بخش‌های قطار و راه‌آهن: نام‌ها، عملکردها و قطعات ریخته‌گری

قطعات قطار چه نام دارند؟ پاسخ سریع

قطار از دو دسته کلی قسمت تشکیل شده است: اجزای سهام نورد (خود وسیله نقلیه) و قطعات زیرساخت راه آهن (سیستم مسیر ثابتی که روی آن اجرا می شود). انبارهای نورد شامل لوکوموتیو، بوژی، چرخ، کوپلر، سیستم ترمز و ساختار بدنه خودرو است. زیرساخت های راه آهن شامل ریل ها، تراورس ها، بست ها، کلیدها و بالاست می باشد. بسیاری از مهم‌ترین بخش‌های ساختاری در هر دو دسته - از جمله قاب‌های بوژی، مرکز چرخ‌ها، بلوک‌های ترمز، و لنگرهای ریلی - از طریق تولید می‌شوند. فرآیندهای ریخته گری فلز با استفاده از آلیاژهای آهن، فولاد یا آلومینیوم.

بازار جهانی تجهیزات راه آهن بیش از این ارزش گذاری شد 180 میلیارد دلار در سال 2023 ، منعکس کننده حجم زیاد و پیچیدگی اجزای مورد نیاز برای ساخت و نگهداری شبکه های ریلی در سراسر جهان است. درک اینکه هر قطعه چه نامیده می شود و چه کاری انجام می دهد برای تدارکات، مهندسی تعمیر و نگهداری و برنامه ریزی ساخت ضروری است.

بخش های اصلی قطار: لوکوموتیو و وسایل نورد

لوکوموتیو واحدی است که قطار را می کشد یا هل می دهد. چه دیزلی، چه برقی و چه هیبریدی، همه لوکوموتیوها مجموعه ای از اجزای ساختاری و مکانیکی هسته مشترک دارند.

بدنه خودرو (Carbody)

بدنه خودرو پوسته ساختاری بیرونی لوکوموتیو یا واگن مسافری/باری است. به طور معمول از ساخته شده است فولاد یا آلیاژ آلومینیوم با مقاومت بالا و باید در برابر نیروهای فشاری طولی تا 3500 کیلونیوتن (787000 پوند برف) در کاربردهای حمل و نقل سنگین بدنه تمام سیستم‌های داخلی - تجهیزات کششی، محل اقامت مسافران یا فضای بار - را در خود جای داده و مستقیماً روی قاب‌های بوژی نصب می‌شود.

بوگی (کامیون)

بوژی - که در آمریکای شمالی "کامیون" نامیده می شود - مجموعه چهارچوبی است که در زیر هر انتهای یک واگن ریلی قرار دارد. بدنه خودرو را حمل می کند، وسیله نقلیه را در طول مسیر هدایت می کند و ضربه را از طریق سیستم تعلیق خود جذب می کند. یک بوژی استاندارد شامل:

• قاب بوژی - ریخته گری یا ساخت سازه اصلی، معمولاً در نمای پلان H شکل
• تعلیق اولیه - فنرهای سیم پیچ یا لنت های لاستیکی بین جعبه های محور چرخ و قاب بوژی
• تعلیق ثانویه - فنرهای هوا یا فنرهای مارپیچ بین قاب بوژی و بدنه خودرو
• جعبه های محور (جعبه های مجله) - محفظه های ریخته گری که بلبرینگ چرخ ها را نگه می دارند و بار را از محور به قاب منتقل می کنند
• تجهیزات ترمز - سیلندرهای ترمز، تجهیزات ترمز و بلوک یا دیسک ترمز

اکثر قطارهای مسافربری از دو بوژ در هر واگن استفاده می کنند. واگن های باری سنگین ممکن است از سه یا بیشتر در زیر واگن های بسیار طولانی استفاده کنند. فریم های بوگی برای کاربردهای حمل و نقل اغلب توسط ریخته گری فولاد برای تحمل بارهای ساکن بیش از 25 تن در هر محور.

