Որոշիչ դերը, որ խաղացել է սղոցի նյութի կոշտությունը ձնամաքրիչի սղոցի մաշվածության դիմադրության մեջ

Սղոցի նյութի կոշտության հասկացությունը և դրա ազդեցությունը մաշվածության դիմադրության վրա

Սղոցի նյութի կոշտության սահմանումը՝ օգտագործելով Բրինելի կոշտության սանդղակը

Բրինելի կոշտության ցուցանիշը (BHN) հիմնականում ցույց է տալիս, թե որքան դիմացկուն է պողպատը փոսերի և խորությունների նկատմամբ, ինչը հարկավոր ցուցանիշ է ձնամաքրիչի սղոցների ժամանակի ընթացքում կայունության համար: Երբ դիտարկում ենք իրական աշխատանքային ցուցանիշները, 500 BHN գնահատական ունեցող պողպատը ցուցադրում է մոտ կեսը մակերեսային մաշվածության համեմատ 350 BHN ավելի նոսր պողպատից պատրաստված սղոցների հետ, երբ օգտագործվում են սովորական ձնամաքրման խնդիրների համար՝ համաձայն Արդյունաբերական սղոցների ստանդարտների նախաձեռնության մասին զեկույցի անցյալ տարվա: Իրականում սա նշանակում է, որ ավելի կոշտ պողպատը ավելի լավ է դիմադրում այն փոքր ավազի, շաղախի և այլ ճանապարհային աղբի նկատմամբ, որոնք խառնվում են ձնամաքրման ընթացքում ձնի և սառույցի հետ ձմեռային փոթորիկների ժամանակ:

Կոշտության կապը ձնամաքրիչի սղոցների մաշվածության դիմադրության հետ

Բարձր BHN հավաստագրերով նյութերը շատ ավելի քիչ են կորցնում ժամանակի ընթացքում: Դաշտային տվյալներն ուսումնասիրելիս տեսնում ենք, որ AR500 կարգի պողպատը մնում է մոտ 88% իր հաստությունից մոտ 150 ժամ ճանապարհներից ձյուն քաշելուց հետո, մինչդեռ ստանդարտ 400 Բրինելի պողպատը պահում է մոտ 63%: Սակայն հետազոտություններից մեկը, որը վերաբերում է սղոցի կոշտության օպտիմալացմանը, ցույց է տալիս, որ 550 Բրինելից բարձր գնալը շատ փոքր առավելություններ է տալիս մեծամասնության քաղաքային աշխատանքների համար: Լրացուցիչ մաշվածության պաշտպանությունը պարզապես արժեքավոր չէ, հաշվի առնելով, թե որքան հաճախ այս սղոցները վնասվում են հարվածների հետևանքով սովորական շահագործման ընթացքում:

Պողպատե կտրող եզրերի կոշտության և փխրունության հավասարակշռությունը

Երբ պողպը չափից շատ կոշտանում է, այն վտանգված է դառնում փոքրիկ ճեղքերի առաջացմանը դյուրաձուլ-դժվարաձուլ անցման կետում՝ մոտ -20 Ֆարենհայթ (-29 Ցելսիուս): Խելացի արտադրողները այս խնդիրը լուծում են վերահսկվող ջերմային մշակման գործընթացների միջոցով: Այս մշակումները պահում են սղոցի մակերեսը 550 Բրինելից բարձր կոշտության վրա, սակայն թույլ են տալիս մոտ 20% երկարացում նույնիսկ սառը ջերմաստիճաններում: Արդյունքը՞ սղոցներ, որոնք դիմադրում են անսպասելի հարվածներին, ինչպիսիք են ասֆալտի եզրերից կամ խցանների վրա հարվածելը, առանց ամբողջությամբ կոտրվելու: Կոշտության և ճկունության միջև այս հավասարակշռությունն է, որ իրական կյանքում նյութերի համար տարբերություն է կազմում, որտեղ նյութերը ենթարկվում են անկանխատեսելի լարվածությունների:

