Hvorfor snoer og drejer jernbaneskinner under varme forhold
Jun 30, 2023| Når skinnen er fri, vil den udvide sig og trække sig sammen, når temperaturen ændrer sig. Om sommeren forlænges det, når det er varmt, om vinteren forkortes det, når det er koldt, altså "termisk ekspansion og sammentrækning". Når flere skinner er sat sammen for at danne et spor, vil der naturligvis være en samling for hver 12,5 m eller 25 m. Mellemrummet mellem samlingerne er ca. 8 mm og er designet til at forhindre skinnen i at blive beskadiget af de temperaturkræfter, der opstår under termisk ekspansion og sammentrækning. Generelt, for hver 1 grads ændring i skinnetemperatur, udsættes hver skinne for et tryk eller spænding på 1.645 tons. For en 50 graders ændring i skinnetemperatur udsættes en skinne for et tryk eller spænding på op til 82,25 tons. En sådan enorm temperaturkraft er nok til at forstyrre den normale tilstand af et jernbanesporskifte. Derfor er en så stor udvidelse og sammentrækning på en sømløs line aldrig tilladt, og der skal bruges anti-klatreudstyr til at låse de to ender, eller der opsættes en stærk linemodstand i linesporet for at låse banen for at begrænse den frie udvidelse og sammentrækning af skinnerne.
Hvis en vis længde rækkevidde af skinnen ender fast, begrænse den frie ekspansion af skinnen, skinnen temperaturændring, linje skinnen vil fremstå intern stress, denne kraft er forårsaget af skinnen temperaturændring, såkaldt temperatur kraft. Specifikt, der er sømløs linje af lås, sommer temperaturstigning, skinnen ved varme forlængelse, men ved tilbageholdenhed kan ikke forlænge, intern trykspænding; vinter temperatur fald, skinnen ved kold forkorte, men ved tilbageholdenhed kan heller ikke forkorte, intern spænding. Fordi skinnen er så fast låst i skinnesvillen, kan skinnen udsættes for så stor en temperaturkraft uden deformation, hvilket er grundprincippet for den sømløse linje.
Når skinnetemperaturen er højere end den låste skinnetemperatur, udsættes skinnedelen af den sømløse linje for temperaturtryk. Temperaturtrykket er proportionalt med antallet af grader af positiv ændring i skinnetemperaturen. Når skinnetemperaturen stiger til maksimumværdien maxt, når temperaturtrykket maksimumværdien maxPt.
På den anden side er hovedparten af temperaturtrykket begrænset til skinneafsnittet på grund af samlingsmodstanden og langsgående modstand i skinnelaget, og kun en meget lille del frigives i ekspansionszonen. Dette temperaturtryk, som er begrænset til skinneafsnittet, skal udløses i henhold til naturens love for at opnå en fuldstændig balance. Når den når en vis værdi, stadig ikke kan finde en vej ud i længderetningen, vil den gå til den tværgående retning for at finde en vej ud, og kurven på den sømløse linje giver den denne mulighed, det vil sige den langsgående temperaturtryksyntese af radialkraften Pr peger bare på retningen af kurvens yderside, således at kurven følger trenden i den opadgående strengretnings dropsy. Og lige linjer kan ikke være helt lige, når nogle bøjer et eller andet sted, vil det langsgående temperaturtryk også blive bøjet i retning af syntesen af radial komponentkraft Pr, hvilket resulterer i retning af lige sporbøjningsdeformation.
På denne måde, så længe temperaturtrykket når en vis værdi, ser det sømløse linjespor ud til at tværgående deformation er uundgåelig.
Et stort antal test viser, at denne deformation af forekomsten og udviklingsprocessen er en bestemt lov, som dybest set kan opdeles i tre faser: holde stabil fase, udvidelse af sporet fase og landingsbane fase.
