%, מה שמבטיח שכוח ההידוק של לוחית הדג על המסילה אחיד והימנעות מעומס אקסצנטרי של מתח המפרק הנגרם מכוח הידוק מוקדם- לא אחיד. כוונן באופן דינמי את כוח ההידוק הטרום- בהתאם לתנאי העבודה השונים של הקו: הגדל את כוח ההידוק הסופי ל-500-550N·m עבור קווי- הובלה כבדים כדי לשפר את יכולת האנטי-דפורמציה של המפרק; לשלוט בכוח ההידוק הקדם-ב-380-420N·m עבור קווי{13}}מהירים, תוך התחשבות בחלקות המפרק תוך הקפדה על הידוק; הגדר את כוח ההידוק הקדם-ב-350-400N·m עבור קווי מהירות-רגילים, תוך התאמה לתנאי עבודה בעומס בינוני ונמוך. עבור חלקי מפרקים מיוחדים כגון סיבובים ועיקולים, יש להגדיל את כוח ההידוק לפני-ב-10%-15% על בסיס הערך הבסיסי כדי לבטל את הלחץ הנוסף הנגרם מתנאי עבודה מיוחדים. בנוסף, יש צורך לכייל באופן דינמי את כוח ההידוק הקדום של הבורג באופן קבוע: כיול כל 3 חודשים עבור קווי נסיעה כבדים וכל חודש עבור קווים מהירים, ולהשלים בזמן את כוח ההידוק המוקדם המוחלש כדי להבטיח שחלק המפרק שומר על מצב מתח מאוזן לאורך זמן.