Desempenho de módulo elástico e amortecimento de vibração de almofadas ferroviárias
Como o módulo de elasticidade das placas de base-dos trilhos afeta o conforto da operação do trem?
O módulo de elasticidade das placas de base-sob os trilhos é um indicador central do desempenho de absorção de choque, afetando diretamente a suavidade e o conforto da operação do trem. Quando o módulo de elasticidade é muito baixo (<80MPa), the base plate is prone to excessive compressive deformation, leading to excessive rail settlement and obvious jolting when trains pass. When the elastic modulus is too high (>150MPa), a placa de base é muito rígida para absorver efetivamente a vibração do impacto da roda-trilho, e a vibração é transmitida diretamente ao carrinho, afetando a experiência de condução. Um módulo de elasticidade apropriado (80-120MPa) permite que a placa de base produza deformação elástica moderada sob carga, reduzindo a frequência de vibração para a faixa de conforto humano (10-20Hz). Os trens de alta velocidade têm maiores requisitos de conforto, geralmente selecionando placas de base com módulo de elasticidade de 90-110MPa, o que pode reduzir a transmissão de vibrações em mais de 30% e melhorar a experiência dos passageiros. A uniformidade do módulo elástico também é crucial; um desvio menor ou igual a ± 10% pode evitar rigidez local irregular da pista e garantir conforto em toda a faixa.
Por que linhas de-transporte pesado precisam de placas de base-sob os trilhos com alto módulo de elasticidade?
As linhas-de transporte pesado têm grandes cargas por eixo (maiores ou iguais a 25 t) e fortes forças de impacto sobre rodas-trilhos. As placas de base-do trilho com alto módulo de elasticidade (120-150MPa) podem fornecer rigidez de rolamento suficiente para evitar deformação excessiva. As placas de base de alto módulo elástico têm uma resistência à compressão maior ou igual a 25 MPa, que pode suportar compressão de carga pesada de longo-prazo sem deformação permanente, garantindo a estabilidade da posição geométrica da pista. O lastro ou lajes de linhas de transporte pesado suportam cargas enormes; placas de base de alto módulo de elasticidade podem transmitir uniformemente a carga para a fundação, reduzindo a concentração de tensão local e protegendo a estrutura da via. Se placas de base com baixo módulo de elasticidade forem selecionadas, elas estarão propensas ao colapso por fadiga, levando à elevação irregular dos trilhos, agravando o desgaste dos trilhos e os custos de manutenção da linha. As placas de base de alto módulo de elasticidade têm maior resistência ao cisalhamento, que pode resistir à força longitudinal gerada quando os trens de transporte pesado dão partida e freiam, evitam o deslizamento da placa de base e garantem a segurança da linha.
Quais são as diferenças no projeto do módulo de elasticidade entre o padrão estrangeiro e o padrão nacional sob-placas de base do trilho?
O projeto do módulo de elasticidade do padrão nacional sob-placas de base ferroviárias concentra-se na adaptação às diversas necessidades das linhas domésticas: 80-100MPa para linhas de velocidade convencionais, 90-120MPa para linhas de alta-velocidade e 120-150MPa para linhas de-transporte pesado, cobrindo uma ampla faixa. Padrões estrangeiros, como placas de base Vossloh alemãs, concentram-se em cenários de alta-velocidade e transporte pesado, com uma faixa de projeto de módulo de elasticidade mais concentrada (100-150MPa) e controle de desvio mais rigoroso (menor ou igual a ±5%) para garantir consistência de desempenho. As placas de base padrão JR japonesas são projetadas para áreas propensas a terremotos com um módulo de elasticidade ligeiramente inferior (90-110MPa), equilibrando a absorção de choque e a resistência à deformação para melhorar o desempenho sísmico da linha. Algumas placas de base europeias e americanas adotam um design de módulo de elasticidade gradiente: a camada superficial tem um módulo de elasticidade baixo (80-90MPa) para absorção de choque, e a camada inferior tem um módulo de elasticidade alto (130-150MPa) para rolamento, realizando zoneamento funcional. As placas de base de padrão nacional prestam mais atenção ao equilíbrio entre custo e desempenho, enquanto as placas de base de padrão estrangeiro têm requisitos mais elevados para formulação de material e precisão de processamento, com melhor estabilidade de módulo de elasticidade, adaptando-se às necessidades de linha de ponta.
O módulo de elasticidade das-placas de base do trilho diminuirá com a vida útil? Quais são as razões?
O módulo de elasticidade das-placas de base do trilho diminuirá gradualmente com o aumento da vida útil, o que é o resultado do efeito combinado do envelhecimento do material, danos por fadiga e outros fatores. Sob carga-de longo prazo, as cadeias moleculares internas de borracha das placas de base de borracha se quebrarão, a capacidade de recuperação elástica diminuirá, levando a uma diminuição ano{3}}a-ano no módulo elástico, com uma taxa de atenuação de cerca de 15-20% após 5 anos. As placas de base de poliuretano têm melhor resistência ao envelhecimento, mas-a exposição prolongada à luz solar e ao oxigênio também causará o endurecimento do material, e o módulo de elasticidade aumentará ligeiramente (menor ou igual a 10%). Fatores ambientais aceleram a atenuação: placas de base de borracha em áreas de alta-temperatura e{14}}umidade são propensas à absorção de umidade e ao envelhecimento, e a taxa de atenuação do módulo de elasticidade é 5-8% maior do que em áreas secas; meios químicos em áreas salino-alcalinas corroerão o material da placa de base e danificarão a estrutura elástica. Se a manutenção da linha não for oportuna, o desgaste superficial e o acúmulo de detritos na placa de base causarão tensões locais irregulares, acelerando a atenuação do módulo de elasticidade. A substituição regular (placas de base de borracha a cada 5-8 anos, placas de base de poliuretano a cada 10-15 anos) pode evitar o impacto da atenuação do módulo de elasticidade no desempenho da linha.
Como detectar se o módulo de elasticidade das placas de base-do trilho atende ao padrão?
Para detectar o módulo de elasticidade das placas de base-sob o trilho, é necessária uma máquina de teste de pressão especial para realizar testes de compressão de acordo com os padrões GB/T 18173.3-2019 ou EN 13146. Prepare 3 grupos de amostras (100mm×100mm×10mm) e mantenha-os a uma temperatura constante de 23 graus ±2 graus durante 24 horas para eliminar os efeitos da temperatura. Coloque a amostra na máquina de teste, aplique uma pré-carga de 0,5 MPa, depois carregue-a até 5 MPa a uma taxa de 1 mm/min, registre a quantidade de compressão e calcule o módulo de elasticidade (E=tensão/deformação). Se o resultado do teste estiver dentro da faixa de projeto e o desvio dos 3 grupos de amostras for menor ou igual a ±10%, ele será considerado qualificado. No local, a rigidez da via pode ser detectada por um veículo de inspeção da via para inferir indiretamente o módulo de elasticidade da placa de base; se o desvio de rigidez da via exceder 15%, serão necessários testes de amostragem e desmontagem. Para linhas em operação, testes ultrassônicos podem ser usados para avaliar o estado da estrutura interna da placa de base através da velocidade de propagação da onda sonora e avaliar o grau de atenuação do módulo de elasticidade. As placas de base não qualificadas devem ser substituídas em tempo hábil para evitar afetar a segurança e o conforto da linha.