چرخ

مجموعه چرخ شامل دو چرخ است که بر روی یک محور مشترک فشرده می شوند. چرخ ها هستند طرح های تک بلوک (جامد) یا تایر در مرکز با پروفیل آج مخروطی که باعث می‌شود هنگام عبور قطار از منحنی‌ها، خود فرمانی غیرفعال را فراهم کند. گیج ریل استاندارد در اکثر نقاط جهان است ۱۴۳۵ میلی‌متر (۴ فوت ۸ و نیم اینچ) و ابعاد چرخ باید دقیقاً با این گیج مطابقت داشته باشد تا از خروج از ریل جلوگیری شود. چرخ‌های واگن باری معمولاً از فولاد کلاس C یا کلاس D بر اساس مشخصات AAR ساخته می‌شوند و باید چرخه حرارتی مکرر ناشی از ترمز را تحمل کنند - دمای سطح ممکن است از آن بیشتر شود. 500 درجه سانتیگراد (930 درجه فارنهایت) در هنگام ترمزهای شدید

کوپلر (کوپلینگ)

کوپلرها واگن های فردی را به یک قطار متصل می کنند. دو طرح غالب کوپلر در سطح جهانی عبارتند از:

• اتصال بند انگشتی AAR - در سراسر آمریکای شمالی استفاده می شود. ریخته گری از فولاد پر آلیاژ؛ درجه بندی شده برای مقابله با نیروهای بوف (فشاری) تا 4,448 کیلونیوتن (1,000,000 پوند برف)
• کوپلر پیچ UIC با بافر - مورد استفاده در اروپا؛ متشکل از یک زنجیره مرکزی / پیوند پیچ ​​و دو بافر جانبی. برای قطارهای بسیار سنگین کارآمدتر است اما امکان اتصال ناوگان مختلط را فراهم می کند

بدنه‌های جفت‌کننده، بند انگشتان و یوک‌ها تقریباً به طور جهانی توسط ریخته گری فولاد به دلیل هندسه سه بعدی پیچیده و بارهای ضربه ای و کششی شدیدی که باید تحمل کنند.

اجزای سیستم ترمز

سیستم های ترمز راه آهن از چندین قطعه کلیدی با نام استفاده می کنند:

• سیلندر ترمز - محرک پنوماتیکی که فشار هوا را به نیروی مکانیکی تبدیل می کند
• بلوک ترمز (کفش ترمز) - عنصر اصطکاک که بر روی آج چرخ فشرده شده است. بلوک های چدنی به دلیل خاصیت خود تمیز شوندگی شن هنوز به طور گسترده در حمل و نقل استفاده می شوند
• دیسک ترمز و کالیپر - در قطارهای مسافربری پرسرعت استفاده می شود. دیسک ها بر روی محور یا چرخ نصب می شوند و توسط کولیس های چدنی یا آلومینیومی بسته می شوند.
• شیر سه گانه / شیر توزیع کننده - دستگاه کنترل پنوماتیکی که اعمال ترمز و رها شدن آن را در پاسخ به تغییرات فشار خط قطار مدیریت می کند

قطعات ریل راه آهن: اجزای زیرساخت و نام آنها

سیستم ریل زیرساخت ثابتی است که قطار را هدایت و پشتیبانی می کند. هر جزء دارای نام و عملکرد خاصی در سیستم راه دائمی (P-way) است.

راه آهن

ریل میله فولادی است که چرخ ها روی آن حرکت می کنند. دارای سه بخش است: سر (سطح در حال اجرا)، وب (اتصال عمودی)، و پا (فلنج پایه) که روی تخت خواب می نشیند ریل های حمل و نقل سنگین مدرن وزن دارند 60-77 کیلوگرم در متر (پروفایل UIC 60 یا 136 RE) و از فولاد منگنز پر کربن نورد می شوند. طول ریل به طور چشمگیری افزایش یافته است - ریل جوشی پیوسته (CWR) اتصالات سنتی را از بین می برد و تعمیر و نگهداری مسیر را تا حداکثر کاهش می دهد. 40% در مقایسه با مسیر مشترک

Sleeper (کراوات راه آهن / کراوات)

Sleepers اعضای عرضی هستند که دو ریل را در گیج صحیح نگه می دارند. آنها بار را از ریل به بستر بالاست زیر توزیع می کنند. مواد خواب آور عبارتند از:

