Miksi radat vääntyvät ja kääntyvät kuumissa olosuhteissa?
Jun 30, 2023| Kun kisko on vapaa, se laajenee ja supistuu lämpötilan muuttuessa. Kesällä se pitenee kuumana, talvella lyhenee kylmänä eli "lämpölaajenemista ja supistumista". Kun useita kiskoja liitetään yhteen kiskoksi, on ilmeisesti liitos 12,5 tai 25 metrin välein. Saumojen välinen rako on noin 8 mm ja se on suunniteltu estämään kiskon vaurioituminen lämpölaajenemisen ja -kutistumisen aikana esiintyvien lämpötilavoimien vaikutuksesta. Yleensä jokaista kiskon lämpötilan 1 asteen muutosta kohden jokaiseen kiskoon kohdistuu 1,645 tonnin paine tai jännitys. Kiskon lämpötilan 50 asteen muutoksissa kiskoon kohdistetaan jopa 82,25 tonnin paine tai jännitys. Tällainen valtava lämpötilavoima riittää häiritsemään radan vaihteen normaalia tilaa. Siksi näin suuri laajeneminen ja supistuminen saumattomalla siimalla ei ole koskaan sallittua ja molempien päiden lukitsemiseen on käytettävä kiipeämisen estolaitteita tai raiteen lukitsemiseksi asetetaan voimakas siiman vastus raiteen rajoittamiseksi. kiskojen laajeneminen ja supistuminen.
Jos tietyn pituinen kiskon päätyy kiinteästi, rajoittaa kiskon vapaata laajenemista, kiskon lämpötilan muutosta, linjakisko näkyy sisäisenä jännityksenä, tämä voima johtuu kiskon lämpötilan muutoksesta, ns. lämpötilavoimasta. Tarkemmin sanottuna se on saumaton linja lukko, kesän lämpötilan nousu, rautateiden lämmön venymä, mutta rajoitukset eivät voi venyä, sisäinen puristusjännitys; talvella lämpötilan lasku, rautatie kylmällä lyhentää, mutta hillitseminen ei myöskään voi lyhentää, sisäinen jännitys. Koska kisko on niin lujasti lukittunut kiskon ratapölkkyyn, kiskoon voi kohdistua niin suuri lämpötilavoima ilman muodonmuutoksia, mikä on saumattoman linjan perusperiaate.
Kun kiskon lämpötila on korkeampi kuin lukitun kiskon lämpötila, saumattoman linjan kisko-osaan kohdistetaan lämpötilapaine. Lämpötilapaine on verrannollinen kiskon lämpötilan positiivisen muutoksen asteiden lukumäärään. Kun kiskon lämpötila nousee maksimiarvoon maxt, lämpötilapaine saavuttaa maksimiarvon maxPt.
Toisaalta liitosvastuksen ja kiskopohjan pitkittäisvastuksen vuoksi suurin osa lämpötilapaineesta rajoittuu kisko-osaan ja vain hyvin pieni osa vapautuu laajenemisvyöhykkeellä. Tämä kiskoosaan rajoittunut lämpötilapaine on vapautettava luonnonlakien mukaisesti täydellisen tasapainon saavuttamiseksi. Kun se saavuttaa tietyn arvon, ei silti löydä ulospääsyä pitkittäissuunnassa, se menee poikittaissuunnassa löytääkseen ulospääsyn, ja saumattoman viivan käyrä tarjoaa sille tämän mahdollisuuden, eli pitkittäissuuntainen. säteittäisvoiman Pr lämpötilapainesynteesi osoittaa vain käyrän ulkopuolen suuntaa niin, että käyrä seuraa nousevan säikeen suunnan trendiä dropsy. Ja suorat viivat eivät voi olla täysin suoria, kun jonkin verran mutkaa jossain, pitkittäinen lämpötilapaine myös taipuu säteittäisen komponenttivoiman Pr synteesin suuntaan, mikä johtaa suoran radan taivutusmuodonmuutoksen suuntaan.
Tällä tavalla niin kauan kuin lämpötilapaine saavuttaa tietyn arvon, saumaton viivarata näyttää olevan poikittaista muodonmuutosta väistämätöntä.
Suuri määrä testejä osoittaa, että tämä muodonmuutos esiintyminen ja kehitysprosessi on tietty laki, periaatteessa voidaan jakaa kolmeen vaiheeseen: tilalla vakaa vaiheessa, laajentaminen radan vaiheessa ja kiitotien vaiheessa.
