Leichtbautechnologie und hoch{0}feste Verbindungsanpassungslösung für Laschen
Was sind die Kernprinzipien und Ziele des Leichtbaus für Laschen?
Das Kernprinzip des Leichtbaus für Laschen istMinimierung des Materialverbrauchs unter der Prämisse, die Festigkeit und Steifigkeit der Verbindung sicherzustellen. Im Designprozess ist es notwendig, die strukturellen mechanischen Eigenschaften und die Verarbeitbarkeit bei der Herstellung in Einklang zu bringen, um eine unzureichende strukturelle Festigkeit aufgrund eines übermäßigen Leichtgewichts zu vermeiden. Das Hauptziel des Leichtbaus besteht darin, das Eigengewicht der Lasche zu reduzieren. Das Eigengewicht von Laschen, die in Schwerlastbahnen verwendet werden, sollte um 15 %-20 % und das von Laschen, die in Hochgeschwindigkeitsbahnen verwendet werden, um 20–25 % reduziert werden. Gleichzeitig muss sichergestellt werden, dass die Zugfestigkeit in Längsrichtung mindestens 500 MPa und die Biegefestigkeit in Querrichtung mindestens 300 MPa beträgt, um den Anforderungen der Zugbelastung gerecht zu werden. Darüber hinaus soll die Leichtbauweise auch die Korrosions- und Ermüdungsbeständigkeit der Lasche verbessern, ihre Lebensdauer verlängern, die Kosten für die Leitungswartung senken und die Einheit von wirtschaftlichen und sozialen Vorteilen verwirklichen.
Was sind die zentralen Strukturoptimierungsmaßnahmen für den Leichtbau von Laschen?
Zu den zentralen Strukturoptimierungsmaßnahmen für den Leichtbau von Laschen gehören:Hohlstrukturdesign, Querschnitts-Gradientendesign und Optimierung von Verrundungsübergängen. Das Hohlstrukturdesign besteht darin, elliptische Hohllöcher in den nicht-belasteten Bereichen der Lasche zu öffnen. Die Längsachsenrichtung der Hohllöcher stimmt mit der Zugrichtung überein. Die Größe des Lochdurchmessers wird anhand der Spannungsanalyse ermittelt und beträgt im Allgemeinen 20 {7}}30 mm. Die Hohlstruktur kann den Materialverbrauch reduzieren, ohne die Tragfähigkeit der Lasche zu beeinträchtigen. Das Querschnittsverlaufsdesign besteht darin, die Querschnittsdicke der Lasche von beiden Enden zur Mitte hin allmählich zu verringern. Die Dicke beider Enden beträgt 20 mm, die Dicke der Mitte beträgt 12 mm und die Länge des Gradientenübergangs beträgt 50 mm. Dieses Design kann die Spannungsverteilung gleichmäßiger machen, Spannungskonzentrationen vermeiden und gleichzeitig das Eigengewicht reduzieren. Die Optimierung des Kehlübergangs besteht darin, den Fasenradius des Bolzenlochs der Lasche von 2 mm auf 8 mm und den Kantenkehlenradius von 3 mm auf 10 mm zu erhöhen, den Spannungskonzentrationsfaktor zu verringern und die Ermüdungsbeständigkeit zu verbessern. Die drei Maßnahmen müssen in Kombination verwendet werden und die strukturelle Festigkeit sollte durch Finite-Elemente-Analyse überprüft werden, um sicherzustellen, dass die leichte Lasche die Anwendungsanforderungen erfüllt.
Was sind die Materialaufwertungsrichtungen und Leistungsanforderungen für die Leichtbaukonstruktion von Laschen?
Die Materialveredelungsrichtung für die Leichtbaukonstruktion von Laschen istum gewöhnlichen Kohlenstoffstahl durch hoch{0}festen, niedrig-legierten Baustahl zu ersetzen. Die empfohlenen Materialien sind Q460C und Q550D. Q460C-Stahl hat eine Zugfestigkeit von mindestens 460 MPa, eine Streckgrenze von mindestens 345 MPa, eine Dehnung von mindestens 18 % sowie eine gute Schweißleistung und Plastizität. Q550D-Stahl hat eine Zugfestigkeit von mindestens 550 MPa, eine Streckgrenze von mindestens 470 MPa, eine Dehnung von mindestens 16 %, eine hervorragende Schlagzähigkeit bei niedrigen Temperaturen und ist für den Einsatz in alpinen Regionen geeignet. Zu den Leistungsanforderungen an den Werkstoff gehören hohe Festigkeit, hohe Zähigkeit und gute Korrosionsbeständigkeit. Eine hohe Festigkeit kann die Querschnittsdicke der Lasche reduzieren, um ein geringes Gewicht zu erreichen. Eine hohe Zähigkeit kann verhindern, dass die Lasche unter Stoßbelastung spröde bricht. Eine gute Korrosionsbeständigkeit kann die Lebensdauer in rauen Umgebungen verlängern. Darüber hinaus muss die Schweißleistung des Materials den Schweißanforderungen von Schienenverbindungen entsprechen und die Festigkeit der Schweißverbindung sollte nicht weniger als 90 % der Grundmetallfestigkeit betragen, um die Zuverlässigkeit der Verbindung zu gewährleisten.
