Ballastpladens materialehårdhed og dens sammenhæng med mekanisme til forebyggelse af risiko for svellekollaps
Hvorfor vil hårdheden af trykpladematerialet, der overstiger HRC40, øge risikoen for klemning af betonsveller?
Trykstyrken for betonsveller er normalt C60-C80, svarende til en tilladt trykspænding på 30-40MPa. Når hårdheden af trykpladematerialet overstiger HRC40, er overfladehårdheden høj, kontaktområdet med svellen er lille, og trykspændingen pr. arealenhed vil stige med 25% -30%, hvilket overstiger den tilladte trykspænding for svellen. Under påvirkning af høj belastning vil den sovende producere lokal knusning med revner og spartling. Under langvarige vekslende belastninger vil revner forplante sig hurtigt, hvilket fører til svellebrud og påvirker den overordnede sporstabilitet. Derudover er trykplader med for høj hårdhed nemme at få hård kontakt med svellen, hvilket forværrer svellens slid og øger risikoen for knusning yderligere.
Hvorfor vælger sveller af almindelige-hastighedslinjer trykplader med HRC35-38 i stedet for dem med HRC40 eller derover?
Trykstyrken for betonsveller på almindelige-hastighedslinjer er C60, og den tilladte trykspænding er 30 MPa. Trykplader med HRC35-38 har moderat overfladehårdhed, stort kontaktareal med svellen, og trykspændingen pr. arealenhed kontrolleres inden for 25MPa, lavere end den tilladte værdi. Trykpladerne med denne hårdhed har god slidstyrke, er ikke lette at deformere og kan effektivt beskytte svellen mod at blive knust. Trykplader med HRC40 eller derover har for høj hårdhed, og enhedens trykspænding overstiger standarden, hvilket er let at forårsage svelleknusning, ikke egnet til almindelige-hastighedslinjer. Derfor vælger almindelige-hastighedslinjer medium-hårdhed trykplader, balancerer klemkraft og sveller beskyttelse behov.
Risikoen for knusning af sovende er høj i tunge-træklinjer. Hvordan forhindrer man det gennem valg af trykplademateriale?
Tunge-trækliner har store akseltryk, og svellens trykspænding kan nå mere end 50 MPa. Det er nødvendigt at vælge trykplader i hærdet og hærdet legeret stål med HRC38-42. Hårdheden af dette materiale er moderat. Efter karbureringsbehandling er slidstyrken forbedret med 30 %, og samtidig kan kontaktbelastningen med svellen reduceres. Derudover kan kontaktarealet mellem trykpladen og svellen øges for at kontrollere trykspændingen pr. arealenhed inden for 35 MPa, lavere end den tilladte trykspænding for svellen. Samtidig vælges trykpladematerialer med høj sejhed for at undgå deformation af trykpladen forårsaget af belastningspåvirkning, hvilket yderligere reducerer risikoen for knusning af sveller.
Hvilken indflydelse vil den lave hårdhed af trykpladematerialet have på den samlede ydeevne af sporspændesystemet?
Trykplader med lav materialehårdhed har svag evne til at modstå plastisk deformation og er tilbøjelige til at bøje deformation under påvirkning af togbelastning. Den deformerede trykplade kan ikke være tæt på skinnebunden, og klemkraften falder med 20%-30%, hvilket fører til sideforskydning af skinnen og øget sporviddeafvigelse. Samtidig vil den deformerede trykplade danne huller med svellen, diskontinuerlig spændingsoverførsel, hvilket forværrer lokal belastning på svellen og øger risikoen for knusning. Derudover vil deformationen af trykpladen forårsage ujævn belastning af de elastiske clips, accelerere elastisk træthed og forkorte levetiden. Derfor skal hårdheden af trykpladematerialet opfylde designkravene for at undgå systemydeevneforringelse på grund af utilstrækkelig hårdhed.
Hvordan tester man hårdheden af trykpladematerialet på-stedet for at sikre, at det matcher svellens trykstyrke?
En Rockwell hårdhedstester kan bruges til at teste trykpladens overfladehårdhed på-stedet. For konventionelle hastighedslinjer skal trykpladens hårdhed kontrolleres inden for HRC35-38, og for tunge belastningslinjer skal den være HRC38-42. Samtidig skal det kombineres med test af svelletrykstyrke. Hvis sovekabinen er C60, er den tilladte trykspænding 30 MPa, og trykpladens hårdhed bør ikke overstige HRC38; hvis svellen er C80, er den tilladte trykspænding 40MPa, og trykpladens hårdhed kan øges til HRC42. Derudover kan der udføres en knusetest, hvor den nominelle belastning påføres trykpladen og observeres, om svellen knuser, hvilket sikrer, at hårdhed matcher. Først efter bestået prøve kan banen tages i brug.