Обычный способ регулировки правильной машины предусматривает установку первого регулируемого ролика на максимальный изгиб, который на последующих роликах линейно или по закону прогрессии снижается. Рельсы на выходе машины в этом случае имеют хорошую прямолинейность, но зачастую внутренние напряжения в них слишком велики. С целью оптимизации процесса правки на базе его моделирования проведены производственные эксперименты, включавшие измерения на правильной машине и рельсах до правки и после нее. Регулировка для реализации оптимизированного процесса отличается от традиционной тем, что максимальная величина Dh, определяющая изгиб рельса, устанавливается на одном ролике, а последующие ее значения в соответствии с техническими возможностями машины удерживаются постоянными на низком уровне. Возникающие при этом нагрузки на машину и рельс по сравнению с процессом обычной роликовой правки заметно ниже (рис. 4).
Рис. 4. Работа пластического изгиба на отдельных роликах при выполнении правки рельсов на семироликовой машине |
С целью снижения внутренних напряжений, возникающих в рельсах в процессе правки, заводами Huta Katowice (HK) и Neuen Maxhütte Stahlwerken (NMH) были выполнены обширные исследования на рельсах МСЖД 60 и S54 из стали марки 900 А. На заводе НК использовалась семироликовая машина (см. рис. 2, а), на заводе NMH — девятироликовая (см. рис. 2, б).
Для определения внутренних напряжений используют аналитический, ультразвуковой и геометрический методы.
Аналитический метод. В середине отрезка рельса длиной 1 м на поверхность катания, нижнюю поверхность подошвы и обе стороны шейки наклеивали тензометрические датчики. По показаниям этих датчиков рассчитывали напряжения в местах их расположения, действующие в продольном и поперечном направлениях, используя модуль упругости и коэффициент Пуассона. Этот упрощенный метод обеспечивает точное определение внутренних напряжений, но весьма трудоемок и поэтому мало пригоден для обширных экспериментов.
Ультразвуковой метод. В этом методе используется наличие линейной зависимости между скоростью распространения ультразвукового сигнала и распределением напряжений в этом же направлении. В сочетании с испытательной системой DEBRO метод позволяет быстро и с высокой точностью определять локальные внутренние напряжения.
Геометрический метод. В металле рельса под поверхностью катания пластическое сжатие, возникающее в результате воздействия ролика правильной машины, всегда больше пластического удлинения. Это ведет к тому, что при каждом изгибе головка или подошва рельса укорачиваются относительно шейки. Результирующее, легко измеряемое укорочение рельса можно использовать для определения действующих по его длине внутренних растягивающих напряжений в головке и подошве.
Анализ результатов исследований показал, что продольные внутренние напряжения в головке и подошве рельсов S65 и МСЖД 60, измеренные ультразвуковым методом на семироликовой машине завода НК (рис. 5), при оптимизированных установочных значениях снизились в подошве в среднем на 25 %, в головке — на 57 %. Это соответствует примерно 17 % допускаемого стандартом DIN EN 13674-1 значения для головки рельса и 45 % — для подошвы. Следует отметить, что в семироликовой машине расстояние между роликами постоянное (см. рис. 2, а), а в девятироликовой его можно изменять.
Рис. 5. Снижение внутренних напряжений в головке (а) и подошве (б) рельсов S54 и МСЖД 60, измеренные на заводе НК при оптимизированной (сплошные кривые) и обычной (штриховые) правке |
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.