Materjali sünergia ja keskkonnakohane kohanemine rööpapadjandite ja surveplaatide jaoks
- Rannikualade rööpapadjad on valmistatud "kloropreenkummi + süsinikkiust komposiidist". Kui palju parem on nende soolapihustuskindlus kui tavalised looduslikust kummist padjad? Millised on komposiitpatjade peamised jõudlusparameetrid? Milliste rannikukeskkonna parameetrite jaoks need sobivad?
Tavalistel looduslikust kummist patjadest on soolapihustuskindlus 500 tundi, kloropreenkummi + süsinikkiust komposiitpatjadel aga 1000 tundi (100% paranemine). Aastane korrosioonimäär on vähendatud 0,02 mm-lt 0,005 mm-le (vähenemine 75%), vältides patjade vananemist ja pragunemist, mis on põhjustatud ranniku niiskusest ja soolapihust. Peamised jõudlusparameetrid: ① Soolapihustuskindlus (1000 tunni pärast pole märgatavat vananemist ega pragunemist); ② Elastsusmoodul 1,5 MPa (sobib 25-tonnise teljekoormuse pehmendamiseks, löögikiirenduse sumbumise määr on suurem või võrdne 65%); ③ Tõmbetugevus 15 MPa või suurem (30% kõrgem kui tavaline kumm, rebenemiskindlus); ④ Veekindlus (mahu muutus pärast 30-päevast sukeldumist vähem kui 2%, paisumata). Kohandatav rannikukeskkonna parameetritega: soolapihustus kontsentratsioon 50mg/m³, aastane sademete hulk 1500mm ja õhuniiskus üle 85%. Komposiittugiplaadi kasutusiga pikeneb 5 aastalt 8 aastani, mis välistab vajaduse sagedase vahetamise järele ja vähendab hoolduskulusid 60%.
- Külmades piirkondades olevad pressplaadid on altid "madala temperatuuriga -hapraks murdumiseks" (murdmismäär 6% -40 kraadi juures). See on seotud materjali ebapiisava vastupidavusega madalal{7}}temperatuuril. Kuidas saab "materjali uuendamine + struktuuri optimeerimine" seda probleemi lahendada? Kuidas täiustamine parandab jõudlust madalal temperatuuril?
Lahendus: ① Materjali uuendamine: Q235-lt Q345Ni-le (Ni-sisaldus 0,6%-0,9%), -40-kraadine löögienergia suurendatakse 25J-lt 40J-le ja hapra üleminekutemperatuuri alandatakse -20 kraadilt -45 kraadini, vältides madalal temperatuuril purunemist. ② Konstruktsiooni optimeerimine: pressplaadi kinnitusküüniste raadiust suurendatakse R1 mm-lt R2 mm-le, vähendades pingekontsentratsiooni tegurit 3,0-lt 1,8-le, vähendades pragude tekkimise ohtu. Toimivuse täiustused: ① -40 kraadi juures kontrollitakse murdumissagedust alla 1%; ② Pärast 180 kraadi painutamist madalatel temperatuuridel ei teki pragusid (tavalised Q235 surveplaadid purunevad 90 kraadi juures); ③ Pärast 100 000 külmutamis-sulatustsüklit (-40 kuni 25 kraadi) on surveplaadi tugevuse säilivusaste suurem kui 90% või sellega võrdne (tavalised surveplaadid säilitavad ainult 75%). Optimeeritud surveplaadi kasutusiga külmades piirkondades on pikendatud 6 aastalt 12 aastani, mis välistab vajaduse talvel hädaolukorras väljavahetamise järele ja muudab selle sobivaks Kirde- ja Loode-Hiina külma ilmaga raudteedele.
- Kuivades ja tolmustes piirkondades koguneb tolm kergesti rööpapadja ja surveplaadi vahelisele kontaktpinnale (tolmu paksus 0,2 mm), suurendades kontaktide vahet 0,1 mm-lt 0,5 mm-le. Kuidas saab seda lahendada "tolmu-kindla konstruktsiooni projekteerimise ja korrapärase puhastamise abil"? Millised on tolmukindla -konstruktsiooni peamised disainikaalutlused?