ՄԻկրոկառուցվածքի դերը AR500 բարձր ածխածնով պողպի հատկություններում

ԱՌ500 պողպատը հակադիմադրության տարբերակիչ հատկություններ ունի, քանի որ այն ունի ժամանակավոր մարտենսիտային միկրոկառուցվածք։ Այս կառուցվածքում գտնվում են 2-ից մինչև 5 միկրոն չափերով կարբիդային մասնիկներ, որոնք հավասարաչափ բաշխված են ամբողջ ծավալով ընդամենը։ Ինչ է սա նշանակում պրակտիկայում։ Լավ, համեմատած պերլիտային պողպատների հետ՝ ԱՌ500-ը ապահովում է մոտավորապես երեք ու կես անգամ ավելի լավ պաշտպանություն ճզմման դեմ՝ պահպանելով բավարար ճկունություն, որպեսզի եզրերը կարողանան ճիշտ ձևավորվել առանց ճեղքերի առաջացման։ Վերջերս արտադրության ընթացքում մետաղի սառեցման եղանակներում կատարված բարելավումները նվազեցրել են այս անհարմար միկրոկառուցվածքային տարբերակները մոտ 40 տոկոսով։ Սա նշանակում է, որ արտադրողները ստանում են ավելի համապատասխան արդյունքներ մեկ սղոցալաստի շարքից մյուսին, ինչը երկար ժամանակ ամեն մեկի աշխատանքը դարձնում է ավելի հեշտ։

Փորձարկիչի սղոցալաստի նյութերի համեմատում՝ պողպատ, պոլիուրեթան, ռետին և կարբիդ

Պողպատի, ռետինի, պոլիէթիլենի և կարբիդի կտրող եզրերի համեմատում

Ճիշտ սղոցի նյութի ընտրությունը նշանակում է գտնել նրա պինդ լինելու, ճկուն լինելու և այն աշխատանքի հարաբերակցությունը, որին այն իրականում կենթարկվի: AR500 պողպատը գերակշռում է ամենախիստ մակերեսների դեպքում, քանի որ այն ԲՀՆ սանդղակով հավասար է մոտ 477-ից 534, չնայած այս ամուր նյութից շատ բան չի սպասվի: Պոլիուրեթանը ներկայացված է 85-ից 95 Shore A պինդությամբ, սակայն կարող է ձգվել մոտ 300%-ով ավելի, քան մյուս նյութերը, ինչը դարձնում է այն հիանալի տարբեր տեսակի տեղանքների համար: 50-ից 70 Shore A պինդությամբ ռետինե սղոցները հիանալի աշխատանք են կատարում զգայուն հատակների պաշտպանության համար, սակայն սառույցի դեմ պայքարի ժամանակ նրանք մոտ չորս անգամ ավելի արագ են մաշվում, քան պողպատե սղոցները, ինչպես ցույց են տվել 2023 թվականի ձնհալումների փորձարկումները: Կարբիդային ծայրամասերով սղոցները իսկապես ավելի երկար են տևում, քան սովորական ածխածին պողպատե տարբերակները՝ հաճախ եռապատկելով նրանց կյանքի տևողությունը, սակայն այս գերմարտադրանքներին անհրաժեշտ է հատուկ տեղադրման սարքավորում, որը ոչ բոլոր խանութներն են ունենում:

Բարձր մաշվածության պայմաններում AR500 պողպատե ձնհանքի կտրող եզրերի առավելությունները

AR500 պողպատը շատ լավ է աշխատում այս ծայրահեղ ձմեռային պայմաններում՝ դեռացած կառուցվածքի շնորհիվ: Դաշտային փորձարկումները ցույց են տվել, որ այս սղոցները շուրջ 23 տոկոսով ավելի երկար են տևում, քան ստանդարտ AR450 մոդելները, երբ գործ ունեն խճով ձյան հետ: Նյութն ունի հիանալի մակերեսային կոշտություն՝ հասնելով մոտ 534 BHN, և շարունակում է ճիշտ աշխատել նույնիսկ -40 աստիճան Ֆարենհեյթ ջերմաստիճաններում: Այն չի թողնում, որ քարերը հեշտությամբ խրվեն նրա մեջ և կառուցվածքային առումով մնում է ուժեղ մեծ մասամբ: Այնուամենայնիվ, հիշարժան է, որ սառը պայմաններում բազմաթիվ հարվածներից հետո կարող են առաջանալ փոքր ճեղքեր, ուստի անհրաժեշտ է սարքավորումների պարբերական ստուգում՝ այս սարքավորումներն օգտագործող անձանց համար:

Պոլիուրեթան կտրող եզրերի մաշվածության դիմացկունությունն ու տևականությունը կրկնվող հարվածների դեպքում