Was sind die Kernpunkte der Verbindungsanpassung zwischen Leichtbaulaschen und unterschiedlichen Schienentypen?
Die wichtigsten Punkte bei der Verbindungsanpassung zwischen leichten Laschen und verschiedenen Schienentypen sindAnpassen der Schraubenlochgröße und des Anzugsdrehmoments. Bei der Verbindung mit 60 kg/m nationalen Standardschienen beträgt der Bolzenlochdurchmesser 24 mm, der Lochabstand 140 mm und das Anzugsdrehmoment wird auf 300-350 N·m kontrolliert, um sicherzustellen, dass die Lasche und die Schiene eng und ohne Lücken verbunden sind. Bei der Verbindung mit EU EN54E1-Schienen beträgt der Bolzenlochdurchmesser 22 mm, der Lochabstand 120 mm und das Anzugsdrehmoment wird auf 250-300 N·m geregelt, um sich an die Verbindungsgröße von EN-Standardschienen anzupassen. Bei der Verbindung mit nordamerikanischen AAR136RE-Schienen beträgt der Bolzenlochdurchmesser 26 mm, der Lochabstand 150 mm und das Anzugsdrehmoment wird auf 350-400 N·m geregelt, um den Verbindungsanforderungen von Schwerlastbahnen gerecht zu werden. Bei der Verbindung mit südostasiatischen Schmalspurschienen beträgt der Bolzenlochdurchmesser 20 mm, der Lochabstand 100 mm und das Anzugsdrehmoment wird auf 200–250 N·m geregelt, um sich an die geringe Querschnittsgröße von Schmalspurschienen anzupassen. Für die Verbindung sollten hochfeste Schrauben aus 40Cr verwendet werden und die Vorspannung sollte dem Anzugsdrehmoment entsprechen, um sicherzustellen, dass die Verbindungsfestigkeit der Norm entspricht.
Welche Festigkeitserkennungsmethoden und Akzeptanzstandards gibt es für leichte Laschen?
Zu den Festigkeitserkennungsmethoden für leichte Laschen gehören:Zugversuch, Biegeversuch und Ermüdungsversuch. Beim Zugversuch wird die Laschenprobe mit einer Universalprüfmaschine bis zum Bruch gedehnt und die Zugfestigkeit und Streckgrenze erfasst. Die Messlänge der Probe beträgt 50 mm und die Streckgeschwindigkeit beträgt 2 mm/min. Für den Biegetest wird eine Dreipunkt-Biegeprüfmaschine mit einem Biegeradius von 50 mm und einem Biegewinkel von 180 Grad verwendet. Die Probe gilt als qualifiziert, wenn kein Riss vorhanden ist. Bei der Ermüdungsprüfung wird eine Hochfrequenz-Ermüdungsprüfmaschine mit wechselnder Belastung eingesetzt, wobei die maximale Belastung 80 % der Nennzugfestigkeit und die Anzahl der Zyklen das 1×10⁷-fache beträgt. Die Probe gilt als qualifiziert, wenn kein Bruch vorliegt. Der Akzeptanzstandard basiert auf GB/T 11265-2017, mit Zugfestigkeit größer oder gleich 460 MPa, Streckgrenze größer oder gleich 345 MPa, keine Risse im Biegetest und kein Bruch im Ermüdungstest. Die Prüfung des Aussehens erfordert, dass die Oberfläche keine Risse, Verformungen, Rost oder andere Mängel aufweist und dass die Maßabweichung der Schraubenlöcher kleiner oder gleich ±0,5 mm ist. Das Stichprobenverhältnis für die Inspektion beträgt 10 Proben pro Charge. Wenn eine Probe nicht qualifiziert ist, muss eine Doppelprobenahme durchgeführt werden. Ist die Doppelprobe immer noch unqualifiziert, gilt die Produktcharge als unqualifiziert.