Fuerzas de temperatura en rieles largos soldados
La resistencia conjunta en ambos extremos del riel largo soldado es una fuerza concentrada, mientras que la resistencia del lastre a lo largo de la línea es una fuerza distribuida. El cambio de temperatura del riel crea una fuerza de temperatura proporcional al cambio en la temperatura del riel, y el equilibrio entre la fuerza de temperatura y la resistencia determina el estado de tensión del riel. El rango máximo de cambio de temperatura del riel está limitado por el clima local y el diseño debe garantizar que la fuerza resultante se mantenga dentro de límites seguros.
La Zona de Expansión y la Zona Fija
En el rango cercano a los extremos del riel, una parte de la expansión y contracción libres no se puede lograr debido a la limitación de la resistencia de las juntas y la resistencia del lastre, lo que resulta en diferentes grados de expansión y contracción restringidas. Esta área se llama zona de expansión. La parte media fuera de la zona de expansión en ambos extremos tiene completamente restringida su libre expansión y contracción y, por lo tanto, se encuentra en un estado completamente fijo. Esta área se llama zona fija. La fuerza de temperatura máxima en la línea sin costura ocurre en la zona fija, que solo está relacionada con la amplitud máxima del cambio de temperatura del riel.
La zona de amortiguamiento
En teoría, la longitud del riel largo soldado puede estar libre de restricciones, pero durante la colocación real se deben considerar otros factores. En el límite entre dos áreas de bloqueo automático, se deben desconectar los rieles largos para instalar juntas aislantes; y al acercarse a los grupos de desvíos en ambos extremos de la estación, también se deberán interrumpir los carriles largos para facilitar el mantenimiento y reparación de los desvíos. En la interrupción de los carriles largos soldados se debe establecer una zona de amortiguamiento. La zona de amortiguamiento consta de 2 a 4 o más carriles estándar. La finalidad es facilitar el ajuste de la junta del carril, liberar tensiones y reparar y sustituir juntas y desvíos aislantes.
Requisitos de fuerza
Para evitar roturas del riel, la línea sin costura debe tener suficiente resistencia. Los requisitos para el cálculo de la resistencia de la línea sin costura son: bajo la acción de la potencia del tren, la suma de la tensión de flexión, la tensión térmica y la fuerza de frenado de los rieles largos soldados no debe exceder la tensión permitida del material de acero del riel. El cálculo de resistencia verifica que las tensiones combinadas permanezcan por debajo del límite del material bajo la peor combinación de carga y temperatura.
Estabilidad y pandeo
Además de cumplir los requisitos de resistencia, las vías sin juntas también deben cumplir los requisitos de estabilidad. La práctica y la teoría muestran que la posibilidad de que las vías sin costura se pandeen en un plano vertical es muy pequeña, y la expansión de la vía siempre ocurre en un plano horizontal, comenzando en la curva original de la vía. Cuando la temperatura de la vía no es alta y la presión de temperatura no es grande, la deformación por pandeo de la vía es mínima; A medida que la temperatura de la pista y la presión de temperatura continúan aumentando, la deformación de la pista aumentará gradualmente, pero no causará daños repentinos. Una vez que la presión de temperatura aumenta a un cierto valor crítico, si la presión aumenta ligeramente o es perturbada por fuerzas externas, la deformación de la pista aumentará repentinamente y finalmente conducirá a una pérdida total de estabilidad. La etapa gradual de pandeo de la vía se llama expansión de la vía y la etapa de cambio repentino se llama pandeo de la vía.
Implicaciones de diseño y mantenimiento
El diseño de la vía sin costuras establece la temperatura neutra y la temperatura de tendido para mantener la fuerza de la temperatura dentro de la ventana segura, y el régimen de mantenimiento mantiene la resistencia del lastre y la alineación de la vía dentro de los valores de diseño. Las zonas de expansión y de amortiguación se mantienen para que la tensión pueda liberarse cuando sea necesario, y los sistemas de sujeción se mantienen apretados para resistir las fuerzas longitudinales.
Preguntas frecuentes
P: ¿Qué es la zona de expansión?
R: El área cerca del riel termina donde la expansión está parcialmente restringida por la resistencia de las juntas y el lastre.
P: ¿Dónde se produce la fuerza de temperatura máxima?
R: En la zona fija, relacionada únicamente con la amplitud máxima de cambio de temperatura del riel.
P: ¿Qué es la zona de amortiguamiento?
R: Una sección de 2 a 4 rieles estándar colocada en interrupciones para ajustar las juntas y liberar tensión.
P: ¿Qué verifica el cálculo de fuerza?
R: Que la tensión de flexión, la tensión térmica y la fuerza de frenado no excedan la tensión permitida.
P: ¿Cómo se produce el pandeo de las orugas?
R: La presión de la temperatura aumenta a un valor crítico, luego un pequeño aumento o perturbación provoca una pérdida repentina de estabilidad.
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