Thiết kế khe hở đường ray và giảm căng thẳng nhiệt độ
Cơ sở thiết kế cho khoảng cách chung đường sắt là gì?
Cơ sở thiết kế cốt lõi cho khe hở đường ray làchênh lệch nhiệt độ cực đạitrong khu vực đặt đường dây vàhệ số giãn nở tuyến tínhcủa đường ray và hai thông số này trực tiếp xác định độ giãn nở và co lại của đường ray. Hệ số giãn nở tuyến tính của đường ray là khoảng 0,0118mm/(m· độ ), nghĩa là cứ nhiệt độ thay đổi 1 độ thì mỗi mét đường ray sẽ giãn ra hoặc co lại 0,0118mm. Trong quá trình thiết kế, trước tiên cần xác định sự chênh lệch giữa nhiệt độ đường ray tối đa cục bộ và nhiệt độ đường ray tối thiểu, sau đó tính toán độ giãn nở và co lại tối đa kết hợp với chiều dài đường ray. Khe hở khớp phải lớn hơn một chút so với độ giãn nở và co lại tối đa này để giải phóng hoàn toàn ứng suất nhiệt độ. Ngoài ra, loại đường ray của đường cũng cần được xem xét: đường ray có nhiều không gian hơn cho việc mở rộng và thu hẹp đường ray, do đó có thể giảm khoảng cách một cách thích hợp; đường ray không balát có những hạn chế lớn nên khoảng cách cần phải được tăng lên một cách thích hợp. Chỉ bằng cách xem xét toàn diện các yếu tố này mới có thể thiết kế được khe hở khớp phù hợp cho một đường cụ thể.
Sự khác biệt về khoảng cách giữa các mối nối đường sắt ở các vùng khí hậu khác nhau là gì?
Chênh lệch nhiệt độ cực cao ở các khu vực có-nhiệt độ cao và độ ẩm{1}}cao tương đối nhỏ, đồng thời độ giãn nở và co lại của đường ray bị hạn chế nên giá trị thiết kế của khe hở khớp nhỏ, thường được kiểm soát ở mức 4-6 mm. Ở những vùng lạnh, chênh lệch nhiệt độ giữa mùa đông và mùa hè có thể lên tới hơn 60 độ, và phạm vi giãn nở và co nhiệt của đường ray là lớn. Khe hở khớp cần được tăng lên 8-10 mm để đáp ứng nhu cầu giải phóng ứng suất. Ở những vùng cao nguyên có nhiệt độ chênh lệch ngày và đêm lớn, nhiệt độ đường ray thay đổi thường xuyên. Thiết kế khe hở phải tính đến cả sự giãn nở và co lại hàng ngày cũng như sự giãn nở và co lại theo mùa, thường dao động từ 6-8mm. Vùng ven biển có độ ẩm cao, các mối nối đường ray dễ bị rỉ sét. Thiết kế khe hở cần dự trữ biên độ rỉ sét, lớn hơn 1-2 mm so với khu vực nội địa có cùng chênh lệch nhiệt độ. Sự khác biệt về nhiệt độ và đặc điểm môi trường của các vùng khí hậu khác nhau trực tiếp dẫn đến thiết kế khác biệt của các khe hở.
Khe hở mối nối đường ray quá nhỏ sẽ gây ra những nguy hiểm gì?
Nếu khe hở mối nối đường ray quá nhỏ, nó không thể giải phóng hoàn toàn ứng suất giãn nở của đường ray do nhiệt độ tăng lên và đường ray sẽ gặp phảibiến dạng đùn theo chiều dọc, do đó sẽ dẫn đến độ mòn bên của đầu ray tăng lên. Ứng suất đùn dài hạn-sẽ được truyền đến các ốc vít và tà vẹt, gây ra các bệnh như lỏng ốc vít và tà vẹt bị nứt, làm tăng chi phí bảo trì đường dây. Trong khoảng thời gian-nhiệt độ cao của mùa hè, khe hở quá nhỏ cũng có thể gây ra tai nạn "oằn" đường ray, tức là đường ray bị biến dạng uốn ngang, đe dọa nghiêm trọng đến sự an toàn khi vận hành tàu. Ngoài ra, một-khe hở quá nhỏ sẽ làm tăng độ cứng ở mối nối ray, đồng thời độ rung và va đập khi tàu chạy qua sẽ tăng lên, điều này không chỉ làm giảm sự thoải mái khi đi xe mà còn rút ngắn tuổi thọ sử dụng của các bộ phận mối nối. Những mối nguy hiểm này sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến sự ổn định, an toàn của hệ thống đường ray.
Sự khác biệt trong thiết kế khe hở chung giữa đường ray liền mạch và đường ray thông thường là gì?
Đường ray thông thường áp dụng chế độ nối đường ray ngắn. Mỗi đường ray có chiều dài giới hạn và phải đặt khe hở chung để giải phóng ứng suất nhiệt độ. Kích thước khe hở phải được xác định theo tính toán chênh lệch nhiệt độ. Mặt khác, đường ray liền mạch hàn các đường ray ngắn thành các dải đường ray dài và chống lại ứng suất nhiệt độ thông qua các ràng buộc của ốc vít và giường dằn, do đókhông cần phải đặt khoảng cách chung. Khe hở chung của các rãnh thông thường là một cách thụ động để giải phóng căng thẳng, trong khi các rãnh liền mạch là một cách chủ động để hạn chế ứng suất và logic kiểm soát ứng suất của cả hai là hoàn toàn khác nhau. Trong vùng mở rộng và vùng đệm của đường ray liền mạch, một số lượng nhỏ các mối nối sẽ được thiết lập và thiết kế khe hở của chúng cần kết hợp các đặc tính giãn nở của dải đường ray dài và giá trị nhỏ hơn so với đường ray thông thường. Thiết kế rãnh liền mạch này giúp giảm đáng kể số lượng khớp và cải thiện độ êm của rãnh, trong khi thiết kế khe hở khớp của rãnh thông thường tập trung nhiều hơn vào việc giải phóng hoàn toàn ứng suất.
Làm thế nào để duy trì hiệu quả của khe hở đường sắt?
Để duy trì hiệu quả khe hở mối nối ray, trước hết cần phảithường xuyên phát hiện kích thước khoảng cáchbằng các dụng cụ đo đặc biệt. Nếu khe hở trở nên nhỏ hơn do rỉ sét hoặc biến dạng thì cần tiến hành mở rộng khe hở kịp thời. Thứ hai, giữ sạch sẽ khu vực khớp nối, loại bỏ cặn, rỉ sét và các mảnh vụn khác trong khe hở để tránh các mảnh vụn chặn lại và ngăn đường ray giãn nở và co lại tự do. Cũng cần thường xuyên kiểm tra tình trạng các bộ phận của khớp. Sự mòn hoặc lỏng của tấm cá, bu lông và các bộ phận khác sẽ ảnh hưởng đến độ ổn định của khe hở và cần được thay thế hoặc siết chặt kịp thời. Trước khi xuất hiện thời tiết khắc nghiệt, chẳng hạn như nhiệt độ cao vào mùa hè và lạnh giá vào mùa đông, cần kiểm tra trước khe hở khớp nối để đảm bảo đáp ứng nhu cầu giải phóng ứng suất nhiệt độ. Ngoài ra,-có thể bôi chất bôi trơn chống ăn mòn lên các mối nối để giảm rỉ sét các bộ phận và kéo dài tuổi thọ sử dụng hiệu quả của khe hở. Chỉ khi thực hiện tốt các công việc bảo trì này thì khe hở chung mới luôn phát huy được vai trò xứng đáng của nó.