• بتن (پیش تنیده) - غالب در مسیر مدرن؛ عمر مفید 40-50 سال؛ سنگین تر (هر کدام 250-350 کیلوگرم) اما بسیار پایدار است
• چوب سخت - مواد سنتی؛ هنوز در سوئیچ ها و منحنی ها استفاده می شود. عمر مفید 20-30 سال
• فولاد - در برخی از راه آهن های صنعتی سنگین استفاده می شود. مقاوم در برابر آتش و موریانه
• کامپوزیت/پلاستیک - فرمولاسیون های پلاستیکی بازیافتی در حال پذیرش هستند. خواص مشابه چوب با عمر طولانی تر

راه آهن Fastening System

بست ها ریل را به تراورس متصل می کنند و در برابر نیروهای عمودی، جانبی و طولی مقاومت می کنند. اجزای کلیدی عبارتند از:

• راه آهن clip (elastic clip) - گیره های فولادی فنری (به عنوان مثال، گیره الکترونیکی Pandrol، Vossloh Skl) که پای ریل را می گیرند. تقریبی ارائه دهد 10-14 کیلو نیوتن بار پنجه
• راه آهن pad - پد لاستیکی یا پلیمری بین پایه ریل و تختخواب که لرزش را کاهش داده و از سطح تختخواب محافظت می کند.
• صفحه پایه - صفحه چدن یا فولادی که بار ریل را در سراسر سطح تراورس پخش می کند
• سنبله یا پیچ سنبله - در تراورس های چوبی برای بستن صفحات پایه استفاده می شود

بالاست

بالاست is the crushed stone layer beneath and around the sleepers. It distributes loads to the subgrade, provides drainage, and allows for track geometry adjustment. Granite and limestone aggregate sized 25-50 میلی متر رایج ترین هستند. عمق استاندارد بالاست از 150 میلی متر (راه آهن سبک) تا 350 میلی متر (خطوط اصلی باربری سنگین) .

سوئیچ و تقاطع (تجهیز)

یک چرخش (سوئیچ) به قطارها امکان می دهد از یک مسیر به مسیر دیگر حرکت کنند. قطعات نامگذاری شده آن عبارتند از:

• ریل سوئیچ (نقطه ریل) - ریل های متحرک مخروطی که برای هدایت قطار به چپ یا راست می چرخند
• ریل بورسی - ریل های ثابتی که ریل های سوئیچ در برابر آنها بسته می شوند
• عبور (قورباغه) - جزء فولاد منگنز ریخته گری شده در جایی که دو ریل قطع می شوند. تحت بارگذاری ضربه شدید قرار می گیرد و معمولاً به صورت یک واحد از فولاد منگنز هادفیلد (12-14٪ منگنز) برای مقاومت در برابر سایش شدید
• چک ریل (حفاظ ریل) - ریل های اضافی در داخل ریل در حال اجرا قرار گرفته اند تا فلنج های چرخ را از میان شکاف قورباغه هدایت کنند
• دستگاه سوئیچ (موتور نقطه ای) - محرک الکتریکی یا هیدرولیکی که ریل سوئیچ را حرکت می دهد. محفظه های ریخته گری از مکانیسم در برابر آب و هوا و ضربه محافظت می کنند

راه آهنway and Train Casting Parts: What Gets Cast and Why

ریخته گری روش تولید غالب برای اجزای راه آهن است که به اشکال پیچیده، جرم بالا و استحکام استثنایی نیاز دارد. صنعت راه آهن از سه فرآیند ریخته گری اولیه استفاده می کند: ریخته گری شن و ماسه، ریخته گری سرمایه گذاری، و ریخته گری فوم گم شده - بسته به هندسه قطعه، الزامات تحمل ابعادی و حجم تولید.