2023 թվականի փորձարկումները ցույց են տվել, որ պոլիուրեթանը մոտ 82% ավելի շատ կինետիկ էներգիա է կլանում՝ բախվելով եզրաշենիներին, քան պողպատը, ինչը նշանակում է, որ տրանսպորտային միջոցները շատ ավելի քիչ են վնասվում: Նյութի հարվածները կլանելու եզակի հատկությունը կանխում է մասերի կոտրվելը, սակայն դրա հետևանքով առաջանում է փոխադարձ հատուցում: Ժամանակի ընթացքում նույն հատկությունները պատճառ են դառնում եզրերի մաշման ու դանդաղ կլորացման: Շատ վարորդներ խորհուրդ են տալիս փոխարինել պոլիուրեթանից պատրաստված մասերը մոտ 150-200 ժամ անց անհարթ ճանապարհներով վարելուց հետո: Արտադրողները, սակայն, սկսել են իրենց նորագույն բաղադրություններին ավելացնել սիլիցիումի մասնիկներ: Այս փոքր ավելացումները օգնում են կանխել գրողները՝ պահպանելով հարվածային էներգիան կլանելու հիանալի հատկությունը ամենօրյա վարման պայմաններում:

Պոլիուրեթանե սղոցների ճկունության և կոշտության հարմարեցումը խառը պայմաններին

Երկակի խտության ձուլման շնորհիվ արտադրողները կարող են ստեղծել պոլիուրեթանե սղոցներ, որոնք համապատասխանում են տարբեր աշխատանքների համար անհրաժեշտ պահանջներին՝ սովորաբար տատանվում են 70-ից մինչև 95-ը Shore A սանդղակով: Անցյալ տարվա որոշ փորձարկումներ ցույց տվեցին, որ ավելի նոսր կենտրոններով (մոտ 85A) և ավելի կոշտ եզրերով (մոտ 95A) սղոցները կիսով չափ կրճատում են ավտոկայանատեղիներին հասցված վնասը՝ առանց կորցնելու սառույցը արդյունավետ քերելու կարողությունը: Հատուկ ջերմադիմացկուն նյութերի ավելացումը սղոցներին թույլ է տալիս պահպանել ճկունությունը՝ նույնիսկ երբ ջերմաստիճանը տատանվում է -30 աստիճանից մինչև 120 Ֆարենհայթ: Սա լուծում է այն հին խնդիրները, երբ պլաստիկե սղոցները ցուրտ եղանակին դառնում էին փխրուն և ճեղքվում:

Ծայրակալի կոշտության հավասարակշռումը ձնահարսի սղոցի նախագծման մեջ

Խոտանման եզրի նյութերի կոշտությունը և դրա ազդեցությունը ասֆալտային ու բետոնե մակերեսների վրա

Բրինելի սանդղակով (HB) չափված սղոցների կոշտությունը ներառում է որոշ կարևոր հակասություններ: Օրինակ՝ AR500 պողպատի նման նյութերը, որոնք տատանվում են մոտավորապես 450-ից մինչև 500 HB, կարող են աբրազիվ մաշման նկատմամբ մոտավորապես 2,5 անգամ ավելի երկար ժամանակ դիմանալ, քան սովորական մեղմ պողպատը: Սակայն այս ավելի կոշտ նյութերը նաև ավելի խորը են մտնում հատակների մեջ, յուրաքանչյուր անցումից ավելացնելով ակոսի խորությունը մոտ 18-22 տոկոսով: Երբ դիտարկում ենք տարբեր մակերեսներ, ասֆալտը մոտ 1,8 անգամ ավելի արագ է մաշվում, քան բետոնը, երբ սղոցի կոշտությունը գերազանցում է 475 HB-ն: Այնուամենայնիվ, կարծես թե 500 HB-ի շուրջ կա մի օպտիմալ կետ: Այդ մակարդակի սղոցները, թվում է, լավ հավասարակշռություն են գտնում. դրանք պետք է փոխարինվեն մոտ 40 տոկոսով ավելի քիչ, միաժամանակ պահելով ասֆալտե մակերեսների եղանակային վնասը տարվա ընթացքում 0,3 միլիմետրից ցածր:

Սղոցի նյութի մաշվածության դիմադրության և հատակի անվտանգության միջև հակասություններ

