עיצוב פרופיל ראש המסילה והתאמת מגע-הגלגלים עבור מסילות סטנדרטיות GB/T ו-EN
מה ההבדל במתח המגע של הגלגלים- בין שיפוע ראש המסילה של מסילות GB ב-1:20 לבין השיפוע של 1:40 של מסילות סטנדרטיות חיצוניות?
לשיפוע ראש המסילה 1:20 של מסילות GB יש נקודת מגע פנימית יותר, עם שטח מגע- של גלגל קטן ב-15% ומקדם ריכוז מתח גבוה יותר, וכתוצאה מכך מתח מגע של 1200-1500MPa. השיפוע של 1:40 של מסילות סטנדרטיות חיצוניות מעביר את נקודת המגע למרכז ראש המסילה, מגדיל את שטח המגע ב-20% ומפחית את הלחץ ל-900-1100MPa. כאשר מהירות הרכבת עולה על 250 קמ"ש, השיפוע של 1:40 יכול להפחית את מתח המגע ביותר מ-20%, ולמעשה להפחית את התרוקנות ראש המסילה. למדרון 1:20 יש עמידות טובה יותר בפני שחיקה עבור קווים במהירות רגילה, עם שחיקה אחידה יותר של ראש המסילה בשימוש ארוך טווח. לכן, יש לבחור את שני המדרונות בהתאם לדרגת מהירות הקו.
מדוע קווי-מהירות מעדיפים את פרופיל ראש המסילה ב-1:40 של מסילות סטנדרטיות חיצוניות על פני פרופיל GB?
לקווי-מהירויות גבוהות יש תדירות מגע עם מסילה- גבוהה. פרופיל 1:40 יכול לפזר את נקודות המגע של המסילה-בגלגל בצורה שווה יותר, תוך הימנעות מריכוז מתח מקומי. פרופיל ה-1:20 ג'יגה-בייט גורם בקלות להסטת נקודת מגע במהירויות גבוהות, מה שמוביל לשחיקה מוגזמת בצד אחד של ראש המסילה ויצירת "בלאי לא אחיד". לפרופיל 1:40 יש רדיוס קשת ראש מסילה גדול יותר, שיכול לחסן את פגיעת המסילה-במהירות גבוהה- ולהפחית את רעש המסילה של-הגלגלים ב-3-5dB. יחד עם זאת, לפרופיל זה יש התאמה טובה יותר לגלגלים{18}}מהירים, מה שמאריך את חיי השירות של צמד המסילות של-הגלגלים ביותר מ-30%, המהווה בסיס בחירת הליבה לקווים מהירים.
איזו השפעה תהיה לסטיית פרופיל ראש המסילה העולה על 0.5 מ"מ על חיי השירות של המסילה?
סטייה של פרופיל ראש המסילה של 0.5 מ"מ תשנה את מיקום מגע הגלגל-, וכתוצאה מכך חלוקת מתח לא אחידה על ראש המסילה. הצד הסטייה של ראש המסילה יחווה בלאי יתר, עם עלייה של 25% בשיעור הבלאי, וקל להיווצר סדקים מיקרו-. סטייה ארוכת טווח-תגרום למחלות כמו "התמוטטות ראש המסילה" או "התפוררות", ותקצר את חיי השירות של המסילה ביותר מ-40%. בנוסף, סטיית הפרופיל תשנה את כוח המסילה הצדי-, ותחריף את תנודת המדד ותגדיל את עלויות תחזוקת הקו. לכן, יש לשלוט בקפדנות על סבילות הפרופיל כאשר המסילה עוזבת את המפעל, ויש לשלוט על הסטייה בתוך ±0.2 מ"מ.
כיצד לשחזר את ביצועי התאמת המסילה של-הגלגלים של מסילות סטנדרטיות חיצוניות באמצעות שחיקה של פרופיל?
כאשר למסילה הסטנדרטית החיצונית יש סטיית פרופיל לאחר השירות, ניתן לטחון אותה עם מכונת טחינת פרופילים מיוחדת. במהלך ההשחזה, יש להשתמש בשיפוע ראש המסילה בגובה 1:40 כמדד, ולהסיר את שכבת הסטייה בהדרגה, כאשר כמות השחזה נשלטת על 0.3-0.5 מ"מ. לאחר השחזה, יש לזהות את אורך קשת המגע כדי להבטיח עקביות עם הפרופיל הסטנדרטי. מסילת הקרקע יכולה לשחזר יותר מ-80% מהביצועים הראשוניים, ומתח המגע מופחת ב-15%. עבור מסילות עם סטייה העולה על 1 מ"מ, השחזה אינה מומלצת, והחלפה ישירה יכולה למנוע סכנות בטיחותיות לאחר מכן.
מהו מנגנון ההשפעה של עיצובי מדרון ראשי מסילה שונים על חיי העייפות של ראש המסילה?
מקדם ריכוז המתח של שיפוע ראש המסילה 1:20 הוא 1.8, ושל שיפוע 1:40 הוא 1.5. ככל שגורם ריכוז המתח נמוך יותר, כך חיי העייפות ארוכים יותר. לפרופיל 1:40 יש מעבר קשת חלק יותר של ראש המסילה, עם חלוקת מתח אחידה יותר, מה שיכול להפחית את ההסתברות ליצירת סדקי עייפות ב-40%. במהירויות גבוהות, ראש המסילה בפרופיל 1:20 יפיק במהירות מיקרו-סדקים עקב ריכוז מתח, וקצב צמיחת הסדקים כפול מזה של פרופיל 1:40. תדירות הטעינה של קווי מהירות- רגילים נמוכה, כך שחיי העייפות של פרופיל 1:20 יכולים לעמוד בדרישות השימוש. עם זאת, קווים מהירים- חייבים לאמץ את הפרופיל 1:40 כדי להבטיח את השירות היציב לטווח ארוך של המסילה.