A Common Rail károk

A vasút a vasúti rendszer egyik legfontosabb tartóeleme. A vonatok vontatása és fékezése a kerekek és a sín közötti súrlódás révén valósul meg. Ezért a vonatok biztonságos és zavartalan haladásának előfeltétele a jó vasúti állapot. A váltakozó érintkezési feszültségek miatt azonban a sín anyaga gyakran kopástól vagy kifáradástól szenved. Amint az 1. ábrán látható, a sínek sérüléseinek fő típusai a következők: fáradási repedés, hámlás, hullámos kopás, zúzódás és sínoldali kopás, amelyek az összes sínek károsodásának több mint 80%-át teszik ki. A vonatok haladási sebességének és tengelyterhelésének növekedésével a sínfáradási és kopási problémák egyre súlyosabbá válnak, ami miatt a sínköszörülési technológiák iránti igény meredeken emelkedett.

1. Gördülő érintkező kifáradási repedés.A gördülési kontaktus kifáradási repedése a nagysebességű vasúti sínek egyik leggyakoribb károsodási formája [1], ahogy a 2. ábra is mutatja. A repedések általában nem nyúlnak le egészen, hanem ívben a sín felületére nyúlnak vissza, és sínleválást hoznak létre, ahogy a 2. ábra is mutatja. fokozza a vibrációt és a zajt. A hámozógödörben lévő ágrepedések esetenként a sín alá tágulhatnak, és síntöréshez vezethetnek, ami súlyos biztonsági baleseteket okozhat [2].

2. Sínhullámkopás. A sínhullámkopás a sín felületének időszakos egyenetlen kopásának jelenségére utal egy bizonyos hosszanti tartományon belül [3, 4], amint az a 3. ábrán látható. A hullámkopás növeli a vonat rezgését és zaját, befolyásolja a menetkényelmet, és csökkenti a mozdonyok és járműalkatrészek kifáradási élettartamát. A hullámos kopás hullámhossza szerint rövidhullámú (25 ~ 80 mm hullámhossz) és hosszú hullámú (100 mm-nél nagyobb hullámhosszúságú) hullámhosszúságra oszlik. A hullámosodás fő okai közé tartoznak a dinamikus és a nem dinamikus elméletek. A dinamikus elmélet úgy véli, hogy a kerék-sín rendszer vibrációja vezet a hullámosodáshoz, beleértve az öngerjesztett rezgést, a rezonanciát és a visszacsatoló rezgést [5]. Nem dinamikus elmélet, amely szerint a hullámosodás kialakulása elsősorban a sínanyagokhoz és az olvasztási folyamathoz stb. kapcsolódik; és még ha a kerék-sín kölcsönhatás állandó is, a sín is hullámosodik az egyenetlen képlékeny áramlás miatt [6,7].

3. Sínzúzás.A sín zúzódása az a jelenség, hogy a sín felső anyaga képlékeny deformációt mutat, és a sín futófelülete ellaposodik, ami a nagy teherbírású vasút íves szakaszán [8] általában a síneken megfigyelhető, amint az a 4. ábrán is látható. A sín zúzódása megváltoztatja a sínfej alakját, megváltozik a kerék-sín érintkezési erő, ami súlyosbítja a futási vibrációt és nem növeli a futási vibrációt. Ezenkívül a sín zúzódása gyakran csupaszítással vagy kifáradási repedésekkel jár együtt. A stabilitási korlátot gyakran használják kritériumként annak megítélésére, hogy a sínben zúzódási sérülések keletkeznek-e, és az anyagok hozamhatárának növelése megelőzheti vagy lassíthatja az ilyen típusú sérüléseket.

