Selección de material y cálculo de resistencia de la placa de presión
- ¿Cuáles son los materiales de uso común para las placas de presión? ¿Cuáles son sus características de rendimiento?
El acero estructural de carbono es uno de los materiales de uso común para las placas de presión, como el acero Q235. Tiene fuerza moderada, buena plasticidad y dureza, es fácil de procesar y dar forma, y tiene un bajo costo. Es adecuado para escenas con pequeñas cargas en líneas ferroviarias comunes. Los aceros estructurales de aleación, como el acero 45 y el acero 40Cr, pueden mejorar su resistencia y dureza a través del tratamiento térmico. Su resistencia al desgaste y su resistencia a la fatiga son mejores que el acero estructural de carbono. Son adecuados para ferrocarriles o ocasiones de servicio pesado con altos requisitos para la resistencia a la placa de presión. Los aceros inoxidables, como el acero inoxidable 304, tienen una excelente resistencia a la corrosión y resistencia a la oxidación. Cuando se usan en entornos corrosivos como áreas húmedas, costeras y químicas, pueden resistir efectivamente la corrosión y extender su vida útil, pero el costo es relativamente alto. Además, el hierro dúctil también se usa en algunas ocasiones especiales. Su resistencia es cercana a la del acero, su rendimiento de fundición es bueno, se puede convertir en formas complejas y su rendimiento de absorción de choque es mejor que el del acero. Es adecuado para piezas de pista con ciertos requisitos para la absorción de choque.
- ¿Cómo elegir materiales de placa de presión según los tipos de ferrocarril?
Los ferrocarriles de alta velocidad tienen altos requisitos para la resistencia, la tenacidad y el rendimiento de la fatiga de la placa de presión. El acero estructural de aleación, como el acero 40Cr, debe seleccionarse. Después de enfriar y templar, tiene altas propiedades mecánicas integrales y puede soportar vibraciones de alta frecuencia y cargas de impacto durante la operación de tren de alta velocidad. Los ferrocarriles de servicio pesado tienen ejes pesados y la placa de presión necesita soportar una gran presión. Se debe seleccionar acero estructural de aleación de alta resistencia o acero estructural de carbono reforzado para garantizar suficiente resistencia y resistencia al desgaste para evitar la deformación y la fractura. En el tránsito del ferrocarril urbano, si se encuentra en un entorno húmedo o corrosivo, los materiales de acero inoxidable, como el acero inoxidable 304, se pueden seleccionar para resistir la corrosión y reducir los tiempos de mantenimiento; Si es más sensible al costo, el acero estructural de carbono ordinario también se puede usar después del tratamiento con anticorrosión. Las líneas ferroviarias ordinarias tienen pequeñas cargas, y la selección de acero estructural de carbono puede cumplir con los requisitos, al tiempo que garantiza el rendimiento y el control de los costos.
- ¿Qué factores de carga deben considerarse en el cálculo de la resistencia de la placa de presión?
La carga del tren es el factor principal en el cálculo de la resistencia de la placa de presión, incluida la carga vertical y la carga lateral. La carga vertical se genera por el peso del tren y se transmite a la placa de presión a través de los rieles, lo que hace que la placa de presión tenga estrés por flexión; La carga transversal se genera cuando el tren pasa a través de una curva o frenos, lo que hace que la placa de presión tenga esfuerzo cortante y estrés por flexión lateral. También se debe considerar el estrés de temperatura causado por los cambios de temperatura. Los rieles se expanden y se contraen debido a los cambios de temperatura, lo que producirá fuerzas adicionales en la placa de presión. Especialmente en líneas perfectas, el estrés por temperatura es más significativo. La precarga del perno no puede ignorarse en el cálculo de la resistencia de la placa de presión. La precarga hace que la placa de presión en contacto cercano con los rieles y los durmientes, lo que resulta en la concentración de estrés local. Es necesario garantizar que el estrés esté dentro del rango permitido del material. Además, la carga de impacto también debe considerarse. La vibración y los baches durante el funcionamiento del tren hará que la placa de presión tenga un impacto instantáneo. El coeficiente de impacto debe introducirse para la corrección al calcular la resistencia.
- ¿Cuáles son los métodos de cálculo de resistencia para la placa de presión? ¿Cuál es el alcance de la aplicación de cada uno?
El método de cálculo teórico se basa en los principios de la mecánica del material y la mecánica estructural. Al establecer un modelo mecánico de la placa de presión, la distribución de tensión en varias cargas se calcula para determinar si se cumplen los requisitos de resistencia. Este método es adecuado para platos con estructuras simples y distribución de carga uniforme. El proceso de cálculo es relativamente simple, pero la precisión del cálculo puede ser insuficiente para los platos con estructuras complejas. El método de análisis de elementos finitos utiliza software de computadora para establecer un modelo tridimensional de la platina, realizar la aplicación de malla y carga, simular el estado de tensión de tensión de la platina en diferentes condiciones de trabajo y analizar con precisión la resistencia de la platina con estructuras complejas. Tiene una amplia gama de aplicaciones, especialmente para plates con formas complejas y distribución de carga desigual, como platos especiales en el área de participación, pero requiere cierta experiencia de modelado y análisis. El método experimental realiza una prueba de carga en la muestra de la platina para determinar su capacidad de carga final y verificar si la resistencia cumple con el estándar. Es adecuado para varios tipos de placas, especialmente aquellos con nuevas estructuras o materiales, pero el costo es alto y el ciclo es largo.
- ¿Cómo mejorar la resistencia y la resistencia al desgaste de la platina a través del tratamiento térmico del material? El tratamiento de templado es un método común para mejorar la resistencia y la tenacidad de la platina. La platina se calienta por encima del punto crítico, se apaga después del aislamiento y luego se templa a alta temperatura para obtener una estructura de troostitas templadas con alta resistencia y buena resistencia, y excelentes propiedades mecánicas integrales. El tratamiento con enfriamiento de la superficie puede mejorar la dureza de la superficie y la resistencia al desgaste de la platina. El área de superficie de la platina con mayor fuerza se calienta y se enfría rápidamente para formar una estructura de martensita en la superficie, mientras que el núcleo aún mantiene una buena resistencia. Es adecuado para platos que requieren resistencia al desgaste de la superficie y un núcleo fuerte. El tratamiento de carburación es colocar la platina en un medio de carburación y calentarla para permitir que los átomos de carbono penetren en la capa superficial. Después de apagarse y templar a baja temperatura, la superficie tiene alta dureza y resistencia al desgaste, mientras que el núcleo mantiene la tenacidad. Es adecuado para placas que están sujetas al desgaste de impacto. Además, el tratamiento con nitruración puede mejorar la dureza de la superficie, la resistencia al desgaste y la resistencia a la corrosión de la platina. La temperatura del tratamiento es baja y la deformación es pequeña. Es adecuado para platos con requisitos de alta precisión.