بخشی از مقاله
سایش ریل و روشهاي کنترل آن
چکیده :
بابررسی هزینه هاي تعمیرو نگهداري در خطوط ریلی در سرتاسر دنیا درمی یابیم که سالانه هزینه هاي بسیاري صرف خرید ، تعویض و نصب چرخ و ریل در صنعت حمل و نقل ریلی می شود. پدیده سایش چرخ و ریلی از پیچیده ترین سیستمهاي سایش است که پارامترهاي زیادي برروي آن موثر بوده و میزان تاثیر هر کدام از این پارمترها در شرایط مختلف متفاوت است .میزان و نوع سایش درخطوط مستقیم و قوس با هم فرق می کند . عواملی نظیر کیفیت وسائط نقلیه ریلی عبوري از خط ، شیب و فراز ، نوع و کیفیت زیرسازي میزان رطوبت و شرایط جوي که خط در آن واقع شده نیز برروي سایش موثر است . شیب زیر ریل (
صفحه زیر ریل ) با پروفیل تاج ریل و شیب بغل تاج ریل و پروفیل چرخ هماهنگی کامل داشته و رابطه تنگاتنگ با یکدیگر دارند که همگی در سایش دخیل هستند . در نهایت هر چه تعمیرو نگهداري و بهره برداري اصولی و منظم تر باشد میزان سایش کاهش می یابد . امروزه در اکثر کشورها در برنامه تعمیرو نگهداري خطوط جهت کاهش سایش چرخ و ریل از پمپهاي گریس پاش استفاده می کنند که نوع گریس مورد استفاده و کیفیت کارکرد پمپ آن و تعمیرو نگهداري آنها می تواند برروي میزان سایش موثر باشد.
کلید واژه ها : سایش _ گریس پمپ _ ماده روانکار _ ضریب خروج از خط _ اصطکاك _ فلنچ چرخ .
مقدمه :
در خطوط راه آهن براثر اصطکاك و تحت تاثیر تنشهاي تماسی ، سطح غلطش چرخها و قسمت جانبی کلاهک ریل بمرور زمان سائیده می شود که پارامترهاي متعددي براین رفتار پیچیده موثر است و میزان هر کدام از پارمترها در شرایط مختلف متفاوت است . از جمله مهمترین پارمترهاي موثر در سایش چرخ و ریل می توان به موارد زیر اشاره کرد.
-1 پروفیل سطح چرخ و ریل
-2 جنس چرخ و ریل
-3 نوع بوژي و واگن
-4 شرایط هندسی خط نظیر قوسها ، دورها ، اضافه عرضها
با انتخاب مناسب و بهینه پارامترهاي اشاره شده می توان در جهت روند کنترل سایش گامهاي مناسبی برداشت .در این مقاله نوع تعمیرو نگهداري سایش و کنترل آن مورد بررسی قرار می گیرد.
-1 پدیده سایش چرخ و ریل .
1-1 سایش در خطوط مستقیم :
ریلها براثر اصطکاك سطح غلطش چرخها و قسمت جانبی کلاهک ریل (صفحه فعال ) سائیده میگردند که در خطوط مستقیم اغلب اینگونه سائیدگیها عمودي بوده و باعث میشودکه ارتفاع ریل کاهش پیدا کند. میزان سایش در این حالت به سنگینی بارترافیک عبوري از روي ریل بستگی دارد و وزن ناشی از وسیله نقلیه عبوري در محل تماس چرخ و ریل ، به ریل منتقل می شود. نتیجتاً در محل تماس میتواند بدون در نظر گرفتن اثرات ضربه و حرکت ، افزایش یابد که این مقادیر بزرگ تنش که به مقدار زیادي از مقاومت تسلیم فولاد ریل تجاوز میکند ، موجب بوجود آمدن تغییرشکل پلاستیک و کرنش پلاستیک تا عمق محدودي زیر سطح فوقانی ریل میگردد ؛ بکارگرفته شدن مکرر،درحالت پلاستیک منجر به ایجاد ترکهاي بسیار ریز شده و اگر ترکهاي ریز از میان برداشته نشوند ، باعث پوسته پوسته شدن سطح ریل میگردد.که سنگ زنی ریل دردوحالت اصلاح کننده و پیشگیري کننده میتواند درکنترل رشد این پوسته پوسته شدگیها بسیار مسمرثمر
باشد. [ 8 ]
2-1 سایش در قوسهاي تند .
