Projeto de otimização e tecnologia de correspondência de materiais para a tensão da interface entre suportes de trilhos e travessas
Quais são as principais características de distribuição da tensão de interface entre os coxins inferiores-dos trilhos e os dormentes de concreto?
A tensão de interface entre os coxins inferiores-do trilho e os travessas de concreto mostra uma distribuição característica de "concentração central e atenuação de borda", com a área de tensão do núcleo concentrada na área de contato entre o meio do coxim e diretamente abaixo do trilho. Esta característica é determinada pelas características rígidas dos dormentes de concreto e pelo modo de transmissão das cargas roda-trilhos. A carga do trilho-da roda do trem é transmitida para o meio da almofada-inferior do trilho através do trilho. Os dormentes de concreto apresentam alta rigidez e pequena deformação, não podendo dispersar a carga por sua própria deformação, fazendo com que a carga se concentre na área de contato entre o meio da almofada e o dormente. O valor da tensão na área central é 3-4 vezes maior que a área da borda. Existem também diferenças na distribuição lateral das tensões de interface. A tensão diretamente abaixo da alma do trilho é maior do que fora da cabeceira do trilho, e o desvio de tensão lateral pode chegar a 20% porque a alma do trilho é o principal canal de transmissão de carga e a tensão é mais direta. Ao mesmo tempo, a tensão da interface muda com o aumento da velocidade de operação do trem. Ao operar em alta velocidade, o impacto da carga é aumentado, a amplitude da tensão na área de concentração de tensão aumentará em 15% -20% e a frequência de flutuação da tensão aumentará. Na seção curva da via, a tensão da interface se deslocará para o exterior da curva, e a tensão externa será cerca de 25% maior do que a interna devido à carga excêntrica causada pela força lateral roda-trilho na seção curva. Além disso, a uniformidade da tensão de interface está relacionada com o grau de ajuste da almofada. Mutações de tensão ocorrerão em peças com baixo grau de ajuste, agravando ainda mais a concentração de tensão local, que também é o alvo principal da otimização da tensão de interface.
Qual é o efeito de melhoria da otimização do formulário de contato dos pads under{0}}rail na distribuição de tensão da interface?
A otimização da forma de contato das almofadas sob{0}}trilho é o principal meio para melhorar a distribuição de tensão da interface com travessas, e seus efeitos são refletidos principalmente em três aspectos: dispersão de tensão, enfraquecimento da área de concentração e melhoria da uniformidade de tensão, o que pode efetivamente eliminar a concentração de tensão local na interface. Otimizar a forma de contato plano tradicional da almofada para uma forma de contato de arco com um meio ligeiramente convexo e uma borda gradualmente afinada pode fazer com que a carga centralmente concentrada no meio seja transmitida lentamente para a borda, reduza a tensão da área central em 25% -30% e diminua a diferença de tensão entre a área central e a área da borda. Otimizar a área de contato da almofada e adotar um design de almofada amplo para aumentar a área de contato em 20% pode dispersar ainda mais a carga da interface, reduzir o valor da tensão por unidade de área e evitar que a tensão local exceda o limite de rolamento do dormente. Ao projetar ranhuras de ajuste de rigidez local na almofada para otimizar a distribuição de rigidez, a rigidez é combinada com a distribuição de tensão, o meio com alta tensão tem alta rigidez e a borda com baixa tensão tem baixa rigidez, realizando a transmissão uniforme de tensão e eliminando a concentração de tensão causada por mudanças repentinas de rigidez. Ao mesmo tempo, projetar a borda de contato entre a almofada e o dormente como uma transição de arco com um raio de arco de R8-R10 pode eliminar a concentração de tensão no canto agudo da borda e reduzir o pico de tensão da borda em cerca de 15%. Após a otimização da forma de contato, a uniformidade da tensão da interface é melhorada em mais de 40%, o fenômeno de concentração de tensão local é significativamente melhorado e a vida útil da almofada e do dormente é prolongada.
Quais características principais a fórmula do material dos-coxins sob os trilhos para travessas de madeira deve ter?
Visando as características de travessas de madeira comotextura macia, fácil absorção de umidade e deformação e baixa resistência ao cisalhamento, a fórmula do material dos coxins-de trilhos para travessas de madeira deve ser projetada com características essenciais de amortecimento elástico, resistência-deslizante e ao desgaste, resistência à corrosão e umidade, levando em consideração o ajuste e a capacidade de deformação cooperativa com travessas de madeira. As travessas de madeira têm textura macia, portanto as almofadas precisam de excelente desempenho de amortecimento elástico com módulo de elasticidade controlado em 80-100MPa, que pode dispersar cargas por meio de sua própria deformação, reduzir a tensão local na interface das travessas de madeira e evitar o esmagamento das travessas de madeira. Como as travessas de madeira são propensas à absorção de umidade e deformação, o material da almofada deve ter baixa higroscopicidade com uma taxa de absorção de água menor ou igual a 3% para evitar tensão irregular na interface causada pela expansão higroscópica da almofada, e componentes anti-corrosão e anti{9}}mofo devem ser adicionados para evitar mofo e corrosão das travessas de madeira devido à absorção de umidade da almofada, prolongando assim a vida útil das travessas de madeira. A interface de contato entre a almofada e a travessa de madeira é propensa a escorregar devido à vibração, portanto, a fórmula do material precisa melhorar o desempenho antiderrapante da almofada, com uma dureza Shore controlada em A55-A60, e linhas antiderrapantes são projetadas na superfície da almofada para aumentar o atrito da interface e evitar o desgaste das travessas de madeira causado pelo deslizamento. As travessas de madeira têm baixa resistência ao cisalhamento, portanto, o material da almofada deve ter boa resistência ao cisalhamento maior ou igual a 8 MPa para suportar a força de cisalhamento lateral na interface e evitar carga excêntrica causada pela deformação por cisalhamento da almofada. Além disso, o material da almofada deve ter boa resistência às intempéries, capaz de se adaptar às mudanças de temperatura de -30 graus a 50 graus sem fratura frágil ou amolecimento, garantindo adaptabilidade com travessas de madeira em diferentes ambientes.
