Γιατί έχει σημασία η ομοιομορφία της ακαμψίας
Ένας σύνδεσμος πλάκας ψαριού είναι πάντα πιο μαλακός από το σώμα της ράγας: οι δύο πλάκες ψαριών κάμπτονται κάτω από το φορτίο του τροχού, η άρθρωση κολλάει λίγο περισσότερο από την γειτονική ράγα και η μετάβαση στην πλήρη ακαμψία της ράγας δημιουργεί αντίκτυπο σε κάθε πέρασμα. Σε γραμμές υψηλής-ταχύτητας και βαριάς-μεταφοράς, αυτές οι κρούσεις προκαλούν κουρκούτι-του άκρου σιδηροτροχιάς, χαλάρωση του μπουλονιού της πλάκας ψαριού, ζημιά στον στρωτήρα και θόρυβο. Ο βασικός σχεδιαστικός στόχος της ομοιομορφίας ακαμψίας είναι να συγκρατήσει την κατακόρυφη και πλευρική ακαμψία της άρθρωσης εντός περίπου ±10% της ακαμψίας του σώματος της σιδηροτροχιάς, εξαλείφοντας το τράνταγμα οδήγησης. Ακολουθούν δύο προκύπτοντες στόχοι: η απόκλιση καθίζησης της άρθρωσης πρέπει να παραμένει εντός 0,1 mm από την καθίζηση της σιδηροδρομικής γραμμής κάτω από διερχόμενη αμαξοστοιχία και η πλευρική ακαμψία πρέπει να ανταποκρίνεται στην απαίτηση αντι-πλευρικής- μετατόπισης της γραμμής, τουλάχιστον 80 kN/mm σε τροχιά υψηλής{11}}ταχύτητας. Ο σχεδιασμός επαληθεύεται με δυναμική προσομοίωση των δυνάμεων της σιδηροτροχιάς-του τροχού σε όλο το εύρος στροφών λειτουργίας πριν εγκριθεί η άρθρωση.
Σχεδιαστικά μέτρα για πλάκες ψαριών υψηλής-ταχύτητας
Οι πλάκες ψαριών-υψηλής ταχύτητας χρησιμοποιούν σχεδίαση ίσης- αντοχής στην οποία η διατομή-της πλάκας ψαριού ποικίλλει κατά μήκος της ώστε να ακολουθεί τη συμπεριφορά κάμψης της σιδηροτροχιάς. Το πάχος του τεντωμένου τμήματος αυξάνεται σε περίπου 22 mm, που ταιριάζει με το πάχος της κεφαλής της σιδηροτροχιάς, για να αυξηθεί η ακαμψία κάμψης του συνδέσμου. Το σχέδιο του μπουλονιού είναι συμμετρικό, με οκτώ μπουλόνια ομοιόμορφα κατανεμημένα και στις δύο πλευρές της άρθρωσης, έτσι ώστε η δύναμη προ{6}}σφίξεως να απλώνεται ομοιόμορφα και ο συντελεστής συγκέντρωσης τάσης παραμένει χαμηλός. Οι άνω και κάτω επιφάνειες των πιάτων αλέθονται σε τραχύτητα Ra 1,6 ή καλύτερη, κρατώντας το διάκενο προσαρμογής στη ράγα σε 0,05 mm ή λιγότερο και βελτιώνοντας τη μεταφορά φορτίου. Ένα ελαστικό στρώμα μαξιλαριού 3 mm τοποθετείται στην άρθρωση, με ένα μέτρο ελαστικότητας που ταιριάζει με το μέτρο της βάσης της ράγας, για να αντισταθμίσει τη μικρή υπολειπόμενη διαφορά ακαμψίας. Τέλος, τα άκρα της πλάκας είναι κωνικά σε ένα μήκος μετάβασης τουλάχιστον 100 mm, έτσι ώστε η ακαμψία να αλλάζει σταδιακά αντί για ένα βήμα.
