تتعرض خطوط قضبان السكك الحديدية الى إجهادات عدة ومع زيادة الأحمال المحورية وتقليل أقطار العجلات، تزداد أهمية معرفة إجهادات التلامس ما بين العجلات وقضبان السكك الحديدية، وتنشأ إجهادات تلامس عالية لحظة التماس مباشرة مع العجلات جدًا في منطقة التماس، وهنا سنتطرق الى ماهية هذا الإجهاد وكيفية حسابه.
إجهاد حد التلامس بين العجلات وقضبان السكك الحديدية
مباشرة من منطقة تماس عجلات القطار مع قضبان السكة ينتج الإجهاد والذي يؤدي في بعض الأحيان إلى انفعال وتشوه في المعدن على رأس قضيب السكة (rail-top) في موضع التلامس، ويسمى هذا الإجهاد بـ “إجهاد القص”، والحد الأقصى من إجهاد القص عند التلامس الذي يحدث في الاتجاه العرضي بزواية قائمة للسكك الحديدية يتم حسابه بواسطة الصيغة التي قدمها (UIC/ORE) وهي:
Tmax=4.13√(Q/R)
حيث أن:
(Tmax): أقصى إجهاد قص بوحدة “كغ/مم²”.
(Q): حمل العجلات الستاتيكي في وحدة “كغ” وتزداد قيمتها عند المنحنيات، وتتم الزيادة بمقدار (1 طن) أي (1000 كغ).
(R): نصف قطر العجلات بوحدة (مم)، وتؤخذ قيمة نصف القطر في حالة العجلات وهي مهترئة.
مثال على حساب إجهاد القص الناتج عن التلامس
- على سبيل المثال؛ في حالة استخدام قاطرة ديزل كهربائية من نوع (WDM2) سيكون حمل العجلات الستاتيكي (Q) يساوي (9.4 طن) ومع إضافة طن زائد بسبب فلسفة الأمان بزيادة الأحمال على المنحنيات يصبح المجموع الكامل حمل العجلات الستاتيكي يساوي (10.4 طن) أي (10,400 كغ).
- فإذا كان قطر العجلات يساوي (1092 مم) بنصف قطرها وهي جديدة (R)يساوي (1092/2) والناتج (546 مم) ويتم إنقاص هذه القيمة لنصف القطر للعجلات بحالتها الجديدة إلى نصف قطرها في حالتها المهترئة بما يعادل (76 مم) من القطر الأصلي ويساوي (76/2) والناتج (38 مم) لنصف القطر.
- وبطرح قيمة الاهتراء من نصف القطر يصبح الناتج (508 مم) وهي قيمة (R) للعجلات المهترئة التي تؤخذ في حسابات إجهاد القص:
Tmax=4.13√(10,400/508)
- ومنه إجهاد القص (Tmax) يساوي (18.69 كغ/مم²)، والحد الذي لا يجب أن تزيد عنه إجهادات القص التلامسية هو (21.6 كجم/مم2) وهو ما يمثل (30) بالمائة من الـ (UTS) أو فولاذ السكك الحديدية.