Quais são os principais requisitos para a correspondência de materiais entre travessas de plástico e suportes-de trilhos?
Tanto os dormentes de plástico quanto os coxins-do trilho são materiais elásticos, e os principais requisitos para a correspondência de materiais se concentram emcoordenação de rigidez, deformação síncrona e ligação de interfacepara garantir que os dois formem um sistema de coordenação elástica e evitar falhas por tensão de interface causadas por diferenças nas características do material. A coordenação de rigidez é o principal requisito: o módulo de elasticidade das travessas de plástico é de cerca de 200-300MPa, e o módulo de elasticidade das almofadas sob-trilhos deve ser controlado em 100-150MPa, que é 1/2-2/3 daquele das travessas de plástico, formando um gradiente de rigidez razoável para garantir uma transmissão de carga estável da almofada para o dormente sem mudanças repentinas de rigidez. A deformação síncrona é o requisito principal: a deformação nominal da almofada e do dormente plástico deve ser consistente, ambas controladas em 10-15 mm, e as duas deformam-se sincronizadamente sob carga do trem para evitar o descascamento da interface causado pela diferença de deformação e garantir a continuidade do estresse da interface. A ligação da interface é um requisito importante: o material da almofada deve ter boa aderência com o material do dormente plástico com uma resistência de ligação maior ou igual a 2 MPa para evitar deslizamento relativo entre a almofada e o dormente sob carga de vibração, e a camada de ligação deve ter uma certa elasticidade sem afetar a deformação síncrona dos dois. Além disso, os dois materiais devem ter o mesmo desempenho antienvelhecimento com um desvio da taxa de envelhecimento menor ou igual a 5% para garantir que a coordenação de rigidez e deformação ainda possa ser mantida após uso prolongado sem desconexão de desempenho. Ao mesmo tempo, a resistência à temperatura dos materiais deve ser compatível, capaz de manter um desempenho estável dentro da mesma faixa de temperatura, evitando a concentração de tensões na interface causada por diferenças na deformação de temperatura.
Como o projeto de gradiente de rigidez dos coxins inferiores{0}}dos trilhos realiza a coordenação de tensão da interface com os dormentes?
O design de gradiente de rigidez dos-coxins sob o trilho realiza a coordenação de tensão da interface com os dormentes atravéscorrespondência precisa de rigidez e distribuição de tensão de interface e mudança gradual de rigidez ao longo da direção de transmissão de carga, fazendo com que a almofada e o dormente formem um sistema de tensão integrado e melhorando o desempenho geral do rolamento. De acordo com a característica de distribuição dealta tensão no meio e baixa tensão na bordada interface do dormente, a almofada é projetada como uma estrutura gradiente com alta rigidez no meio e baixa rigidez na borda, e o módulo de elasticidade no meio é 30%-40% maior do que na borda, de modo que a área de alta rigidez suporta cargas concentradas e a área de baixa rigidez dispersa as cargas de borda para realizar uma distribuição uniforme de tensão. Ao longo da direção de transmissão de carga, a almofada é projetada como uma estrutura gradiente com rigidez gradualmente decrescente da superfície superior em contato com o trilho até a superfície inferior em contato com o dormente: a superfície superior tem alta rigidez para suportar a carga concentrada do trilho, e a superfície inferior tem baixa rigidez para se adaptar às características de tensão do dormente, de modo que a carga seja transmitida de forma estável do trilho para o dormente sem mutação de tensão. Na seção curva da pista, de acordo com as características da carga excêntrica de tensão de interface, a rigidez do lado externo da curva da almofada é aumentada em 20% -25% enquanto a rigidez do lado interno permanece inalterada, compensando a irregularidade de tensão causada pela carga excêntrica lateral e realizando a coordenação de tensão de interface da seção curva. Ao mesmo tempo, uma área local de alta rigidez é projetada ao redor do furo do parafuso da almofada, com uma rigidez 50% maior que a da área circundante, para suportar a carga local causada pela força de pré-aperto do parafuso e evitar a concentração de tensão ao redor do furo. Através do efeito cooperativo de diferentes áreas de rigidez, o design do gradiente de rigidez mantém a tensão da interface entre a almofada e o dormente uniforme em todos os momentos, elimina a concentração de tensão local, realiza a tensão cooperativa dos dois e melhora a estabilidade da estrutura da via.