4. Sínoldali kopás.A sínoldali kopás a kis sugarú ívekkel rendelkező sínek fő sérülési formája [9], amint az 5. ábrán látható. A kínai vasúton a kis sugarú íves sínek 98%-a selejteződik a túlzott oldalkopás miatt. Amikor a mozdony és a jármű belép az ívszakaszba, a vonat a tehetetlenség hatására halad előre, de a vágány fordulásra kényszeríti a vonattestet. Ebben az esetben a kerekek nekiütköznek a síneknek, és súlyos oldalkopás lép fel. Különösen, ha a vonat centrifugális ereje és centripetális ereje kiegyensúlyozatlan, a belső és a külső sín terhelése torzul, ami nagymértékben súlyosbítja az oldalsó kopást [10, 11]. A széles körben elterjedt vélekedés szerint a sín oldali kopása lerövidíti a sín élettartamát, a sínprofil változása pedig rontja a kerék/sín kölcsönhatást, ami befolyásolja az íven áthaladó vonat stabilitását.

1. ábra Fáradási repedések.

2. ábra Sínhámozás.

3. ábra Sínhullámkopás.

4. ábra Sínzúzás.

5. ábra Sínoldali kopás.

Hivatkozások

1. K. Zhou. Kutatások a síncsiszolás során történő anyageltávolítás szabályairól és mechanizmusairól [D]. Chengdu: Doktori disszertáció a Southwest Jiaotong Egyetemen, 2020.
2. X. Zhao, ZL Li. Súrlódó kerék-sín gördülési érintkezés háromdimenziós végeselemes megoldása rugalmas plaszticitásban [J]. Proceedings of the Institution of the Mechanical Engineers, J. rész: Journal of Engineering Tribology, 2015, 229(1): 86-100.
3. W. Zhong, J. Hu, P. Shen és mtsai. Kísérleti vizsgálat a nagysebességű és nehézvasutak gördülési érintkezési fáradása és kopása között, valamint a sín anyagának kiválasztása [J]. Wear, 2011, 271(9-10): 2485-2493.
4. S. Grassie, J. Kalousek. Sínhullámozás: jellemzők, okok és kezelések [J]. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, F rész: Journal of Rail and Rapid Transit, 1993, 207(1): 57-68.
5. Y. Gu. Tanulmány a sínhullámozás mechanizmusáról nagysebességű vasúti ballaszt nélküli vágányokon [D]. Peking: Doktori disszertáció a Pekingi Jiaotong Egyetemről, 2017.
6. X. Jin, X. Li, W. Li és mtsai. A sínhullámozás előrehaladásának áttekintése [J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2016, 51(2-3): 264-273.
7. S. Li, D. Liu, P. Liu és mtsai. Az U75V sínacél hullámosodása és mikroszerkezetének alakulása [J]. A Dalian Jiaotong Egyetem folyóirata, 2019, 40(5): 66-71.
8. Z. Li, Z. Yan, S. Li. A sín hullámosításának hatása a nagysebességű jármű-kitérő rendszer dinamikus teljesítményére [J]. Journal of Central South University (Science and Technology), 2003, 25(1): 104-108.
9. W. Wang, H. Guo, X. Du és mtsai. Nehézfuvarozású vasúti károsodási mechanizmus és megelőzés vizsgálata [J]. Mérnöki hibaelemzés, 2013, 35: 206-218.
10. Y. Zhou, S. Wang, T. Wang és mtsai. A sínfej-ellenőrzés és a kopás közötti kapcsolat terepi és laboratóriumi vizsgálata nehézfuvarozású vasúton [J]. Wear, 2014, 315(1-2): 68-77.
11. I. Povilaitiene, I. Kamaitis, I. Podagelis. A nyomtáv befolyása a sínoldali kopásra a pályaíveken [J]. Journal of Civil Engineering and Management, 2006, 12(3): 255-260.
12. W. Zhai, J. Gao, P. Liu és mtsai. Sínoldali kopás csökkentése nehézfuvarozású vasúti íveken a kerék-sín dinamikus kölcsönhatás alapján [J]. Vehicle System Dynamics, 2014, 52(sup1): 440-454.