Mécanisme de couplage par fatigue et usure des clips de rail élastiques soumis à des charges dynamiques à haute -fréquence sur les trains
Q1 : Qu'est-ce que le frottement entre la surface de contact du clip et du rail, et dans quelles conditions se produit-il le plus facilement ?
A1: Le fretting fait référence au mouvement relatif alternatif d'une amplitude extrêmement faible (généralement du micron au millimètre) entre deux composants fermement connectés sous vibration externe. Pour les clips élastiques, les vibrations verticales et latérales à haute-fréquence générées par les trains à grande vitesse-provoquent un léger glissement au point de contact entre le rail et le clip. Lorsque le clip ne peut pas fournir une contrainte rigide complète, le frottement se produit continuellement. Cela est particulièrement important dans les sections présentant une force de serrage insuffisante, une élasticité élevée des patins et de fortes vibrations latérales dans les sections courbes, conduisant à un frottement et une extrusion continus entre les surfaces de contact et à des dommages persistants par fretting.
Q2 : Comment l'usure du fretting endommage-t-elle progressivement la surface de travail du clip ?
A2: Lors du fretting, des déformations plastiques, des adhérences et des cisaillements répétés se produisent sur la surface métallique de la zone de contact, entraînant un écrouissage et un effritement, formant de fins débris d'usure. La plupart de ces débris sont de l'oxyde de fer de haute dureté, qui forme une usure abrasive à trois corps-à l'intérieur de la surface de contact et coupe davantage les surfaces de base des clips et des rails. À long terme, des rainures d'usure évidentes, un écrasement de surface et une perte de matériau apparaissent sur la surface de travail du clip, détruisant l'état de montage et déplaçant continuellement le point de contrainte, conduisant à une baisse continue de la force de serrage efficace.
Q3 : Quelle est la différence entre la fatigue de frottement et la fatigue ordinaire, et pourquoi est-elle plus nocive ?
A3: La fatigue ordinaire est principalement causée par des contraintes de flexion alternées externes, avec des fissures provenant de zones internes ou de zones de concentration de contraintes ; La fatigue de contact résulte de la combinaison de l'usure de contact et des contraintes alternées. Le frettage forme un grand nombre de micro-rayures, de piqûres et de couches-écrouies à la surface, qui sont des sources naturelles de fissures. Au même niveau de contrainte, les fissures de fatigue de fretting s'initient plusieurs fois plus rapidement que la fatigue ordinaire, avec des chemins de propagation plus complexes, montrant souvent le développement simultané de plusieurs fissures. Par conséquent, la fatigue de contact peut provoquer une fissuration ou une fracture soudaine des clips avant d'atteindre leur durée de vie nominale, avec une forte dissimulation et un grand danger.
Q4 : Quelles conditions de piste aggravent considérablement les dommages causés par la fatigue de fretting des clips ?
A4 : Premièrement, les chemins de fer à grande vitesse-et interurbains à grande vitesse et fréquence de vibration intensifient le fretting. Deuxièmement, les courbes à petit rayon - et les courbes de transition avec des forces latérales complexes augmentent l'amplitude du glissement. Troisièmement, les sections présentant des ondulations de rail et des irrégularités dans les joints augmentent les vibrations d'impact et augmentent considérablement les cycles de fretting. Quatrièmement, les sections présentant une faible force de serrage à long terme et un resserrage intempestif offrent un espace de frettage plus grand. De plus, les environnements de vent, de sable et de poussière introduisent des abrasifs externes, accélérant à la fois l'usure par frottement et les dommages dus à la fatigue.
Q5 : Comment supprimer la fatigue de contact du point de vue de la conception, des matériaux, de l'exploitation et de la maintenance ?
A5: Dans la conception, optimisez le profil du clip et l'arc de contact pour améliorer la forme physique et réduire l'espace de frettage ; Augmentez correctement la force de serrage de conception pour améliorer la contrainte d'interface. En termes de matériau, sélectionnez un acier à ressort offrant une meilleure résistance au fretting, combiné à un grenaillage, une carburation et d'autres processus de renforcement de surface pour améliorer la dureté de la surface et les contraintes de compression, retardant ainsi l'initiation des micro-fissures. En fonctionnement, mettre en œuvre strictement le resserrage du couple pour éviter l'atténuation de la force de serrage ; meuler en temps opportun les irrégularités des rails pour réduire l'impact des vibrations ; inspectez régulièrement l'usure de la surface des clips et remplacez les clips usés à l'avance pour éviter la propagation des fissures à des niveaux dangereux.