در قوسها بویژه در ریل بیرونی قوس ، غیر از سائیدگی عمودي ، سائیدگی جانبی نیز دیده میشود که مقدار آن به ترافیک عبوري ، دور ، شعاع قوس و میزان اضافه عرض و سرعت قطارهاي عبوري بستگی دارد ( در خطوط مختلط باري و مسافري خط داراي سرعت min و Max است که باید رعایت شود)؛ این نوع سائیدگی معمولاً در قوسهایی که شعاع آنهاکمتر از 500 متر است ، بیشتر دیده میشود ، در بررسی علل ایجاد این نوع سایش میتوان گفت که نیروهایی که توسط چرخهاي قطار هنگام عبور آنها از یک قوس بر خط وارد میشود ، شامل نیروهاي جانب مرکز و نیروهاي ناشی از قوس است ،که نیروهاي جانب مرکز از شیب عرضی ناشی میشود ، در بعضی از خطوط شیب عرضی عمداً بیش از حد تعادل در نظرگرفته میشود تا به حرکت سریعتر قطارهاي عبورکننده کمک کند در این حالت ریل داخلی بار بزرگتري را متحمل شده و باعث سایش بیشتر شده و آمادگی بیشتري را براي شکستن با ظهور یک شکاف عمودي درتاج از خود نشان می دهد ، اگر شیب عرضی کمتر از حد متعادل باشد ، ریل خارجی بار بیشتري را متحمل شده و خطر غلتش ریل داخلی یا بالاآمدن چرخ روي ریل خارجی بیشتر میگردد؛ همچنین وقتی قطارهاي باري سرعت min در نظر گرفته شده را رعایت نکنند لهیدگی در ریل داخلی تشدید می یابد ؛که تمامی این حالات سبب خروج قطار از خط میگردد و اما نیروهاي قوسی از این واقعیت ناشی میشوند که کل قطار یک سیستم مستطیل شکل است و مجبور است که روي یک قوسی قرار گیرد ، مقاومت سیستم قطار در قبال این تمایل طبیعی ، منجر به نیروهاي جانبی بزرگی روي هر دو ریل می شود ؛ ریل خارجی قوس متحمل نیروهاي خزشی و پیچشی می شود و ریل داخلی متحمل نیروي اصطکاك جانبی روي سطح آن میشود ؛ علی رغم باور قبلی ما ، اندازه گیري بارهاي جانبی مشخص میسازد که ریلهاي داخلی و خارجی به یک نسبت در معرض بارهاي جانبی قرار میگیرند ؛ براي کاهش نیروي پیچش روي سطح ریل بالایی معمولاً از روش روغنکاري استفاده می کنند.
شکل:1 سایش عمودي و جانبی [7]
-2 روشهاي کنترل سایش
با پیشرفته شدن روغنکاري از وسیله نقلیه روغن زن براي روغنکاري کناره ریل استفاده گردید. این عملیات جدید نیروي وارد از طوقه چرخ به ریل را تا حد 50 درصد کاهش داده و ضریب اصطکاك را ازحدود 0/3 _ 0/45 براي حالت خشک به حدود 0/1 تا 0/06 کاهش می دهد. [ 8 ] اصل کاربرد روانکاري ریل باید برروي انتخاب ماده روانکار و تکنیک پخش باشد . بطوریکه روي ریل آغشته نشود.
. 1-2 ویژگیهاي روانکار مصرفی
نوع روغن به کارگرفته شده براساس شرایط موجود و آب و هواي محیط طراحی می شود ، روانکارهاي استفاده شده باید داراي ویژگیهاي خاصی باشند که مهمترین آنها به شرح زیر می باشد.