Töötlemismeetod: ① Tolmu{0}}kindel struktuur: kummist tolmu-kindlad äärised (kõrgus 10 mm, vahekaugus tugiplaadiga on väiksem või 0,1 mm) paigaldatakse surveplaadi mõlemale küljele, et vältida tolmu sattumist kontaktpinnale. ② Regulaarne puhastamine: kasutage iga kolme kuu järel suruõhku (0,5 MPa) tolmukindlate ääriste sisemuse puhumiseks, et eemaldada tolmu kogunemine ja vältida kõvenemist. Disaini põhipunktid: ① Tolmukindlad-seelikud on valmistatud vananemiskindlast-kummist (Shore A 65±5), et vältida kõvenemist ja pragunemist pärast pikaajalist{12}}kasutust (kasutusiga 5 aastat või rohkem). ② Äärised ja surveplaat on integreeritud sissepritsega -vormitud (sidumistugevus on suurem või võrdne 5 MPa), välistades eraldumise ohu. ③ Seeliste põhi on kujundatud 5-kraadise nurga all, et hõlbustada tolmu eemaldamist (tolmu kogunemise kiirust vähendatud 25%-lt 5%-le). Pärast töötlemist saab kontaktivahe reguleerida 0,1–0,2 mm-ni ja surveplaadi pandla rõhu püsivus on suurem või võrdne 95%, vältides tolmu kogunemisest tingitud tõkke tõrkeid ja tagades rööpa külgsuunalise nihke, mis on väiksem või võrdne 0,5 mm. Rööpapadja ja surveplaadi paigaldamisel on positsioneerimise täpsuse nõuded "külghälve 0,5 mm või sellega võrdne, pikisuunaline kõrvalekalle väiksem kui 1 mm või sellega võrdne".
- Millised probleemid tekivad, kui kõrvalekalle ületab selle tolerantsi? Kuidas saab täpsust kontrollida "tööriista positsioneerimise + laserkalibreerimise" abil? Milline on nõutav läbimissagedus pärast kalibreerimist?
Probleemid seda tolerantsi ületava hälbega: ① Külghälve üle 1 mm: surveplaadi kinnitusküüniste ja siini vöökoha vaheline kontaktpind väheneb 30%, kinnitusjõud langeb 12 kN-lt 9 kN-le, rööpa külgnihe ületab 0,8 mm kuni 1 mm, ja suureneb määr 2. ② Pikisuunaline hälve üle 2 mm: padjal ja siinil on ebaühtlane pikisuunaline jõud, mille tulemuseks on lokaalne kulumine, mis suureneb 0,1 mm-lt aastas 0,3 mm-ni aastas, mis nõuab padjandi vahetamist iga kolme aasta tagant. Juhtimismeetodid: ① Kinnituse positsioneerimine: kasutage siini asendi fikseerimiseks siini positsioneerimisseadet (täpsus ±0,2 mm), tagades, et padi ja surveplaat on paigalduse võrdlusalusega joondatud. ② Laserkalibreerimine: kasutage laserkaugusmõõturit (täpsus ±0,1 mm), et tuvastada paigalduse kõrvalekalded reaalajas ning reguleerida padja ja surveplaadi asendit, kuni need vastavad standarditele. Kalibreerimise läbimise määr peab olema suurem või võrdne 98%, mis tähendab mitte rohkem kui kahte kõrvalekaldepunkti 100 m rööbastee kohta, tagades, et rööbastee sujuvus vastab 1 mm/10 m standardile ning ühildub kiirete{19}}ja raskeveoliste raudteevedudega.
- Millised on erinevate liinitüüpide (tava-,{0}}kiire- ja raskeveo{1}}rööpapadjandite ja surveplaatide materjalikombinatsioonide erinevused? Mis on disaini alus? Milliseid probleeme võib tekkida materjalide mittevastavus?
Erinevad valikud: ① Tavaraudtee (teljekoormus 20t): 16mm naturaalsest kummist padi (elastsusmoodul 1,2MPa) + 10mm Q235 surveplaat. See kombinatsioon on mõeldud väikese koormuse jaoks (ratta-löök rööpale Vähem kui 25 kN või sellega võrdne) ja vastab madalate-kulunõuetele. ② Kiirraudtee (350 km/h): 12 mm kummist{13}}keraamiline komposiitpadi (elastsusmoodul 1,0 MPa) + 12mm Q345 surveplaat. See kombinatsioon on loodud kõrge-sagedusliku vibratsiooni (25-30 Hz), komposiitpadja kulumiskindluse (aastane kulumine 0,1 mm) ja Q345 surveplaadi väsimuskindluse jaoks (eluiga 8 aastat). ③ Raske{31}}raudtee (teljekoormus 27 t): 18 mm polüuretaanpadi (elastsusmoodul 1,8 MPa) + 14 mm Q460 surveplaat. See kombinatsioon on mõeldud suurtele koormustele (ratta{37}}rööpa jõud 35 kN või suurem), polüuretaani survekindlus (deformatsioon kuni 0,1 mm) ja Q460 kõrge tugevus (tõmbetugevus 550 MPa). Disaini põhjendus: suuremad teljekoormused ja kõrgemad vibratsioonisagedused nõuavad kulumiskindlamat-kõrge-tugeva materjali kombinatsiooni, et tasakaalustada amortisatsiooni ja tõkestamise jõudlust. Materjali mittevastavus: rasketel raudteedel kasutatavad tavalised kummipadjad kuluvad aastas 0,5 mm ja lähevad kolme aasta pärast rikki; samas kui kiirraudteel kasutatavatel Q235 surveplaatidel on 15% väsimuspraod, mis seab ohtu sõiduohutuse.