Υλικά για βαριά-αντοχή σε κρούση
| Συστατικό | Προσδιορισμός | Σκοπός |
|---|---|---|
| Χάλυβας πλάκας ψαρέματος | U75V υψηλής-κράματος χάλυβας αντοχής, αντοχή σε εφελκυσμό μεγαλύτερη από ή ίση με 980 MPa | Αντιστέκεται στην κρούση μεγάλων βαρέων τρένων |
| Σκλήρυνση πλάκας ψαριού | Ανθρακωμένη και σβησμένη επιφάνεια, σκληρυμένο βάθος μεγαλύτερο ή ίσο με 0,5 mm, σκληρότητα μεγαλύτερη ή ίση με 58 HRC | Αντοχή στη φθορά και την κόπωση της άρθρωσης |
| Μπουλόνια | 12,9-βαθμός υψηλής-αντοχής, ροπή προ-σύσφιξης 800 N·m | Διατηρεί τη σύσφιξη της άρθρωσης υπό βαριές-δόνηση ανάσυρσης |
| Άκρες ράγας | Γείωση, απόκλιση επιπεδότητας Λιγότερο ή ίσο με 0,02 mm | Σφιχτή εφαρμογή με πλάκα ψαριού, χωρίς τοπική συγκέντρωση φορτίου |
Το U75V επιλέγεται επειδή η ελάχιστη αντοχή του σε εφελκυσμό των 980 MPa δίνει στην άρθρωση την ικανότητα να απορροφά την κρούση συρμών 10.000-τόνων χωρίς μόνιμη παραμόρφωση. Η διαδικασία θερμικής επεξεργασίας κατά την παραγωγή πλάκας ψαριού πρέπει να ελέγχεται αυστηρά για να αποφευχθεί η υπερθέρμανση του υλικού και κάθε παρτίδα παραγωγής ελέγχεται σε δείγμα για μηχανικές ιδιότητες πριν από την αποστολή.
Απρόσκοπτη διαδικασία μετασκευής για συνηθισμένες αρθρώσεις
Η μετατροπή ενός συνηθισμένου αρμού πλάκας ψαριού σε συγκολλημένο σύνδεσμο χωρίς ραφή ακολουθεί πέντε βήματα. Αρχικά, αφαιρέστε τις γνήσιες πλάκες ψαριού και τα μπουλόνια και καθαρίστε τη σκουριά και το λάδι από τις ακραίες επιφάνειες της ράγας, ώστε οι επιφάνειες να είναι απαλλαγμένες από ακαθαρσίες. Δεύτερον, προθερμάνετε τον σύνδεσμο για συγκόλληση στους 200 έως 300 μοίρες σε μια ζώνη 100 mm και στις δύο πλευρές, αποτρέποντας τις ψυχρές ρωγμές. Τρίτον, συγκολλήστε την άρθρωση με την αλουμινοθερμική διεργασία χρησιμοποιώντας ταιριαστό βαθμό ροής, ελέγχοντας την ενίσχυση συγκόλλησης στα 0 έως 2 mm έτσι ώστε η αντοχή της συγκόλλησης να ταιριάζει με το σώμα της σιδηροτροχιάς. Τέταρτον, τρίψτε τη συγκόλληση με την επιφάνεια της ράγας σε τραχύτητα Ra 3,2 ή καλύτερη, εξαλείφοντας την κρούση της σιδηροτροχιάς{10}}τροχού. Πέμπτον, τοποθετήστε μια νέα ελαστική πλάκα ψαριού ως βοηθητική ενίσχυση για να αυξήσετε την αντίσταση κόπωσης της μεταγενέστερης άρθρωσης. Μετά τη μετατροπή, η συγκόλληση ελέγχεται υπερηχητικά για να επιβεβαιωθεί ότι δεν έχει ελαττώματα πριν η γραμμή επιστρέψει σε λειτουργία.
