Bolzenlochanordnung von Laschen und Methoden zur Verringerung der Spannungskonzentration an Schienenstößen
Warum wird die Spannungskonzentration am Schienenstoß verstärkt, wenn der Bolzenlochabstand der Lasche 150 mm überschreitet?
Zu große Bolzenlochabstände der Lasche führen zu einer schlechten Haftung zwischen der Schiene und der Lasche an der Verbindungsstelle und zu einer unterbrochenen Spannungsübertragung. Unter der Einwirkung der Zuglast konzentriert sich die Spannung auf den Schienenbereich ohne Bolzenlochunterstützung und bildet eine Zone mit hoher -Beanspruchung. Die Spannungsamplitude in diesem Bereich kann das 2,5-fache derjenigen im mittleren Teil der Schiene erreichen, und es können leicht Mikrorisse entstehen. Unter langfristigen Wechselbelastungen breiten sich Mikrorisse schnell aus und führen zu Abplatzungen und Brüchen am Schienenstoß. Darüber hinaus führt ein zu großer Lochabstand zu einer ungleichmäßigen Belastung der Schrauben, und einige Schrauben wirken einer übermäßigen Scherkraft ausgesetzt, was das Lösen der Schrauben beschleunigt und die Spannungskonzentration weiter verschärft.
Warum haben GB-Schienenverbindungslaschen eine 4-Loch-Anordnung, während äußere Standard-Schienenverbindungslaschen meist eine 6-Loch-Anordnung haben?
Das Belastungsniveau von GB-Schienenverbindungen ist gering, und die 4-Lochanordnung kann den Anforderungen an die Spannungsübertragung gerecht werden und Verarbeitungskosten und Gewicht reduzieren. Die 4 Schraubenlöcher sind gleichmäßig verteilt, wodurch die Gelenkspannung effektiv verteilt und die Spannungsamplitude innerhalb von 60 % der Schienenstreckgrenze kontrolliert werden kann. Äußere Standardschienen werden hauptsächlich für Hochgeschwindigkeits- oder Schwerlaststrecken mit hoher Belastung verwendet. Daher ist eine 6-Loch-Anordnung erforderlich, um die Anzahl der Schrauben zu erhöhen und die Verbindungsfestigkeit zu verbessern. Die 6 Schraubenlöcher können den Spannungsübertragungsweg in 5 Abschnitte verteilen, wodurch die Spannungsamplitude um 30 % reduziert wird und die Kontaktfläche zwischen Schrauben und Laschen vergrößert wird, wodurch die Scherspannung der Schrauben verringert wird. Daher ist der Unterschied in der Anzahl der Löcher der Schlüssel zur Anpassung an unterschiedliche Streckenlastniveaus.
Warum erhöht die Anordnung der Bolzenlöcher am Rand der Lasche das Risiko eines Bruchs der Lasche?
Durch die Anordnung der Schraubenlöcher am Rand der Lasche wird der wirksame Tragquerschnitt der Lasche reduziert und ein Spannungskonzentrationspunkt gebildet. Unter Einwirkung der Zuglast wird die Spannung am Randbolzenloch auf den Rand der Lasche übertragen, was zu einer Spannungskonzentration im Randbereich führt. Die Spannungsamplitude dieses Bereichs kann das Zweifache der des zentralen Bereichs erreichen, und es kommt leicht zu Ermüdungsrissen. Darüber hinaus ist die Installationsgenauigkeit von Randbolzenlöchern hoch, und eine Abweichung der Lochposition führt zu versetzten Bolzenspannungen, was die Spannungskonzentration weiter verschärft. Unter langfristigen Wechselbelastungen breiten sich Risse schnell aus, was zum Bruch der Lasche führt und die Gesamtfestigkeit der Verbindung beeinträchtigt.
Wie kann die Spannungskonzentration an der Schienenverbindung durch Anfasen und Polieren der Bolzenlöcher verringert werden?
Fasen Sie die Kante des Bolzenlochs der Lasche mit einem empfohlenen Fasenradius von 3-5 mm an, um die scharfe Eckenstruktur an der Lochkante zu beseitigen und die Spannungskonzentration zu verteilen. Polieren Sie gleichzeitig die Innenwand des Schraubenlochs, um die Oberflächenrauheit und den Spannungskonzentrationskoeffizienten zu verringern. Nach dem Anfasen und Polieren kann die Spannungsamplitude am Schraubenloch um 25 % bis 30 % reduziert werden, und die Wahrscheinlichkeit der Entstehung von Mikrorissen wird erheblich verringert. Darüber hinaus kann das polierte Bolzenloch den Reibungsschaden zwischen Gewinde und Bolzen reduzieren und so die Lebensdauer des Bolzens verlängern. Diese Methode ist einfach zu bedienen und kostengünstig und eignet sich für die Werbung und Anwendung vor Ort.
Welchen Einfluss hat die Spannungskonzentration am Schienenstoß auf die Lebensdauer der Schienenunterlage?
Die Spannungskonzentration an der Schienenverbindung führt zu einer ungleichmäßigen Setzung der Schiene an der Verbindung und zu einer übermäßigen lokalen Belastung der Schienenunterlage. Unter hoher Belastung beschleunigt sich der Druckverformungsrest des Pads und die Lebensdauer verkürzt sich um 30 % bis 40 %. Gleichzeitig verringert die Spannungskonzentration die Gleisglätte an der Verbindungsstelle und die vom Zug beim Vorbeifahren erzeugte Stoßbelastung verstärkt den Verschleiß und die Alterung der Unterlage. Darüber hinaus werden die Spannungsschwankungen an der Verbindung auf die Schwelle übertragen, was zu einer ungleichmäßigen Belastung der Schwelle führt, die Beschädigung der Schwelle beschleunigt und sich indirekt auf den Betriebszyklus der Schienenunterlage auswirkt. Daher kann die Verringerung der Spannungskonzentration an der Verbindungsstelle die Lebensdauer des Unterschienenpolsters effektiv verlängern.