(A) hold stabilt stadium
Den stabile fase er den indledende fase af den sømløse linje for at modstå temperaturtrykket. I dette trin, selvom temperaturtrykket på grund af skinnetemperaturen stiger, men sporet deformeres ikke, opretholder stadig den oprindelige tilstand, temperaturkraft helt til den elastiske tilstand "opbevaring" i skinnesektionen. Jo mindre den indledende bøjning af skinnen er, jo højere er værdien af temperaturtrykket svarende til denne tilstand. Hvis skinnen er ideelt geometrisk lige, kan denne tilstand fortsætte, indtil temperaturtrykket når en betydelig værdi, før den pludselige vattering opstår under forstyrrelse af ydre kræfter; dog kan skinnen af forskellige årsager ikke være ideelt geometrisk lige, der vil altid være en vis grad af bøjning; derfor kan temperaturtrykket på skinnen under stabiliseringsfasen ikke nå den førnævnte "betydelige værdi" Tværtimod, jo lavere modstanden af strækningen er og jo dårligere sporgeometrien, især med hensyn til retning, jo lavere temperaturtryk forårsager dropsical deformation af sporet.
Hvorvidt sporet på en sømløs linje er "stabilt" afhænger af, om temperaturtrykket har nået en kritisk værdi, altså om sportemperaturen har nået en kritisk sportemperatur. Det kritiske temperaturtryk eller den kritiske skinnetemperatur varierer med strækningens tilstand og kan være høj eller lav. For den samme sømløse linje, så længe temperaturen overstiger den kritiske værdi, går sporet fra en stabil tilstand til en udvidet tilstand.
Temperaturtrykket, ved hvilket den sømløse linje kommer ind i den udvidede skinnetilstand fra en stabil tilstand, kaldes det første kritiske temperaturtryk. Under holdefasen er den sømløse linje relativt sikker.
(ii) Udvidelse af jernbanefasen
Når skinnetemperaturen fortsætter med at stige, og temperaturtrykket krydser den første kritiske værdi, begynder ekspansionsfasen. I denne fase forårsager det stigende temperaturtryk en lille til stor, lille til stor lateral deformation af sporet, nogle gange tydeligt mærkbart med det blotte øje - bøjningslinjerne bliver mere og mere udtalte, deformationsvektorerne bliver større og spororienteringen betydeligt værre.
Men banetemperaturen kan ikke stige i det uendelige. Når det når et vist niveau (så længe det er inden for banens tolerance) og derefter begynder at falde, efterhånden som temperaturtrykket gradvist løftes, er det muligt at se, at deformationen og bøjningen af banen reduceres, indtil den vender tilbage til sin oprindelige tilstand. Med andre ord, under ekspansionsfasen er deformationen af sporet en elastisk deformation.
Den elastiske deformation af et sømløst linjespor under temperaturtryk kaldes ekspansion af sporet.
I ekspansionsfasen, efter at temperaturtrykket er løftet, kan den elastiske deformation af sporet genoprettes til sin oprindelige tilstand på kun 2 mm. teoretisk kan den elastiske deformation af sporet over 2 mm ikke genoprettes fuldt ud, efter at temperaturtrykket er løftet, og der skal efterlades en del resterende deformation. Sportemperaturen ændres gentagne gange, denne resterende deformation vil akkumulere og forårsage alvorlig dårlig retning. Derfor skal mængden af sporudvidelse være tidsbegrænset.
(C) baneetape
I sporudvidelsesfasen overstiger temperaturtrykket ikke kapaciteten af den sømløse linje, men det er muligt at nå grænsen for kapaciteten. På dette tidspunkt opretholdes den relative stabilitet af den sømløse linje knap, og sikkerheden er i fare.
Når banetemperaturen stiger lidt igen, fortsætter temperaturtrykket med at stige; hvis sporet er let forstyrret af ydre kræfter (såsom togbremsning, konstruktionspåvirkning, hamrende skinner osv.), vil det for høje temperaturtryk, der er akkumuleret på skinneafsnittet, pludselig undergå ondartede ændringer - ekspansionsstadiets deformationsvektor pludselig øger betydeligt, nogle gange op til hundreder af millimeter, sporet i Et øjeblik at lave en enorm lyd alvorlig vattusind, skinne række ud af og trække rådden seng, eller skinne og skinne svelle løsrivelse føre til fuldstændig tab af køreforhold. Gennem den alvorlige forvrængning kan deformation af skinnen ses, dens deformation har overskredet sin elastiske grænse, bliver plastisk deformation; skinne sektion på temperatur kraft er blevet alle frigivet; skinne i naturlig tilstand i "nul stress" tilstand, temperaturtryk og ledningsmodstand elimineret på samme tid, når ledningen er blevet alvorligt beskadiget.
Sømløs linje skinne i temperaturtrykket under rollen som destruktiv deformation kaldet landingsbane.