Materialhardheten til ballastplaten og dens forhold til mekanismen for forebygging av risiko for svellekollaps
Hvorfor vil hardheten til trykkplatematerialet som overstiger HRC40 øke risikoen for knusing av betongsviller?
Trykkfastheten til betongsviller er vanligvis C60-C80, tilsvarende en tillatt trykkspenning på 30-40MPa. Når hardheten til trykkplatematerialet overstiger HRC40, er overflatehardheten høy, kontaktarealet med svillen er lite, og trykkspenningen per arealenhet vil øke med 25% -30%, og overskride den tillatte trykkspenningen til svillen. Under påvirkning av høy belastning vil svillen produsere lokal knusing, med sprekker og avskalling. Under langvarig vekslende belastning vil sprekker forplante seg raskt, føre til svillebrudd og påvirke den generelle sporstabiliteten. I tillegg er trykkplater med for høy hardhet lett å ha hard kontakt med svillen, noe som forverrer svilleslitasjen og øker risikoen for knusing ytterligere.
Hvorfor velger sviller på vanlige-hastighetslinjer trykkplater med HRC35-38 i stedet for de med HRC40 eller høyere?
Trykkstyrken til betongsviller på vanlige-hastighetslinjer er C60, og den tillatte trykkspenningen er 30 MPa. Trykkplater med HRC35-38 har moderat overflatehardhet, stor kontaktflate med svillen, og trykkspenningen per arealenhet kontrolleres innenfor 25MPa, lavere enn tillatt verdi. Trykkplatene med denne hardheten har god slitestyrke, er ikke lette å deformere, og kan effektivt beskytte svillen mot knusing. Trykkplater med HRC40 eller høyere har for høy hardhet, og enhetens trykkspenning overstiger standarden, noe som er lett å forårsake svilleknusing, ikke egnet for vanlige-hastighetslinjer. Derfor velger vanlige-hastighetslinjer trykkplater med middels hardhet, balanserende klemkraft og behov for svillebeskyttelse.
Risikoen for knusing av sovende er høy i tunge-transportlinjer. Hvordan forhindre det gjennom valg av trykkplatemateriale?
Tunge-trekkliner har store aksellaster, og svillens trykkspenning kan nå mer enn 50 MPa. Det er nødvendig å velge trykkplater av bråkjølt og herdet legert stål med HRC38-42. Hardheten til dette materialet er moderat. Etter karbureringsbehandling er slitestyrken forbedret med 30 %, og samtidig kan kontaktbelastningen med svillen reduseres. I tillegg kan kontaktområdet mellom trykkplaten og svillen økes for å kontrollere trykkspenningen per arealenhet innenfor 35 MPa, lavere enn den tillatte trykkspenningen til svillen. Samtidig velges trykkplatematerialer med høy seighet for å unngå deformasjon av trykkplate forårsaket av lastpåvirkning, noe som ytterligere reduserer risikoen for knusing av svillen.
Hvilken innvirkning vil den lave hardheten til trykkplatematerialet ha på den generelle ytelsen til sporfestesystemet?
Trykkplater med lav materialhardhet har svak evne til å motstå plastisk deformasjon, og er utsatt for bøydeformasjon under påvirkning av togbelastning. Den deformerte trykkplaten kan ikke være nær skinnebasen, og klemkraften reduseres med 20%-30%, noe som fører til sideforskyvning av skinnen og økt sporavvik. Samtidig vil den deformerte trykkplaten danne hull med svillen, diskontinuerlig spenningsoverføring, forverre lokal belastning på svillen og øke klemfaren. I tillegg vil deformasjonen av trykkplaten forårsake ujevn belastning på de elastiske klipsene, akselerere elastisk tretthet og forkorte levetiden. Derfor må hardheten til trykkplatematerialet oppfylle designkravene for å unngå systemytelsesforringelse på grunn av utilstrekkelig hardhet.
Hvordan tester jeg hardheten til trykkplatematerialet på-stedet for å sikre at det samsvarer med trykkfastheten til svillen?
En Rockwell hardhetstester kan brukes til å teste overflatehardheten til trykkplaten på -stedet. For konvensjonelle hastighetslinjer må trykkplatens hardhet kontrolleres innenfor HRC35-38, og for tunge belastningslinjer bør den være HRC38-42. Samtidig må den kombineres med testing av sovende trykkstyrke. Hvis svillen er C60, er den tillatte trykkspenningen 30 MPa, og trykkplatens hardhet bør ikke overstige HRC38; hvis svillen er C80, er tillatt trykkspenning 40MPa, og trykkplatens hardhet kan økes til HRC42. I tillegg kan det utføres en knusetest som påfører den nominelle belastningen på trykkplaten og observerer om svillen knuser, noe som sikrer samsvar med hardheten. Først etter bestått prøve kan banen tas i bruk.