(A) Pidä lava vakaana
Vakaa vaihe on saumattoman linjan alkuvaihe, joka kestää lämpötilapainetta. Tässä vaiheessa, vaikka lämpötilapaine, koska kiskon lämpötila nousee, mutta radalla ei muodonmuutoksia, silti säilyttää alkuperäisen tilan, lämpötila pakottaa kokonaan elastiseen tilaan "varastointi" kiskon osassa. Mitä pienempi kiskon alkutaivutus on, sitä suurempi on tätä tilaa vastaava lämpötilapaineen arvo. Jos kisko on ihanteellisesti geometrisesti suora, tämä tila voi jatkua, kunnes lämpötilapaine saavuttaa huomattavan arvon, ennen kuin äkillinen pisarointi tapahtuu ulkoisten voimien vaikutuksesta; Eri syistä kisko ei kuitenkaan voi olla geometrisesti ihanteellisesti suora, vaan siinä on aina jonkinasteista taipumista; siksi kiskon lämpötilapaine stabilointivaiheen aikana ei voi saavuttaa edellä mainittua "merkittävää arvoa" Päinvastoin, mitä pienempi radan vastus ja mitä huonompi radan geometria, erityisesti suunnan suhteen, sitä alhaisempi lämpötilapaine aiheuttaa radan pudotusmuodonmuutos.
Se, onko saumattoman linjan radan "vakaa", riippuu siitä, onko lämpötilapaine saavuttanut kriittisen arvon, eli onko radan lämpötila saavuttanut kriittisen radan lämpötilan. Kriittinen lämpötilapaine tai kriittinen kiskon lämpötila vaihtelee linjan tilan mukaan ja voi olla korkea tai matala. Samalla saumattomalla linjalla, niin kauan kuin lämpötila ylittää kriittisen arvon, raita siirtyy vakaasta tilasta laajennettuun tilaan.
Lämpötilapainetta, jossa saumaton linja siirtyy laajennettuun kiskon tilaan stabiilista tilasta, kutsutaan ensimmäiseksi kriittiseksi lämpötilapaineeksi. Pitovaiheen aikana saumaton siima on suhteellisen turvallinen.
(ii) Rautatievaiheen laajentaminen
Kun kiskon lämpötila jatkaa nousuaan ja lämpötilapaine ylittää ensimmäisen kriittisen arvon, alkaa laajennusvaihe. Tämän vaiheen aikana kohonnut lämpötilapaine aiheuttaa raiteen pienestä suureen, pienestä suureen sivusuuntaisen muodonmuutoksen, joskus selvästi paljaalla silmällä havaittavissa - taivutusviivat tulevat yhä selvemmiksi, muodonmuutosvektorit suurenevat ja radan suuntaus merkittävästi huonompi.
Mutta radan lämpötila ei voi nousta loputtomiin. Kun se saavuttaa tietyn tason (niin kauan kuin se on telan toleranssin sisällä) ja sitten alkaa laskea lämpötilan paineen vähitellen noustessa, on mahdollista nähdä, että telan muodonmuutos ja taipuminen vähenee, kunnes se palaa alkutilaansa. Toisin sanoen, laajennusvaiheen aikana radan muodonmuutos on elastinen muodonmuutos.
Saumattoman radan elastista muodonmuutosta lämpötilapaineen alaisena kutsutaan radan laajenemiseksi.
Laajennusvaiheessa lämpötilapaineen nostamisen jälkeen kiskon elastinen muodonmuutos voidaan palauttaa alkuperäiseen tilaan, joka on vain 2 mm. teoriassa yli 2 mm:n telan elastista muodonmuutosta ei voida täysin palauttaa lämpötilapaineen nostamisen jälkeen, ja jonkin verran jäännösmuodonmuutosta on jätettävä. Radan lämpötila muuttuu toistuvasti, tämä jäännösmuodonmuutos kerääntyy aiheuttaen vakavan huonon suunnan. Siksi radan laajennuksen määrää on rajoitettava ajallisesti.
(C) kiitotien vaihe
Radan laajennusvaiheessa lämpötilapaine ei ylitä saumattoman linjan kapasiteettia, mutta kapasiteetin raja on mahdollista saavuttaa. Tässä vaiheessa saumattoman linjan suhteellinen vakaus on tuskin säilynyt ja turvallisuus on vaarassa.
Kun radan lämpötila nousee taas hieman, lämpötilapaine jatkaa nousuaan; jos rataa hieman häiritsevät ulkoiset voimat (kuten junan jarrutus, rakennusvaikutus, kiskojen iskuminen jne.), kiskoosaan kertynyt liiallinen lämpötilapaine muuttaa radan geometriaa yhtäkkiä pahanlaatuisia muutoksia - laajenemisvaiheen muodonmuutosvektori yhtäkkiä kasvaa merkittävästi, joskus jopa satoja millimetrejä, radan Hetkeen tehdä valtava ääni vakava vesipako, kiskorivi ulos ja vetää mätä sänky tai kiskon ja ratapölkkyjen irtoaminen johtaa ajo-olosuhteiden täydelliseen menettämiseen. Vakavan vääristymän kautta kiskon muodonmuutos voidaan nähdä, sen muodonmuutos on ylittänyt elastisuusrajan, muuttuu plastiseksi muodonmuutokseksi; kiskon osa lämpötilan voima on vapautettu; kisko luonnollisessa tilassa "nolla jännitys" -tilassa, lämpötilapaine ja linjavastus eliminoituvat samanaikaisesti, kun linja on vakavasti vaurioitunut.
Saumaton linja rautateiden lämpötila paineen roolissa tuhoavia muodonmuutoksia kutsutaan kiitotien.