Քաղաքային պաշտոնյաները ճանապարհային սպասարկման սարքավորումների սրերի պինդության հարցում գտնվում են բարդ դրության մեջ: 550 HB-ից բարձր ռեյտինգ ունեցող չափազանց պինդ սրերը իսկապես տևում են նրանց ավելի նոսր համակիցներից մոտ երկու անգամ ավելի երկար, սակայն դրանք ասֆալտը մաշում են վախեցնող արագությամբ: Սպասարկման վարչությունները յուրաքանչյուր ճանապարհի մեկ մղոնի համար տարեկան լրացուցիչ ծախսում են տասնութից մինչև քսանյոթ դոլար նորոգման վրա: Ուսումնասիրությունները ցույց են տալիս, որ 500 HB-ից ցածր սրերը իրականում ավելի լավ են պահում ցեմենտային ճանապարհները անվտանգ և ամուր: Այս ավելի նոսր սրերը պահում են խոնավ մակերեսների վրա մոտ մեկ երրորդով ավելի շփման ուժ, քան ավելի պինդ սրերը, թեև դրանք պետք է փոխարինվեն մոտ քառորդով ավելի շուտ: Այս փոխզիջումների պատճառով շատ համայնքներ հիմա անցում են կատարում այնպես կոչված՝ երկկի պինդության սրերին: Սրի միջուկը մնում է մոտ 520 HB, որպեսզի պահպանվի կտրող եզրը, իսկ արտաքին մասը պատրաստված է ավելի նոսր՝ 420 HB համաձուլվածքից, որը կրում է հիմնական հարվածների բեռը և օժանդակում է ճանապարհի մակերեսի պահպանմանը ժամանակի ընթացքում:

Սառցաքանդի սղոցի մաշման մեխանիզմները՝ մաշում, հարվածային ազդեցություն և շրջակա միջավայրի գործոններ

Մաշման և հարվածային դիմադրության համեմատությունը սղոցի նյութի կատարողականում

Սառցաքանդի սղոցները ժամանակի ընթացքում ենթարկվում են երկու հիմնական տեսակի մաշման՝ մաշում և հարվածային վնասվածքներ: Երբ սառույցը, շաղախը և ճանապարհի աղբը շփվում են մետաղական մակերևույթի հետ, սղոցը աստիճանաբար մաշվում է: Տրիբոլոգիայի միջազգային հրատարակության հրապարակած հետազոտությունները ցույց են տալիս, որ այն շրջաններում, որտեղ առկա է մաշող նյութերի մեծ քանակություն, սառցաքանդի սղոցները տարեկան կորցնում են իրենց սկզբնական հաստության մոտ 18%: Հարվածային դիմադրությունը նշանակում է սղոցի դիմադրությունը այն դեպքերում, երբ այն բախվում է կոշտ մակերևույթների՝ օրինակ՝ ամբարձիչի կամ ճանապարհին ամրացած սառցակտված առարկաների հետ: AR500 պողպատը լավ է աշխատում այս կիրառման համար, քանի որ այն ունի 500 HB կարծրություն, սակայն պահպանում է բավարար ճկունություն՝ այնպես, որ կտրուկ հարվածների դեպքում չճեղքվի: Դա մեծ տարբերություն է առաջացնում այն սառը շրջաններում, որտեղ այդ հարվածները ձմեռային ամիսների ընթացքում հաճախ են տեղի ունենում:

Նյութերի վատթարացման մեխանիզմները ցուրտ եղանակային շահագործման պայմաններում

Զրոյից ցածր ջերմաստիճանները մաշվածությունը բարձրացնում են երեք ուղիներով.

• Շռմփուն ճեղքվածք : Ոստրը կորցնում է իր հարվածային դիմադրության 30%-ը -20 Ֆարենհայթից (-29 Ցելսիուս) ցածր ջերմաստիճաններում
• Հեռավորության ցիկլ : Սառչել-հալչելու ցիկլերը նպաստում են միկրոճեղքերի առաջացմանը պոլիուրեթանում
• Սառույցի կպչունություն : Սառույցի կուտակումը 40-60% ավելացնում է դիմադրական ուժերը (ASTM F3120-21)

Այս գործոնները բարդանում են շահագործման կյանքը, հատկապես նյութերի դեպքում, որոնք չեն նախատեսված ցածր ջերմաստիճանների դիմադրողականության համար:

Խորահորդերի կյանքի տևողության վրա ազդող շրջակա միջավայրի գործոններ

Հալոցքի միջոցները, ինչպիսին է կալցիումի քլորիդը, եռապատիկ արագ կոռոզիայի են ենթարկում ոսկրյա սրերը՝ համեմատած աղից ազատ միջավայրերի հետ: UV ճառագայթները վատթարացնում են պոլիմերային սրերը՝ պոլիուրեթանի ձգման դիմադրությունը 1000 ժամվա ընթացքում 25% նվազեցնելով (ISO 4892-3): Ծովափնյա շրջաններում սեղմ-հանգստի ցիկլերը հետագա արագացնում են գալվանական կոռոզիան ոսկրյա մասերում:

Ուսումնասիրություն. AR450-ի և AR500-ի դաշտային արդյունքները 3 ձմեռային սեզոնի ընթացքում

Համայնքային շարքը գնահատեց նույնական սղոցների կառուցվածքը երեք ձմեռի ընթացքում.

