Γιατί η σκληρότητα του μαξιλαριού ελέγχει την απόσβεση κραδασμών
Το μαξιλαράκι σιδηροτροχιάς είναι το ελαστικό στοιχείο μεταξύ του ποδιού της ράγας και του στρωτήρα. Κάτω από έναν διερχόμενο τροχό συμπιέζεται και μέρος της ενέργειας κατακόρυφου φορτίου διαχέεται μέσα στο ελαστομερές ως θερμότητα. Δύο ιδιότητες του υλικού καθορίζουν πόση ενέργεια χάνεται: ο συντελεστής ελαστικότητας, ο οποίος καθορίζει πόσο εκτρέπεται το επίθεμα υπό το φορτίο, και η εσωτερική απόσβεση του ελαστομερούς, το οποίο μετατρέπει τη μηχανική ενέργεια σε θερμότητα. Η σκληρότητα Shore A είναι το πρακτικό μέτρο δαπέδου-του συντελεστή ελαστικότητας: χαμηλότερη σκληρότητα σημαίνει χαμηλότερο συντελεστή, μεγαλύτερη απόκλιση κάτω από το ίδιο φορτίο τροχού και περισσότερη ενέργεια δόνησης που απορροφάται πριν φτάσει στον ύπνο. Το αντίτιμο-είναι ότι ένα πιο μαλακό μαξιλαράκι επιτρέπει επίσης περισσότερη καθίζηση σιδηροτροχιών, επομένως η σκληρότητα είναι πάντα ένας συμβιβασμός μεταξύ της μείωσης των κραδασμών και της σταθερότητας της γεωμετρίας της τροχιάς.
Η ποσοτική σχέση μεταξύ σκληρότητας και απόσβεσης
| Εύρος σκληρότητας Shore A | Κατακόρυφη μείωση κραδασμών | Τυπική εφαρμογή |
|---|---|---|
| 40-50 | Πάνω από 30% έναντι των τυπικών μαξιλαριών | Αστική σιδηροδρομική διέλευση μέσω κατοικημένων περιοχών |
| 60-70 | Ισορροπημένη απόσβεση με έλεγχο καθίζησης | Σιδηρόδρομοι υψηλής-ταχύτητας και κύριας-γραμμής |
| Κάτω από 40 | Υψηλή απόσβεση αλλά υπερβολικός κίνδυνος παραμόρφωσης | Αποφεύγω; η γραμμική σχέση καταρρέει |
| Πάνω από 80 | Χαμηλή απόσβεση, άκαμπτη στήριξη | Βιομηχανική τροχιά-με μεγάλο φορτίο όπου η διευθέτηση είναι κρίσιμη |
Εντός της περιοχής Shore A 40-80, η σχέση μεταξύ σκληρότητας και μείωσης κραδασμών είναι περίπου γραμμική: μια μείωση 5 μοιρών στη σκληρότητα αυξάνει τη μείωση της κάθετης δόνησης κατά περίπου 8%. Η γραμμικότητα υπάρχει επειδή, σε αυτό το εύρος, το ελαστομερές παραμορφώνεται με σταθερό, αναπαραγώγιμο τρόπο και η συνεισφορά απόσβεσης ακολουθεί την απόκλιση. Κάτω από το 40 Shore A το μαξιλαράκι γίνεται επιρρεπές σε υπερβολική παραμόρφωση και πάνω από το 80 συμπεριφέρεται σχεδόν άκαμπτα. και στις δύο ζώνες δεν ισχύει πλέον η απλή σχέση.
Εφαρμογή-Επιλογή ειδικής σκληρότητας
Οι-σιδηρόδρομοι υψηλής ταχύτητας χρησιμοποιούν τακάκια περίπου 60-70 Shore A, που είναι η βέλτιστη ισορροπία μεταξύ της απορρόφησης κραδασμών και της ομαλότητας της τροχιάς. Τα μαλακότερα τακάκια κάτω από το 60 θα καθιζάνουν υπερβολικά κάτω από το φορτίο, δημιουργώντας ανωμαλίες κάθετης τροχιάς που προκαλούν προβλήματα οδήγησης σε υψηλή ταχύτητα. τα μαξιλαράκια 60-70 ελέγχου σιδηροτροχιάς σε απόσταση περίπου 2 mm, ενώ απορροφούν τους κραδασμούς των τρένων υψηλής ταχύτητας και η αντίστασή τους στη μόνιμη συμπίεση διατηρεί την ελαστικότητα σταθερή για τη μεγάλη διάρκεια ζωής.
