Конструкція профілю головки рейки та контакт коліс-рейки відповідають стандартним рейкам GB/T і EN
Яка різниця в контактній напрузі кол-рейки між нахилом головки рейки 1:20 рейок GB і нахилом 1:40 зовнішніх стандартних рейок?
Нахил головки рейки GB 1:20 має більшу внутрішню точку контакту з меншою на 15% площею контакту коліс-рейки та вищим коефіцієнтом концентрації напруги, що призводить до контактної напруги 1200-1500 МПа. Нахил зовнішніх стандартних рейок 1:40 зміщує точку контакту до центру головки рейки, збільшуючи площу контакту на 20% і зменшуючи напругу до 900-1100 МПа. Коли швидкість поїзда перевищує 250 км/год, нахил 1:40 може зменшити контактну напругу більш ніж на 20%, ефективно зменшуючи розколювання головки рейки. Нахил 1:20 має кращу зносостійкість для ліній звичайної швидкості з рівномірнішим зносом головки рейки під час тривалого використання. Тому два схили повинні бути обрані відповідно до рівня швидкості лінії.
Чому високошвидкісні-лінії віддають перевагу профілю головки рейки 1:40 зовнішніх стандартних рейок, а не профілю GB?
Високошвидкісні-лінії мають високу частоту-контактів із залізницею. Профіль 1:40 може більш рівномірно розподілити точки контакту коліс-рейки, уникаючи локальної концентрації напруги. Профіль 1:20 ГБ легко викликає зміщення контактної плями на високих швидкостях, що призводить до надмірного зносу однієї сторони головки рейки та утворення «нерівномірного зносу». Профіль 1:40 має більший радіус дуги головки рейки, що може запобігти удару-колеса-рейки на високій швидкості та зменшити шум-рейки на 3-5 дБ. У той же час цей профіль краще підходить для високошвидкісних-коліс, подовжуючи термін служби колісної-рейкової пари більш ніж на 30%, що є основною основою вибору для високошвидкісних ліній.
Який вплив на термін служби рейки матиме відхилення профілю головки рейки понад 0,5 мм?
Відхилення профілю головки рейки на 0,5 мм змінить положення контакту колеса-рейки, що призведе до нерівномірного розподілу напруги на головці рейки. Зігнута сторона головки рейки зазнає надмірного зносу, зі збільшенням швидкості зносу на 25%, і легко утворюються мікро-тріщини. Довготривале-відхилення спричинить такі захворювання, як «зруйнування головки рейки» або «розколювання», скорочуючи термін служби рейки більш ніж на 40%. Крім того, відхилення профілю змінюватиме бічні зусилля коліс-рейки, посилюючи коливання колії та збільшуючи витрати на обслуговування лінії. Тому допуск профілю необхідно суворо контролювати, коли рейка залишає фабрику, і відхилення слід контролювати в межах ±0,2 мм.
Як відновити відповідність коліс-рейки зовнішнім стандартним рейкам шляхом шліфування профілю?
Якщо зовнішня стандартна рейка має відхилення профілю після експлуатації, її можна відшліфувати спеціальним профільним шліфувальним верстатом. Під час шліфування слід використовувати нахил головки рейки 1:40 як орієнтир, а шар відхилення слід поступово видаляти, при цьому кількість шліфування контролюється на рівні 0,3-0,5 мм. Після шліфування необхідно визначити довжину контактної дуги, щоб забезпечити узгодженість із стандартним профілем. Наземна рейка може відновити понад 80% початкових характеристик, а контактна напруга зменшується на 15%. Для рейок з відхиленням понад 1 мм шліфування не рекомендується, а пряма заміна може уникнути подальших небезпек.
Який механізм впливу різних конструкцій нахилу головки рейки на втомну довговічність головки рейки?
Коефіцієнт концентрації напружень схилу головки рейки 1:20 становить 1,8, а схилу 1:40 — 1,5. Чим нижчий коефіцієнт концентрації напруги, тим довший термін служби втоми. Профіль 1:40 має більш плавний дуговий перехід головки рейки з більш рівномірним розподілом напруги, що може знизити ймовірність утворення втомних тріщин на 40%. На високих швидкостях головка рейки профілю 1:20 швидко утворює мікро-тріщини через концентрацію напруги, а швидкість зростання тріщини вдвічі більша, ніж у профілю 1:40. Частота навантаження звичайних-швидкісних ліній низька, тому втомний ресурс профілю 1:20 може відповідати вимогам використання. Однак високошвидкісні-лінії мають використовувати профіль 1:40, щоб забезпечити довгострокову-стабільну роботу залізниці.