Rööpapadjandite ja rataste dünaamilised jäikuse sageduskarakteristikud{0}}Rööpa vibratsiooni juhtimine
Mis vahe on dünaamilise jäikuse ja staatilise jäikuse vahel allrööpapadjanditel- ja miks on dünaamiline jäikus insenerirakendustes rohkem mures?
Rööpaaluse -padja staatilist jäikust mõõdetakse aeglaselt rakendatud koormuse all, mis peegeldab peamiselt materjali staatilist kokkusurumist. Dünaamilist jäikust mõõdetakse aga tsükliliste vahelduvate koormuste (vibratsiooni) all ja see peegeldab materjali vastupidavust dünaamilistes töötingimustes. Põhiline erinevus seisneb laadimiskiiruses ja energiakadus; dünaamiline jäikus on tavaliselt 30%-80% kõrgem kui staatiline jäikus. Tehnilistes rakendustes kujutab rongi käitamine tüüpilist dünaamilist koormust ja padi on alati kõrge sagedusega edasi-tagasi kokkusurumise all. Staatiline jäikus ei saa tõeliselt kajastada padja jõudlust tegelikus töös. Ainult staatilise jäikuse alusel padja valimine võib selle jäikust tegelikes dünaamilistes tingimustes alahinnata, mis toob kaasa liiga jäika rööbastee struktuuri ja halva vibratsiooni vähendamise. Seetõttu peab dünaamiline jäikus olema disaini ja valiku põhinäitaja, et padja jõudlus vibreerivas keskkonnas vastaks nõuetele.
Miks on polüuretaanpatjade dünaamilise jäikuse kasvumäär tavaliselt madalam kui kummipatjadel?
Polüuretaanpatjade madalam dünaamilise jäikuse kasvukiirus võrreldes kummipatjadega tuleneb nende erinevast molekulaarstruktuurist ja viskoelastsusomadustest. Kummist materjalidel on suur sisehõõrdekadu. Vibratsioonisageduse kasvades jääb kummimolekulaarsete ahelate liikumine koormuse muutustest maha, süvendab sisemist molekulaarhõõrdumist ja põhjustab dünaamilise jäikuse järsu tõusu. Seevastu polüuretaanist molekulaarahelad on paindlikumad ja neil on parem energia hajutamise võime. Kõrge sagedusega-koormuste korral võivad molekulaarsed ahelad kiiremini reageerida ja deformeeruda, mille tulemuseks on suhteliselt stabiilne sisehõõrdekadu. Lisaks on polüuretaanil madalam klaasistumistemperatuur, jäädes toatemperatuuril väga elastseks ja sageduse muutustele vähem mõjutatud. See omadus muudab polüuretaanpatjade jäikuse stabiilsemaks laias sagedusvahemikus, muutes need ideaalseks kiirraudtee{7}}ja täppisrajaehituse jaoks, kus on ranged vibratsiooni vähendamise nõuded.
Millist mõju avaldab ratta-rööpade vibratsioonile liiga kõrge või madal dünaamiline jäikus-rööpapadjad?
Liiga kõrge dünaamiline jäikus muudab kogu rööbastee struktuuri liiga "jäigaks", vähendades selle löögi neeldumisvõimet. Rongi käitamise ajal ei saa ratta ja rööpa vahelist löögivibratsiooni tõhusalt neelduda ning suurem osa energiast kandub liipritele, rööbastee aluspinnale ja sillakonstruktsioonidele, mis suurendab konstruktsiooni vibratsiooni ja lühendab komponentide kasutusiga. Samal ajal suurendab suur jäikus ratta-rööpakontakti pinget, põhjustades rööpa gofreerimist ja rataste lamenemist. Seevastu liiga madal dünaamiline jäikus muudab rööbastee liiga "pehmeks", põhjustades rööpa liigset vajumist koormuse all, mis häirib rööbastee geomeetrilist siledust. Liigne vajutus muudab ratta{5}}rööpa kontaktpunkti, tekitades täiendavat vibratsiooni ja müra. Rasketel juhtudel võib see mõjutada rongi sõidu stabiilsust ja suurendada rööbastelt mahasõidu ohtu. Seetõttu tuleb dünaamilist jäikust reguleerida mõistlikus vahemikus, et tasakaalustada vibratsiooni kontrolli ja raja stabiilsust.
Kuidas erinevad allrööpapadjandi dünaamilise jäikuse{0}}sageduskarakteristikute nõuded eri liini kiirusklassides?
Erinevad liini kiirusklassid vastavad erinevatele domineerivatele rataste{0}}vibratsiooni sagedustele, mis toob kaasa erinevad nõuded padja dünaamilise jäikuse sageduskarakteristikutele. Tavalistel-kiirusliinidel alla 120 km/h on domineeriv vibratsioonisagedus madal (10-50 Hz). Padjade dünaamiline jäikus peab olema madalatel sagedustel, et tõhusalt neelata ratta{8}}rööpa lööke. 200-350 km/h kiirraudteel sõidavad rongid sujuvalt ja domineeriv vibratsioonisagedus on kõrgem (50–150 Hz). Padjad peavad säilitama stabiilse dünaamilise jäikuse keskmise ja kõrge sagedusvahemikus, kasvutempoga mitte üle 50%, et vältida rööbastee jäikuse järske muutusi. Linnatransiidi (metroo) puhul, mida iseloomustavad arvukad kurvid ja suletud tunnelikeskkond, on vibratsiooni sagedused laiad ja mürakontroll on kriitilise tähtsusega. Optimaalsete sagedusomadustega komposiitpadjad on vajalikud suurepärase vibratsiooni ja müra vähendamise tagamiseks kogu sagedusspektri ulatuses.
Kuidas saab padja koostise optimeerimise abil parandada dünaamilise jäikuse sageduse stabiilsust?
Rööpaaluse padja dünaamilise jäikuse sageduse stabiilsuse parandamine- saavutatakse peamiselt kummist või polüuretaanist valmistatud koostiste optimeerimisega. Esiteks, lisades sobiva koguseplastifikaatoridsuurendab molekulaarse ahela paindlikkust, vähendab sisemist hõõrdumist ja minimeerib dünaamilise jäikuse suurenemist sagedusega. Teisekstäiteaine muutmise tehnoloogiakasutab maatriksmaterjalis ühtlaselt dispergeeritud aktiivseid kaltsiumkarbonaati või tahma täiteaineid, et piirata molekulaarse ahela liigset liikumist ja suurendada struktuuri stabiilsust kõrgetel sagedustel. Lisakssegamise modifikatsioonkombineerib kahte või enamat polümeeri, et kasutada ära nende vastavaid eeliseid,{0}}näiteks kombineerides kummi kõrge elastsuse ja polüuretaani madala sageduse sõltuvuse, et luua suurepärase jõudlusega komposiitmaterjal. Lõpuks kohaneminevulkaniseerimisprotsessparameetrid ristsidemete tiheduse kontrollimiseks-ja ratsionaalsema molekulaarvõrgu struktuuri loomiseks on sagedusomaduste optimeerimise võtmemeetod.