Miks reguleerib padja kõvadus vibratsiooni summutamist?
Rööpapadi on elastne element siini jala ja liipri vahel. Mööduva ratta all surutakse see kokku ja osa vertikaalse koormuse energiast hajub soojusena elastomeeri sees. Kaks materjali omadust määravad, kui palju energiat kaob: elastsusmoodul, mis määrab, kui palju padi koormuse all paindub, ja elastomeeri sisemine summutus, mis muudab mehaanilise energia soojuseks. Shore A kõvadus on elastsusmooduli praktiline{3}}põrandamõõt: madalam kõvadus tähendab madalamat moodulit, suuremat läbipainet sama rattakoormuse korral ja rohkem vibratsioonienergiat, mis neelatakse enne liiprisse jõudmist. Kompromiss-on see, et pehmem padi võimaldab ka rohkem rööbaste vajumist, nii et kõvadus on alati kompromiss vibratsiooni vähendamise ja rööbastee geomeetria stabiilsuse vahel.
Kvantitatiivne seos kõvaduse ja summutuse vahel
| Shore A kõvadusvahemik | Vertikaalse vibratsiooni vähendamine | Tüüpiline rakendus |
|---|---|---|
| 40-50 | Rohkem kui 30% võrreldes tavaliste patjadega | Linna raudteetransiit läbi elamurajoonide |
| 60-70 | Tasakaalustatud summutus koos vajumise juhtimisega | Kiir{0}}- ja põhi-raudtee |
| Alla 40 | Suur summutus, kuid liigne deformatsioonioht | Vältida; lineaarne seos katkeb |
| Üle 80 | Madal summutus, jäik tugi | Raskete{0}}koormustega tööstusrada, kus asustus on kriitiline |
Shore A 40-80 vahemikus on kõvaduse ja vibratsiooni vähendamise vaheline seos ligikaudu lineaarne: 5-kraadine kõvaduse vähenemine suurendab vertikaalse vibratsiooni vähenemist umbes 8%. Lineaarsus eksisteerib seetõttu, et selles vahemikus deformeerub elastomeer stabiilselt ja reprodutseeritaval viisil ning summutusmõju järgib läbipainde. Alla 40 Shore A padi muutub liigseks deformatsiooniks ja üle 80 käitub see peaaegu jäigalt; mõlemas tsoonis lihtne suhe enam ei kehti.
Rakenduse -spetsiifilise kõvaduse valik
Kiirraudtee{0}}kasutab umbes 60-70 Shore A padjaid, mis on optimaalne tasakaal vibratsiooni neeldumise ja rööbastee sujuvuse vahel. Pehmemad padjad alla 60 asetsevad koormuse all liiga palju, tekitades vertikaalseid rööbastee ebatasasusi, mis põhjustavad suurel kiirusel sõiduprobleeme; padjad 60-70 juhtrööpa vajumist umbes 2 mm piires, samas neelavad kiirrongide vibratsiooni ja nende vastupidavus püsivale kokkusurumisele hoiab elastsuse stabiilsena kogu pika kasutusea jooksul.
Linnaraudteetranspordis kasutatakse vibratsiooni{0}}summutuspadjandit, mille suurus on umbes 40-50 Shore A. Liinid kulgevad läbi elamupiirkondade, kus müra- ja vibratsioonipiirangud on ranged, ning madal kõvadus vähendab vibratsiooni vähenemist rohkem kui 30%, vähendades madala sagedusega{6}}müra ülekandumist tunnelitesse ja hoonetesse. See on teostatav, kuna metroo telje koormused on suhteliselt väikesed, nii et pehmem pad ei ole üle-kokkusurutud ja padjad on tavaliselt komposiitstruktuurid, mis lisavad kulumiskindlust suure tihedusega tööks vajalikule elastsusele.
Vananemine ja kõvaduse triiv kasutusel
Kasutamisel puutuvad padjad kokku pideva koormuse, temperatuuritsüklite ja vananemisega ning nende Shore'i kõvadus suureneb järk-järgult, tavaliselt 1-2 kraadi aastas. Kõrgem kõvadus tähendab väiksemat elastsust, väiksemat deformatsiooni ja väiksemat vibratsiooni neeldumist. Viie aasta pärast võib kõvadus olla 5-10 kraadi üle projekteeritud väärtuse ja vertikaalse vibratsiooni vähenemine langeb 10-20%. Samal ajal kannab jäigem padi rohkem ratta-rööpa mõju liiprile ja rööbastee aluspinnale, kiirendades nende komponentide vananemist. Kui mõõdetud kõvadus ületab arvutuslikku väärtust rohkem kui 15%, tuleb polster välja vahetada, et taastada rööbastee vibratsioonijõudlus.