Επιθεώρηση και Αντιμετώπιση Βλαβών
Κατά τη λειτουργία, οι αρμοί πλάκας ψαριού επιθεωρούνται σε σταθερό κύκλο. Ο έλεγχος υπερήχων εκτελείται κάθε μήνα για την ανίχνευση ρωγμών στη συγκόλληση ή γύρω από τις οπές των μπουλονιών και οποιαδήποτε ρωγμή 3 mm ή μεγαλύτερη αντιμετωπίζεται αμέσως. Η οπτική επιθεώρηση ελέγχει την παραμόρφωση και τη διάβρωση της πλάκας ψαριού: μια πλάκα ψαριού παραμορφωμένη κατά 2 mm ή περισσότερο ή με σκουριά που καλύπτει το 20% ή περισσότερο της επιφάνειάς της, πρέπει να αντικατασταθεί. Η ροπή του μπουλονιού ελέγχεται εκ νέου ανά τρίμηνο και εάν η ροπή στρέψης έχει μειωθεί κατά 10% ή περισσότερο, τα μπουλόνια σφίγγονται ξανά. Τα μπουλόνια που δεν μπορούν να συγκρατήσουν το πρότυπο μετά το ξανασφίξιμο αντικαθίστανται. Η φθορά της επιφάνειας της ράγας στον σύνδεσμο μετράται τακτικά. Η φθορά βαθύτερη από 1 mm επισκευάζεται με λείανση και αντικαθίστανται οι ράγες που έχουν φθαρεί άσχημα. Για μετασκευασμένους αρμούς χωρίς ραφή, διεξάγονται μεταλλογραφικές δοκιμές ετησίως για να παρατηρηθούν οι αλλαγές στη δομή της συγκόλλησης και να αποτραπεί η υποβάθμιση της αντοχής από τη γήρανση της συγκόλλησης. Ο χειρισμός σφαλμάτων ακολουθεί πάντα την αρχή της προστασίας της κυκλοφορίας πρώτα και της επιδιόρθωσης μετά, έτσι ώστε ένα μικρό ελάττωμα να μην επεκτείνεται ποτέ σε αστοχία γραμμής που βρίσκεται σε εξέλιξη.
Συχνές Ερωτήσεις
Ε1: Πώς μετράται η απόκλιση ακαμψίας μιας άρθρωσης;
Η κατακόρυφη και η πλευρική ακαμψία της άρθρωσης μετρώνται με δοκιμές φόρτωσης σε πίνακα τροχιάς και τα αποτελέσματα συγκρίνονται με την ακαμψία του σώματος της σιδηροτροχιάς. Μια απόκλιση εντός ±10% πληροί τον στόχο ομοιομορφίας.
Ε2: Γιατί χρησιμοποιούνται οκτώ μπουλόνια σε πλάκες υψηλής ταχύτητας-;
Οκτώ μπουλόνια απλώνουν την προ{0}}δύναμη σύσφιξης ομοιόμορφα κατά μήκος της άρθρωσης, μειώνουν τη συγκέντρωση τάσεων σε κάθε τρύπα και κρατούν την πλάκα ψαριού σφιχτά πιεσμένη στη ράγα υπό φόρτιση υψηλής-συχνότητας.
Ε3: Πότε είναι καλύτερη η μετασκευή χωρίς ραφή από την αντικατάσταση της άρθρωσης;
Η μετασκευή επιλέγεται όταν η ίδια η ράγα είναι υγιής και το πρόβλημα είναι η ασυνέχεια της άρθρωσης. Εάν το κουρκούτι-ράγας έχει ήδη μειωθεί το τμήμα, τα άκρα της ράγας θα πρέπει να κοπούν ή να αντικατασταθεί η ράγα πριν από τη συγκόλληση.
Ε4: Ποια είναι η λειτουργία του ελαστικού στρώματος μαξιλαριού στην ένωση;
Το μαξιλάρι 3 mm αντισταθμίζει τη μικρή διαφορά ακαμψίας που απομένει μεταξύ της άρθρωσης και του σώματος της σιδηροτροχιάς, μαλακώνοντας τη μετάβαση και προστατεύοντας τη συγκόλληση από την κόπωση κάμψης.
Ε5: Γιατί γίνονται ετησίως μεταλλογραφικές δοκιμές σε μετασκευασμένες συγκολλήσεις;
Οι συγκολλημένοι σύνδεσμοι παλιώνουν σε λειτουργία: η δομή της συγκόλλησης μπορεί να τραχύνει ή να αναπτύξει μικρο-ελαττώματα. Η ετήσια μεταλλογραφική δειγματοληψία ανιχνεύει αυτές τις αλλαγές νωρίς, έτσι ώστε η άρθρωση να μπορεί να επισκευαστεί ή να αντικατασταθεί πριν η αντοχή πέσει κάτω από την απαίτηση γραμμής.