-1 حداقل ضخامت لایه مایع رونکار باید تضمین شود ، این میزان حداقل ، تابع جنس و زبري سطوح و بخصوص بار وارده در سطح تماس می باشد؛ زیرا بار عمودي در سطح تماس سبب کاهش ضخامت لایه روغن میشود.
-2 روغن یا گریس مصرفی باید در مقابل حرارت موضعی ایجاد شده در محل تماس مقاوم باشد .
-3 روغن یا گریس مصرفی نباید شل باشد و به سطح ریل برسد؛چراکه با بالارفتن گریس و روغن برروي قارچ ریل و رسیدن آن به تاج ریل، حرکت چرخشی و لغزشی برروي ریل افزایش یافته وسبب افزایش ضریب اصطکاك در اثر توقف لحظه اي چرخ برروي ریل میگردد و این افزایش تنش تماسی سبب بروز ترکهاي بیشتر و عمیق تر شده و سبب افزایش نرخ سایش و ایجاد ترك می گردد که بعضاً به هم پیوسته بوده و به صورت پلیسه از سطح ریل جدا می شوند.
-4 بیش ازاندازه سفت نباشد چراکه در این صورت پمپاژ آن بویژه درفصل سرد سال مشکل میباشد. -5 روغن یا گریس مصرفی باید خواص مکانیکی و فیزیکی خود را زیر بار حفظ کند.
-6 روغن باید در مقابل آب مقاوم باشد ؛ به این معنی که فاز روغن و صابونی آن از هم جدا نشود.
-7 از کمیتهاي مهمی که در ارتباط باگریس می باشد ، میزان آغشتگی طول ریل است و از لحاظ کاربردي مهم است که معلوم گردد ، بازاء تزریق واحد جرم گریس به بانداژ چرخ چه طولی از خط بطور مؤثر به گریس آغشته می شود ، البته این میزان در ارتباط تنگاتنگ با نوع پمپ زنی مورد استفاده و تأثیر شرایط استفاده از پمپ ، از نظر میزان تزریق گریس بازاء هر بار عبور چرخ از روي آن است .
-3 تأثیر جنس ریل بر روند سایش
مطالعات انجام شده در زمینه جنس ریل و میزان سختی و خستگی آن نتیجه هاي مناسبی را در اختیار ما می گذارد که از آن جمله می توان به موارد زیر اشاره کرد.
-1 در اثر تنش ، سیکل اعمالی ، ترکهایی در سطح و عمق قطعه ایجاد و رشد می کند و نهایتاً ذراتی از سطح جدا می گردد . در حضور ناخالصیها ، ایجاد و رشد ترك تشدید می شود.
-2 با افزایش تنش تماسی حداکثر منطقه تغییر شکل پلاستیک افزایش یافته و به تبع آن ترکها به عمق بیشتري راه می یابند ؛ دراینصورت ذرات جداشده ازسطح درشتترو نرخ سایش بالاتر است.
-3 با افزایش تنش تماسی ، دامنه تغییرشکل پلاستیکی گسترده شده و درعمق بیشتري ظاهر میشود.
بنابراین درك نیروهاییکه برروي خط اثر میکنند و نحوه اثرآنها روي ریل این امکان را به ما خواهد داد تا راجع به چگونگی و محل روغنکاري تصمیم گیري کنیم.
اگرهردو ریل روغنکاري شوند ، نیروي جانبی چرخها min مقدار ممکن را خواهند داشت ، به زبان ساده شخصی را در نظر بگیرید که پاي راستش را بلند کرده و به یک دیوارفشار وارد میکند و فقط روي پنجه پاي چپش ایستاده است اگر شما پنجه پاي چپ او را روغن بمالید ، شخص دیگر قادر نخواهد بودکه بر دیوار نیرو وارد کند ، از اینرو براي کاستن فشار وارد برریل خارجی کافیست کنارة ریل داخلی را روانکاري نمائیم , اگر اصطکاك روي ریل داخلی خیلی زیاد باشد , روانکاري می تواند نیروي طوقه را کنترل کند .