AR500 սղոցները ցուցաբերեցին գերազանց հարթության և ամրության հավասարակշռություն, երկարեցնելով 2.7× ավելի երկար, չնայած միևնույն աբրազիվ և հարվածային բեռին:

Նորարարություններ և ռազմավարություններ ձնահանի սղոցի կյանքի տևողությունը երկարաձգելու համար

Պողպատի և պոլիուրեթանի հիբրիդային սղոցների մշակում

Հիբրիդային սղոցները ավելի շատ են օգտագործվում՝ խառնելով պողպատի ճշգրիտ կտրումը պոլիուրեթանի մակերևույթի պաշտպանության հետ: Այս նախագծումները լավ են աշխատում փոփոխական պայմաններում. պողպատե եզրերը կտրում են խտացված սառույցը, իսկ ճկուն պոլիուրեթանե հատվածները նվազեցնում են ասֆալտի և հատակամասի վնասվածքները թեթև ձնաբուքի ժամանակ:

Պինդության հարմարեցման միտումներ սղոցի նյութի մաշվածության դիմացկունության և կյանքի տևողության բարձրացման համար

Գերազանց ջերմային обработումը թույլ է տալիս արտադրողներին ճշգրտել սղոցի պինդությունը տարածաշրջանային պայմաններին համապատասխան: Ծովափնյա տարածաշրջաններում օգտագուրծվում են 550 Բրինելի սղոցներ, որոնք դիմադրում են աղով և սառույցով լի աբրազիվ պայմաններին, իսկ լեռնային շրջաններում նախընտրվում են մի փոքր ավելի փափուկ՝ 450–500 Բրինելի սղոցներ, որոնք ավելի լավ են դիմակայում քարերի հետ հաճախադեպ բախումներին և նվազեցնում են փոխարինման ծախսերը:

Նոր ծածկույթներ և մակերևույթային обработումներ՝ մաշվածության դիմացկությունը բարելավելու համար

Կրիոգեն обработումները և վոլֆրամե-կարբիդային ծածկույթները փորձարկումների ընթացքում սղոցների կյանքը երկարացրել են մինչև 30%: Այս տեխնոլոգիաները կանխում են միկրոճեղքերի տարածումը և օգնում են պահպանել սղոցի սուր եզրը 150+ բարդաշարժ ժամերի ընթացքում:

Բարձր կոշտության և ճկուն սղոցների նյութերի ծախսերի և օգուտների վերլուծություն

Չնայած AR500 պողպատե սղոցները 40% ավելի բարձր սկզբնական արժեք ունեն, քան պոլիուրեթանե այլընտրանքները, դրանց 8-10 տարվա ծառայողական կյանքը ծանր պայմաններում հատուցում է երկարաժամկետ փոխարինման ծախսերը: Ճկուն սղոցները, չնայած ավելի փոքր վնաս են հասցնում մակերեսներին, սովորաբար ապակողող միջավայրերում 2-3 անգամ ավելի հաճախ են պետք է փոխարինվեն:

Սղոցների մաշվածության դիմադրողականությունը պահպանելու նորմաներ

Պարբերական նորոգումը զգալիորեն երկարաձգում է սղոցների կյանքը: Մասնագետները խորհուրդ են տալիս երկու շաբաթը մեկ յուղարվել առանցքային կետերը և ստուգել եզրերը խոշոր փոթորիկներից հետո, ինչը կարող է մինչև 40% երկարաձգել ծառայողական կյանքը (Maxtor Metal, 2024): Վերանայման վաղ հայտնաբերումը՝ դեմքի մաշվածությունից ավելի կարևոր, թույլ է տալիս ժամանակին նորոգումներ կատարել և կանխել վաղաժամկետ ձախողումը:

Բլեդի կոշտության համապատասխանեցում տարածաշրջանային ձյան եւ սառույցի հեռացման պահանջներին

Հյուսիսային Մինեսոտայի օպերատորները հաղորդում են 22%-ով պակաս միջնամասնական փոխարինումներ սառցե ձյան համար 525 Բրինելի սղոցներին անցնելուց հետո, իսկ Կոլորադոյի լեռնային տարածքներում գտնվող թիմերը նախընտրում են 475 Բրինելի եզրեր՝ հավասարակշռելու գրանիտե մնացորդների դիմադրությունը և արդյունավետ նորոգման ցիկլերը: