Đĩa cá làm gì
Tấm chắn cá là thanh thép được bắt vít trên cả hai mạng của hai đầu ray liền kề và cùng với các bu lông cá, nó tạo thành mối nối ray. Khe nối là điểm yếu nhất của đường nối: ray bị gián đoạn, độ cứng uốn giảm xuống và mỗi đường đi của bánh xe đều tạo ra tác động tại khe hở. Tấm cá khôi phục kết nối bằng cách thực hiện ba công việc. Nó truyền mô men uốn và lực cắt qua mối nối, do đó hai thanh ray hoạt động như một chùm tia liên tục ở mức độ hữu ích. Nó giữ các đầu đường ray thẳng hàng theo chiều dọc và ngang, giữ cho bề mặt chạy và thước đo luôn ở mức chính xác. Và nó truyền lực dọc của đường ray, do đó mối nối không mở ra khi bị co nhiệt hoặc đóng lại khi bị nén ngoài phạm vi thiết kế của nó. Do đó, tấm cá phải khớp với phần ray, đủ chắc chắn để chịu tải trọng trục và được bắt vít với tải trước xác định, đồng thời khe hở mối nối phải được đặt chính xác theo nhiệt độ ray khi lắp đặt.
Lựa chọn vật liệu
Vật liệu tấm cá tuân theo đường ray và nhiệm vụ. Đối với các dây chuyền thông thường, thép cacbon trung bình là tiêu chuẩn: nó có thể hàn được, có thể định hình và rẻ tiền, có độ bền kéo phù hợp với nhiệm vụ chung của các loại đường ray tiêu chuẩn. Đối với các tuyến đường-nặng và đường giao thông{3}}cao, thép-hợp kim cao-được sử dụng, có độ bền kéo từ 800 MPa trở lên và khả năng chống mỏi tốt, do đó, tấm có thể chịu mômen uốn cao hơn từ tải trọng trục 25 đến 35 tấn mà không bị nứt ở các lỗ bu lông. Độ cứng của tấm cá thường được giữ dưới độ cứng của đường ray, vì tấm không được cắt vào thành ray; độ cứng gần với đường ray, trong phạm vi 260 đến 300 HBW đối với đường ray tiêu chuẩn, là mục tiêu thiết kế chung. Khả năng chống ăn mòn là một phần của thông số kỹ thuật: các tấm chắn cá ngoài trời được bảo vệ bằng cách-mạ kẽm nhúng nóng theo tiêu chuẩn ISO 10684 hoặc bằng cách sơn, đồng thời xem xét sử dụng lớp phủ vảy nhôm-kẽm hoặc thép chịu thời tiết trong môi trường ven biển hoặc đường hầm khắc nghiệt. Tấm được rèn hoặc cuộn theo hình dạng của lưới ray, do đó các bề mặt tiếp xúc gắn chặt với nhau trên toàn bộ chiều cao của lưới.
Khoảng cách chung và chuyển động nhiệt
Khe hở chung là khoảng hở làm việc giữa hai đầu ray và nó phải hấp thụ chuyển động nhiệt của ray. Thép giãn nở ở mức khoảng 0,115 mm trên mét trên 10 độ C, do đó, đường ray 25 m với độ xoay theo mùa 50 độ C sẽ thay đổi chiều dài khoảng 14 mm và đường ray 12,5 m khoảng 7 mm; khe hở được thiết lập khi lắp đặt sao cho vào mùa đông, khi đường ray co lại, mối nối không kéo mở ra ngoài khả năng của bu lông và tấm chắn cá, và vào mùa hè, khi đường ray giãn ra, khe hở không gần bằng 0 và tạo ra áp suất cuối. Trong thực tế, khoảng cách được đặt theo nhiệt độ đường ray khi lắp đặt và chiều dài đoạn đường, tuân theo các quy tắc bảo trì của đường sắt sở hữu; khoảng cách lắp đặt điển hình trên đường nối thông thường là từ 2 đến 6 mm tùy thuộc vào chiều dài đường ray và phạm vi nhiệt độ cục bộ. Hai đầu ray cũng phải được căn chỉnh theo chiều dọc và chiều ngang: chênh lệch độ cao giữa các đầu, thường được gọi là khớp nối nhúng, là lỗi gây tổn hại nhiều nhất, bởi vì mỗi bánh xe đi qua đều tác động vào đầu dưới và đập vào khớp. Đường dây chính tốc độ cao hoàn toàn không sử dụng mối nối mạ cá: chúng được hàn vào đường ray hàn liên tục và tấm chắn cá trên các mạng đó chỉ xuất hiện trong các sửa chữa tạm thời hoặc khẩn cấp và trong các cụm mối nối cách nhiệt.
Bu lông cá: Bố trí và siết chặt
Mối nối được kẹp bằng bu lông cá, thông thường là 4 bu lông cho đoạn ray nhẹ và trung bình và 6 bu lông cho đoạn ray nặng, bố trí đối xứng thành hai hàng dọc. Kích thước bu lông và khoảng cách lỗ tuân theo tiêu chuẩn tấm cá của phần đường ray; kích thước phổ biến là M22 hoặc M24 với bước xác định. Việc siết chặt được thực hiện theo từng giai đoạn từ các bu lông tâm hướng ra ngoài, xen kẽ các bên, đầu tiên đến khoảng 1/3 mô-men xoắn mục tiêu, sau đó đến hết giá trị, để tấm được kéo đều vào thành mà không bị cong. Mô-men xoắn mục tiêu phụ thuộc vào loại bu-lông và thông số kỹ thuật bảo trì; đối với bu lông cá M22 cấp 4,8 đến 5,6, phạm vi phổ biến là khoảng 150 đến 250 Nm và cấp độ bền{10}cao hơn được siết chặt theo mô-men xoắn được tính toán từ thiết kế mối nối, T=K x F xd, với hệ số mô-men xoắn K thường là 0,15 đến 0,25. Sau khi siết chặt, đai ốc sẽ lộ ra một đến hai ren phía sau đầu bu lông và mối nối phải được siết chặt lại sau độ lún ban đầu và một lần nữa trước mùa đông, vì nhiệt độ thay đổi và khớp nối làm lỏng tải trước của bu lông. Bu lông cá bị lỏng không phải là một lỗi nhỏ: nó làm cho tấm cá di chuyển, các khớp nối bị búa và tấm này bị nứt ở các lỗ bu lông.
Chế độ thiệt hại và kiểm tra
Tấm cá thất bại theo bốn cách đặc trưng. Các vết nứt, thường bắt đầu từ các lỗ bu lông hoặc mép của khu vực tiếp xúc với bản bụng do mỏi dưới tác động của mối nối lặp đi lặp lại, là nguy hiểm nhất: một tấm chắn cá bị nứt có thể khiến mối nối mở ra khi có tàu chạy qua, vì vậy quy tắc kiểm tra là vết nứt có chiều dài đáng kể, thường là bất kỳ vết nứt nào nhìn thấy được ở lỗ bu lông hoặc chạy ngang qua tấm, nghĩa là phải thay thế ngay lập tức và, nếu các quy tắc an toàn yêu cầu, phải hạn chế tốc độ cho đến khi vết nứt đó được thực hiện xong. Biến dạng, một tấm bị cong hoặc cong không còn ăn khớp với khung ray, được phát hiện qua khe hở giữa tấm và khung; một tấm chắn cá không nằm phẳng sẽ được thay thế vì việc nắn thẳng tấm-chịu tải trên hiện trường sẽ không mang lại độ bền cũng như độ vừa vặn. Sự mài mòn của các mặt tiếp xúc bản bụng làm giảm phần kẹp và làm cho mối nối bị lỏng, đồng thời việc ăn mòn, rỗ và mất phần được quản lý bằng cách xử lý bề mặt và bằng cách thay thế khi tổn thất phần có thể đo lường được. Do đó, việc kiểm tra mối nối bao gồm mô-men xoắn của bu-lông, khe hở mối nối, chiều cao và độ thẳng hàng của các đầu ray cũng như tình trạng trực quan của tấm chắn cá, ở tần số do giao thông và lịch sử mối nối đặt ra.
Các khớp nối nặng{0}} và cách điện
Hai trường hợp đặc biệt hoàn thành bức tranh. Các khớp nối tải nặng sử dụng các tấm cá dày hơn so với các dòng thông thường, thường dày hơn vài mm, với phần được gia cố xung quanh các lỗ bu lông để chống lại sự uốn cong cao hơn và lực tác động của tải trọng trục 30 tấn; thép có độ bền-hợp kim cao-thấp, bu lông có chất lượng cao hơn và mô-men xoắn siết chặt cao hơn, tất cả để giữ cho mối nối cứng chắc dưới tải trọng có thể đập vào tấm thông thường. Các mối nối đường ray cách điện, được sử dụng tại các ranh giới mạch điện-, là các mối nối được mạ cá với một lớp cách điện giữa tấm chắn cá và đường ray, do đó, hai đường ray được tách biệt về điện trong khi mối nối vẫn mang tải trọng cơ học; lớp cách điện được xác minh bằng thử nghiệm điện trở và việc bảo trì các mối nối cách điện tập trung vào việc giữ cho vật liệu cách điện sạch sẽ và không bị nhiễm bẩn dẫn điện vì cách điện bắc cầu sẽ làm hỏng mạch đường ray. Trong cả hai trường hợp, các quy tắc lắp đặt ở phần trước đều áp dụng với dung sai chặt chẽ hơn: căn chỉnh, trình tự mô-men xoắn và kiểm soát khe hở là sự khác biệt giữa mối nối bền lâu và mối nối bị hỏng trong vòng vài tháng.
Câu hỏi thường gặp
Câu 1: Chức năng của tấm cá là gì?
Tấm cá nối hai đầu ray bằng cách truyền lực uốn và cắt qua mối nối, giữ cho các đầu thẳng hàng và truyền lực dọc, do đó mối nối hoạt động như một đường ray liên tục ở một mức độ hữu ích.
Câu 2: Khoảng cách chung được xác định như thế nào?
Khe hở hấp thụ chuyển động nhiệt: thép di chuyển khoảng 0,115 mm trên mét trên 10 độ C. Khe hở được lắp đặt được đặt cho chiều dài đường ray và phạm vi nhiệt độ cục bộ, thường là từ 2 đến 6 mm trên đường nối thông thường.
Câu 3: Bu lông cá nên được siết chặt với mômen bao nhiêu?
Đối với bu lông cá M22 cấp 4,8 đến 5,6, phạm vi phổ biến là khoảng 150 đến 250 Nm, được siết chặt theo từng giai đoạn từ tâm ra ngoài. Bu lông có độ bền-cao hơn tuân theo mô-men xoắn được tính toán từ thiết kế mối nối, T=K x F x d.
Câu hỏi 4: Đường-tốc độ cao có sử dụng tấm chắn cá không?
Không. Đường chính-tốc độ cao sử dụng đường ray hàn liên tục nên mối nối mạ cá chỉ xuất hiện trong các sửa chữa tạm thời và cụm mối nối cách điện. Giả định ban đầu về các khe hở nhỏ trên đường-tốc độ cao không áp dụng cho hoạt động của đường chính.
Câu 5: Khiếm khuyết tấm cá nguy hiểm nhất là gì?
Một vết nứt, thường bắt đầu từ lỗ bu lông do mỏi. Tấm chắn cá bị nứt sẽ được thay thế ngay lập tức và áp dụng hạn chế tốc độ khi các quy tắc an toàn yêu cầu.
Câu hỏi 6: Tại sao các tấm chắn-tải nặng lại dày hơn?
Để chịu được mômen uốn cao hơn và tác động của tải trọng trục nặng mà không bị nứt. Các tấm chịu lực-nặng dày hơn, sử dụng thép có độ bền- cao hơn và bu lông-cao cấp hơn, đồng thời được siết chặt với mô-men xoắn cao hơn.