Únavové charakteristiky ocelí pro kolejová vozidla v závislosti na tepelném zpracování

Abstract

V průběhu své dlouhé historie se kolejová železniční vozidla ukázala, v některých případech, jako optimální řešení co se týče způsobu přepravy celé škály výrobků, surovin ale i osob po celém světě. Železniční doprava a s ní spojené služby jsou velmi často odrazem stavu národního hospodářství a lze nalézt spojitost mezi vyspělostí dané společnosti a hustotou její železniční sítě. Tato oblast dopravy je však velmi náročná na samotnou kvalitu materiálů, které se uplatňují při realizaci řešení a budování železničních dopravních tras, ale také při výstavbě dopravních prostředků. Náročný výběr a neustálé sledování a ověřování kvality produkce je jedním z předpokladů pro zachování vysoké životnosti, ale hlavně bezpečnosti těchto řešení. Své uplatnění nalezla železniční doprava například ve veřejné dopravě, městské hromadné dopravě, závodní dopravě, v dopravě důlní nebo v hutích. Přesto musí železniční doprava neustále velmi intenzivně bojovat o své místo na trhu se svou konkurencí, která je tvořena především automobilovou a leteckou dopravou. Jednou ze základních částí železničních vozidel je tzv. dvojkolí, které se jako samostatný konstrukční a funkční prvek skládá ve většině případů z nápravy a dvou kol, která jsou na ni nalisována. Z pohledu mechanického působení okolního prostředí se jedná o jednu z nejvíce namáhaných součástí a rovněž z hlediska bezpečnosti jde o jedno z nejkritičtějších míst kolejových dopravních prostředků. Přitom samotné počátky zkoušení odolnosti strojních celků proti únavě materiálu jsou spojeny právě s železničními dvojkolími. V průběhu provozu na dvojkolí působí síly, které souvisí s nesením tíhy samotného vozidla event. i nákladu a dále síly související s vedením vozidla v příčném a podélném směru, stejně jako s odvodem tepelné energie vznikající při brždění vozidla. S tím nezbytně souvisí přenos sil mezi vozidlem a kolejemi a to ve směru radiálním, axiálním a tangenciálním. Tyto síly mají velmi často dynamický charakter s proměnlivou amplitudou a frekvencí. Jednotlivé části železničního dvojkolí (kola, nápravy) jsou v průběhu svého provozu vystaveny cyklickému zatěžování a výsledné působení časově proměnlivých složek napětí může vést, v konečném důsledku, k iniciaci mikroskopického poškození v povrchových vrstvách materiálu. V případě, že toto napětí je menší než je mez pevnosti daného materiálu, poškození se kumuluje se vzrůstajícím počtem cyklů, pokud nedojde k rozvoji trhliny, případně k jinému poškození, jež má za následek lom součásti.

Throughout its long history of railway rolling stock vehicles showed, in some cases, as an optimal solution in terms of the mode of transport across a range of products, raw materials but also people around the world. Rail transport and associated services are very often reflects the state of the economy and can establish a link between the maturity of the company and the density of its rail network. This area of transport is very demanding on the actual quality of the materials that are involved in the implementation of the settlement and development of railway transport routes, but also in the construction of vehicles. Challenging the selection and ongoing monitoring and verification of the quality of production is one of the prerequisites for maintaining a high service life, but also the security of these solutions. Its use has found, for example rail transport, public transport, public transport, material transport, transport mining or smelting. Nevertheless rail transport must constantly fight very hard for their place in the market with its competition, which consists mainly of automobile and air transportation. One of the fundamental parts of railway vehicles is called wheelsets, which as an independent structural and functional element consists in most cases from the axle and two wheels on it are pressed. From the viewpoint of mechanical action of the environment is one of the most stressed parts and also from the viewpoint of safety it is one of the most critical points of rail vehicles. While the very beginnings of resistance testing machine units against fatigue are associated just with railway axles. During operation, forces act on the wheel set, related to the weight-bearing vehicle itself eventually loads and forces associated with the management of vehicles in the transverse and longitudinal direction, as well as with exhaust heat energy generated during braking of the vehicle. With that it is necessarily associated force transmission between the vehicle and the rails in a direction radial, axial and tangential. These forces are often dynamic nature of variable amplitude and frequency. Individual parts of the railway wheel (wheels, axles) are in the course of its operation subjected to cyclic loading and the resultant effect of time-varying components of the stress may lead, ultimately, to initiate microscopic damage in the surface layers of the material. In the event that the voltage is less than the yield strength of the material damage accumulates with increasing number of cycles, unless the development of cracks or other damage, which results in refraction component.