Η αστική σιδηροδρομική συγκοινωνία χρησιμοποιεί επιθέματα απόσβεσης κραδασμών-περίπου 40-50 Shore A. Οι γραμμές διασχίζουν κατοικημένες περιοχές όπου τα όρια θορύβου και κραδασμών είναι αυστηρά και η χαμηλή σκληρότητα αυξάνει τη μείωση των κραδασμών κατά περισσότερο από 30%, μειώνοντας τη μετάδοση θορύβου χαμηλής{{6} συχνότητας σε σήραγγες και σήραγγες. Αυτό είναι εφικτό επειδή τα φορτία αξόνων του μετρό είναι σχετικά ελαφριά, επομένως το μαλακότερο υπόθεμα δεν συμπιέζεται υπερβολικά-και τα μαξιλαράκια είναι συνήθως σύνθετες κατασκευές που προσθέτουν αντοχή στη φθορά στην ελαστικότητα που απαιτείται από τη λειτουργία υψηλής πυκνότητας.
Η γήρανση και η σκληρότητα μετατόπιση στην υπηρεσία
Κατά τη λειτουργία, τα τακάκια εκτίθενται σε συνεχές φορτίο, κύκλους θερμοκρασίας και γήρανση και η σκληρότητα Shore τους αυξάνεται σταδιακά, συνήθως κατά 1-2 βαθμούς ετησίως. Υψηλότερη σκληρότητα σημαίνει χαμηλότερη ελαστικότητα, λιγότερη παραμόρφωση και λιγότερη απορρόφηση κραδασμών. Μετά από πέντε χρόνια η σκληρότητα μπορεί να είναι 5-10 μοίρες πάνω από την τιμή σχεδιασμού και η κατακόρυφη μείωση κραδασμών πέφτει κατά 10-20%. Ταυτόχρονα, το πιο άκαμπτο μαξιλαράκι μεταφέρει περισσότερη πρόσκρουση στη ράγα του τροχού στον κρεβατοκάμαρα και στο κρεβάτι της τροχιάς, επιταχύνοντας τη γήρανση αυτών των εξαρτημάτων. Όταν η μετρούμενη σκληρότητα υπερβαίνει την τιμή σχεδιασμού κατά περισσότερο από 15%, το μαξιλαράκι πρέπει να αντικατασταθεί για να αποκατασταθεί η απόδοση δόνησης της τροχιάς.
Σε-Δοκιμή σκληρότητας και αποδοχή ιστότοπου
Η ταχύτερη μέθοδος πεδίου είναι ένας φορητός ελεγκτής σκληρότητας Shore A. Η εσοχή πιέζεται κατακόρυφα σε μια επίπεδη επιφάνεια του μαξιλαριού, δοκιμάζονται τρία διαφορετικά σημεία σε κάθε μαξιλαράκι και ως αποτέλεσμα λαμβάνεται ο μέσος όρος. Εάν η απόκλιση από τη σχεδιαστική σκληρότητα είναι εντός ±5 μοιρών, το επίθεμα πληροί τις απαιτήσεις σέρβις. Μια απόκλιση μεγαλύτερη από 5 μοίρες πάνω από την τιμή σχεδιασμού υποδηλώνει γήρανση και σκλήρυνση με μειωμένη απόσβεση. μια απόκλιση μεγαλύτερη από 5 μοίρες παρακάτω υποδηλώνει πρόβλημα ποιότητας και κίνδυνο υπερβολικής παραμόρφωσης. Για τα μαξιλαράκια που δεν μπορούν να προσεγγιστούν άμεσα, η καθίζηση της ράγας είναι ένας χρήσιμος έμμεσος δείκτης: η υπερβολική καθίζηση υποδηλώνει ότι το επίθεμα είναι πολύ μαλακό και πολύ χαμηλή καθίζηση ότι το μαξιλαράκι έχει σκληρύνει.
Συνήθεις παρανοήσεις
Το μαλακότερο δεν είναι πάντα καλύτερο. κάτω από περίπου 40 Shore A το μαξιλαράκι παραμορφώνεται υπερβολικά, η γεωμετρία του ίχνους υποφέρει και η σχέση απόσβεσης γραμμικής σκληρότητας-δεν ισχύει πλέον.
Η σκληρότητα από μόνη της δεν περιγράφει ένα μαξιλάρι. η σύνθετη δομή και το στρώμα φθοράς καθορίζουν πόσο καιρό το επίθεμα διατηρεί τις ιδιότητες απόσβεσης του.