-Saidi kõvaduse testimine ja aktsepteerimine
Kiireim välimeetod on kaasaskantav Shore A kõvaduse tester. Trepp surutakse vertikaalselt padja tasasele pinnale, igal padjal testitakse kolme erinevat punkti ja tulemuseks võetakse keskmine. Kui kõrvalekalle kavandatud kõvadusest on ±5 kraadi piires, vastab padi hooldusnõuetele. Üle 5 kraadi suurem kõrvalekalle arvutuslikust väärtusest näitab vananemist ja kõvenemist vähendatud summutusega; hälve alla 5 kraadi viitab kvaliteediprobleemile ja liigse deformatsiooni ohule. Patjade puhul, kuhu ei ole võimalik otse ligi pääseda, on rööpa vajutus kasulik kaudne indikaator: liigne vajutus viitab sellele, et padi on liiga pehme, ja väga madal vajutus, et padi on kõvastunud.
Levinud väärarusaamad
Pehmem ei ole alati parem; alla umbes 40 Shore A padi deformeerub liigselt, rööbastee geomeetria kannatab ja lineaarse kõvaduse{1}}summutuse suhe ei kehti enam.
Ainuüksi kõvadus ei kirjelda padjakest; komposiitkonstruktsioon ja kulumiskiht määravad, kui kaua padi oma summutusomadusi säilitab.
Ühest kõvaduse näidust ei piisa; kolm punkti ühe padja kohta ja määratletud katsepind on nõutavad või tulemus ei ole korratav.
Kõvaduse triiv ei ole hea padja defekt; see on loomulik vananemisprotsess, mida tuleb juhtida asenduslävega, antud juhul 15% üle projekteeritud väärtuse.
KKK
K1: Kui palju 5-kraadine kõvaduse vähenemine suurendab vibratsiooni vähenemist?
Shore A 40-80 vahemikus suurendab 5-kraadine langus vertikaalse vibratsiooni vähenemist umbes 8%, kuna madalam elastsusmoodul võimaldab suuremat deformatsiooni ja suuremat energia neeldumist. Seos on lineaarne ainult selles vahemikus.
2. küsimus: miks kasutavad kiirraudteed{1}}60–70 Shore A pehmemate padjandite asemel?
Pehmemad padjad, mis on alla 60 Shore A, võimaldavad rööbaste liigset vajumist, mis hävitab vertikaalse sujuvuse, mida nõuab kiire{1}}töö. Padjad 60-70 annavad vibratsiooni neeldumiseks piisavalt elastsust, hoides samal ajal vajumist umbes 2 mm raadiuses, ja vastupidavad püsivale kokkusurumisele pika kasutusea jooksul.
3. küsimus: milline kõvadus on tüüpiline linnarööbaste vibratsiooni{1}}summutuspatjadele?
Umbes 40-50 Shore A. See madala-kõvadusega ja suure-elastsusega konstruktsioon suurendab vertikaalse vibratsiooni vähendamist rohkem kui 30%, mis on vajalik, kui liinid läbivad elamupiirkondi. See toimib, kuna metroo teljekoormused on piisavalt kerged, et mitte patja liialt kokku suruda.
Q4: Kuidas muutub padja kõvadus teeninduses?
Koormuse, temperatuuri ja vananemise tõttu suureneb kõvadus järk-järgult, tavaliselt 1-2 kraadi aastas. Viie aasta pärast võib see olla 5-10 kraadi kõrgem ja vibratsiooni vähenemine langeb 10-20%. Kui kõvadus ületab projekteeritud väärtuse rohkem kui 15%, tuleb padi välja vahetada.
K5: Kuidas kohapeal padja kõvadust testitakse?
Kaasaskantava Shore A kõvaduse testeriga, mis vajutab taanet vertikaalselt tasasele pinnale ja keskmistab näidud kolmest punktist padja kohta. Lubatud on kõrvalekalle ±5 kraadi piires arvutuslikust väärtusest; sellest kõrgemal on padi vananenud või defektne.
K6: Millised standardid hõlmavad kummipatjade Shore A kõvaduse testimist?
Katsemeetodil järgitakse GB/T 531.1, Hiina standardi ISO 7619-1 vastet, vulkaniseeritud kummi süvendamise kõvaduse kohta. Padja ise vastab liinitüübile kehtivale kinnitussüsteemi standardile.