Цоммон Раил штете

Шина је један од најважнијих носивих делова железничког система. Вуча и кочење возова се остварују трењем између точкова и шине. Стога је добро стање шине предуслов да се обезбеди безбедан и несметан рад возова. Међутим, због наизменичних контактних напрезања, материјал шине често пати од хабања или оштећења од замора. Као што је приказано на слици 1, главни типови оштећења шине укључују: напрслине од замора, љуштење, хабање набора, гњечење и бочно хабање шине, које чине више од 80% свих оштећења шине. Са повећањем брзине вожње воза и осовинског оптерећења, проблеми замора и хабања шине постају све озбиљнији, што узрокује нагло повећање захтева за технологијама брушења шина.

1. Прслина од замора контакта котрљања.Заморна пукотина од контакта при котрљању је један од најчешћих облика оштећења брзе железничке шине [1], као што је приказано на слици 2. Генерално, пукотине се неће протезати скроз доле, већ се протежу до површине шине у луку да би формирале изглед љуштења шине, као што је приказано на слици 2. Горња површина шине је притиснута, а точак се формира услед ударног напона који се формира. појачава вибрације и буку. У неким случајевима, пукотине на гранама у јами за љуштење могу да се прошире испод шине и доведу до лома шине, што може изазвати велике безбедносне несреће [2].

2. Хабање шинских валова. Хабање шине се односи на појаву периодичне неравномерне истрошене површине на шини унутар одређеног уздужног опсега [3, 4], као што је приказано на слици 3. Хабање ребра ће повећати вибрације и буку воза, утицати на удобност вожње и смањити век замора делова локомотиве и возила. Према таласној дужини хабања набора, дели се на краткоталасно (таласна дужина 25~80 мм) и дуготаласно (таласна дужина већа од 100 мм) валовитост. Главни узроци валовитости укључују динамичке и нединамичке теорије. Динамичка теорија верује да вибрације система точак-шина доводе до набора, укључујући самопобуђене вибрације, резонанцију и повратне вибрације [5]. Нединамичка теорија да је формирање валовитости углавном повезано са шинским материјалима и процесом топљења, итд.; а чак и ако је међусила точка и шина константна, шина ће такође доћи до набора због њеног неравномерног пластичног тока [6,7].

3. дробљење шина.Пригњечење шине је појава да се материјал горњег дела шине појављује пластично деформисано и газиште шине постаје спљоштено, што се обично примећује на шинама у закривљеном делу железничке пруге за тешке услове [8], као што је приказано на слици 4. Пригњечење шине мења облик главе шине, контактна сила точак-шина се мења и не мења кретање, што неће променити кретање. Поред тога, гњечење шине често је праћено скидањем или оштећењем напрслина од замора. Граница стабилности се често користи као критеријум за процену да ли долази до оштећења од гњечења у шини, а повећање границе попуштања материјала може спречити или успорити ову врсту оштећења.

4. Бочно хабање шине.Бочно трошење шине је главни облик оштећења шине са кривим малим радијусом [9], као што је приказано на слици 5. У кинеској железници, 98% шине малог радијуса је уклоњено због прекомерног бочног хабања. Када локомотива и возило уђу у кривину, воз се креће напред због инерције, али колосек приморава тело воза да се окрене. У овом случају, точкови ће ударити у шину и доћи ће до озбиљног бочног хабања. Нарочито, када су центрифугална сила и центрипетална сила воза неуравнотежене, оптерећење унутрашње и спољашње шине ће бити пристрасно, што у великој мери погоршава бочно хабање [10, 11]. Раширено је мишљење да бочно трошење шине скраћује век трајања шине, а промена профила шине погоршава интеракцију точак/шина, што утиче на стабилност воза који пролази кривину.

Слика 1 Заморне пукотине.

Слика 2 Пилинг шина.

Слика 3 Хабање ребрастих шина.

Слика 4 Дробљење шина.

Слика 5 Бочно хабање шине.

Референце

1. К. Зхоу. Истраживање правила и механизама уклањања материјала током брушења шина [Д]. Ченгду: Докторска дисертација Универзитета Југозапад Јиаотонг, 2020.
2. Кс. Зхао, ЗЛ Ли. Тродимензионално решење коначних елемената фрикционог котрљајућег контакта точак–шина у еластопластичности [Ј]. Зборник радова Института машинских инжењера, део Ј: часопис за инжењерску трибологију, 2015, 229(1): 86-100.
3. В. Зхонг, Ј. Ху, П. Схен, ет ал. Експериментално испитивање замора контакта при котрљању и хабања брзих и тешких пруга и избор шинског материјала [Ј]. Веар, 2011, 271(9-10): 2485-2493.
4. С. Грассие, Ј. Калоусек. Коруговање шина: карактеристике, узроци и третмани [Ј]. Зборник радова Института машинских инжењера, Део Ф: Јоурнал оф Раил анд Рапид Трансит, 1993, 207(1): 57-68.
5. И. Гу. Студија о механизму набора шине на небаластираној прузи за велике брзине [Д]. Пекинг: Докторска дисертација Пекинг Јиаотонг универзитета, 2017.
6. Кс. Јин, Кс. Ли, В. Ли, ет ал. Преглед напретка шинског таласа [Ј]. Јоурнал оф Соутхвест Јиаотонг Университи, 2016, 51(2-3): 264-273.
7. С. Ли, Д. Лиу, П. Лиу, ет ал. Формирање валовитости и еволуција микроструктуре шинског челика У75В [Ј]. Јоурнал оф Далиан Јиаотонг Университи, 2019, 40(5): 66-71.
8. З. Ли, З. Иан, С. Ли. Утицај валовитости шина на динамичке перформансе система брзих возила-скретница [Ј]. Јоурнал оф Централ Соутх Университи (Наука и технологија), 2003, 25(1): 104-108.
9. В. Ванг, Х. Гуо, Кс. Ду, ет ал. Истраживање механизма оштећења и превенције железничке пруге за тешке транспорте [Ј]. Анализа инжењерских кварова, 2013, 35: 206-218.
10. И. Зхоу, С. Ванг, Т. Ванг, ет ал. Теренско и лабораторијско испитивање везе између провере главе шине и хабања у железници за тешке транспорте [Ј]. Веар, 2014, 315(1-2): 68-77.
11. И. Повилаитиене, И. Камаитис, И. Подагелис. Утицај ширине колосека на бочно трошење шине на кривинама колосека [Ј]. Часопис за грађевинарство и менаџмент, 2006, 12(3): 255-260.
12. В. Зхаи, Ј. Гао, П. Лиу, ет ал. Смањење бочног хабања шине на кривинама железнице за тешке транспорте на основу динамичке интеракције точкова и шина [Ј]. Вехицле Систем Динамицс, 2014, 52(суп1): 440-454.