Μια ανάγνωση σκληρότητας δεν είναι αρκετή. Απαιτούνται τρεις βαθμοί ανά επίθεμα και μια καθορισμένη επιφάνεια δοκιμής, διαφορετικά το αποτέλεσμα δεν μπορεί να επαναληφθεί.
Η μετατόπιση σκληρότητας δεν είναι ελάττωμα σε ένα καλό μαξιλάρι. Είναι μια φυσική διαδικασία γήρανσης που πρέπει να αντιμετωπιστεί με όριο αντικατάστασης, σε αυτήν την περίπτωση 15% πάνω από την τιμή σχεδιασμού.
FAQ
Ε1: Πόσο αυξάνει τη μείωση των κραδασμών μια μείωση σκληρότητας 5 μοιρών;
Στην περιοχή Shore A 40-80, μια μείωση 5 μοιρών αυξάνει τη μείωση της κάθετης δόνησης κατά περίπου 8%, επειδή ο χαμηλότερος συντελεστής ελαστικότητας επιτρέπει μεγαλύτερη παραμόρφωση και περισσότερη απορρόφηση ενέργειας. Η σχέση είναι γραμμική μόνο εντός αυτού του εύρους.
Ε2: Γιατί οι σιδηρόδρομοι-υψηλής ταχύτητας χρησιμοποιούν μαξιλαράκια 60-70 Shore A αντί για πιο μαλακά;
Τα μαλακότερα μαξιλαράκια κάτω από το 60 Shore A επιτρέπουν την υπερβολική καθίζηση σιδηροτροχιών, η οποία καταστρέφει την κατακόρυφη ομαλότητα που απαιτεί-η λειτουργία υψηλής ταχύτητας. Τα μαξιλαράκια των 60-70 παρέχουν αρκετή ελαστικότητα για απορρόφηση κραδασμών ενώ συγκρατούν την καθίζηση εντός περίπου 2 mm και ανθίστανται στη μόνιμη συμπίεση κατά τη διάρκεια της μεγάλης διάρκειας ζωής.
Ε3: Ποια είναι η τυπική σκληρότητα για τα επιθέματα απόσβεσης κραδασμών-στην αστική σιδηροτροχιά;
Περίπου 40-50 Shore A. Αυτός ο σχεδιασμός χαμηλής-σκληρότητας και υψηλής-ελαστικότητας αυξάνει τη μείωση των κάθετων κραδασμών κατά περισσότερο από 30%, κάτι που απαιτείται όταν οι γραμμές διέρχονται από κατοικημένες περιοχές. Λειτουργεί επειδή τα φορτία των αξόνων του μετρό είναι αρκετά ελαφριά ώστε να μην συμπιέζεται υπερβολικά το μαξιλάρι.
Ε4: Πώς αλλάζει η σκληρότητα του μαξιλαριού στην υπηρεσία;
Η σκληρότητα αυξάνεται σταδιακά, συνήθως 1-2 βαθμούς το χρόνο, λόγω φορτίου, θερμοκρασίας και γήρανσης. Μετά από πέντε χρόνια μπορεί να είναι 5-10 βαθμούς υψηλότερη και η μείωση των κραδασμών πέφτει κατά 10-20%. Όταν η σκληρότητα υπερβαίνει την τιμή σχεδιασμού κατά περισσότερο από 15%, το υπόθεμα πρέπει να αντικατασταθεί.
Ε5: Πώς ελέγχεται η σκληρότητα του μαξιλαριού επί τόπου;
Με φορητό ελεγκτή σκληρότητας Shore A, πιέζοντας κάθετα την εσοχή σε μια επίπεδη επιφάνεια και υπολογίζοντας κατά μέσο όρο τις ενδείξεις από τρία σημεία ανά επίθεμα. Μια απόκλιση εντός ±5 μοιρών από την τιμή σχεδιασμού είναι αποδεκτή. πάνω από ότι το μαξιλάρι είναι παλιό ή ελαττωματικό.
Ε6: Ποια πρότυπα καλύπτουν τη δοκιμή σκληρότητας Shore A των ελαστικών μαξιλαριών;
Η μέθοδος δοκιμής ακολουθεί το GB/T 531.1, το κινεζικό ισοδύναμο του ISO 7619-1, για τη σκληρότητα εσοχής του βουλκανισμένου καουτσούκ. Το ίδιο το επίθεμα καθορίζεται σύμφωνα με το πρότυπο συστήματος στερέωσης που ισχύει για τον τύπο γραμμής.