جدول زیر مهمترین قطعات ریخته گری راه آهن، مواد و روش های ریخته گری آنها را خلاصه می کند:

چرا انتخاب بازیگر ترجیح داده می شود راه آهنway Parts

ریخته گری به دلایل مختلف مهندسی و اقتصادی روش تولید انتخابی برای صنعت راه آهن است:

• هندسه پیچیده در یک قطعه - قاب‌های بوژی، بدنه‌های کوپلر و قاب‌های جانبی دارای فرم‌های سه‌بعدی با حفره‌های داخلی و ضخامت دیواره متغیر هستند که اگر از فولاد ورق ساخته شوند، به ده‌ها اتصال جوشی نیاز دارند. ریخته گری اینها را به عنوان یک بخش جدایی ناپذیر تولید می کند و نقاط خرابی خستگی جوش را از بین می برد.
• جرم بالا با خواص کنترل شده - اجزای راه آهن باید به اندازه کافی سنگین باشند تا سختی سازه را تحت بارهای دینامیکی شدید حفظ کنند. ریخته گری امکان کنترل دقیق ترکیب آلیاژ و سرعت خنک شدن را برای دستیابی به سختی، چقرمگی و استحکام خستگی به طور همزمان فراهم می کند.
• مقرون به صرفه برای تولید در حجم بالا - قالب‌های ریخته‌گری شن و ماسه برای اجزای استاندارد واگن باری (قاب‌های جانبی، تکیه‌گاه‌ها) را می‌توان هزاران بار مورد استفاده مجدد قرار داد و هزینه‌های هر واحد را در حجم مورد نیاز راه‌آهن‌های کلاس I رقابتی می‌کند. 10000 تا 50000 ریخته گری واگن باری در سال .
• سخت کاری فولاد منگنز - عبور قورباغه های ساخته شده از فولاد منگنز هادفیلد در واقع در اثر ضربه سخت تر می شود. این ویژگی فقط در شرایط بازیگری قابل دستیابی است. این آلیاژ را نمی توان بدون از دست دادن قابلیت سخت کاری خود جوش داد یا ماشینکاری کرد.

قطعات کلیدی راه آهن بر اساس سیستم: جدول مرجع کامل

استانداردهای کیفیت و گواهی برای قطعات ریخته گری راه آهن

راه آهنway casting parts are among the most rigorously tested industrial components in any sector. A single failed bogie frame or coupler can cause a derailment with massive safety and financial consequences. The following standards govern their production and qualification:

• AAR M-201 - مشخصات انجمن راه‌آهن آمریکا برای قاب‌ها و تقویت‌کننده‌های جانبی کامیون‌های باربری (آمریکای شمالی). به ترکیب شیمیایی خاص، خواص مکانیکی و آزمایش غیر مخرب (NDT) در هر ریخته گری نیاز دارد.
• EN 13262 - استاندارد اروپا برای چرخ‌های راه‌آهن، پوشش درجه‌بندی مواد، تحمل‌های ابعادی و الزامات تست اولتراسونیک.
• EN 13749 - استاندارد اروپایی که الزامات ساختاری قاب های بوژی را مشخص می کند، از جمله تست خستگی تحت بارهای سرویس شبیه سازی شده برای حداقل 10 میلیون چرخه بار .
• UIC 860 - مشخصات فنی اتحادیه بین المللی راه آهن برای ریخته گری های فولادی مورد استفاده در ساخت وسایل نقلیه ریلی.
• استانداردهای GB/T (چین) - مجموعه استانداردهای ریخته گری و مواد راه آهن چین که در یکی از بزرگترین بخش های تولید ریل در جهان اعمال می شود که بیش از حد تولید می کند. 4000 لوکوموتیو و 50000 واگن باری تنها در سال 2022

تمام ریخته گری های حیاتی ایمنی تحت NDT اجباری از جمله بازرسی ذرات مغناطیسی (MPI)، تست اولتراسونیک (UT) و تست رادیوگرافی (RT) برای تشخیص تخلخل داخلی، ترک ها، یا آخال ها قبل از اینکه قطعه وارد سرویس شود. بسیاری از مشخصات نیز نیاز دارند تست کوپن مخرب از هر گرمای فولاد برای بررسی استحکام کششی، استحکام تسلیم، ازدیاد طول و مقادیر ضربه Charpy در دمای عملیاتی.

چرخه های تعمیر و نگهداری برای قطعات کلیدی قطار و راه آهن

درک فواصل نگهداری به تیم های تدارکاتی کمک می کند تا موجودی قطعات یدکی و سفارشات ریخته گری را برنامه ریزی کنند. در زیر فواصل بازرسی و تعویض معمولی برای حیاتی ترین اجزا وجود دارد: