Por que o módulo elástico é o parâmetro principal
A almofada inferior-do trilho fica entre o trilho e o dormente, e seu módulo de elasticidade decide quanto impacto da roda atinge o dormente, como o trilho desvia sob carga e como a vibração se propaga no ambiente. Uma almofada muito rígida transfere impacto e ruído; um que seja muito macio permite que o trilho desvie excessivamente, desestabilizando a bitola e a geometria. A correspondência do módulo com a categoria da linha é, portanto, a principal tarefa do projeto da almofada, e isso é alcançado por meio de formulação, vulcanização e estrutura.
As três alavancas que controlam o módulo
A formulação do material é a primeira alavanca. Em um composto-baseado em EPDM, aumentar a carga de negro de fumo de 30 partes para 60 partes por cem borracha aumenta o módulo de elasticidade em mais de 50%. O processo de vulcanização é o segundo: uma cura de 150 a 160 graus C por 15 a 20 minutos produz uma densidade de reticulação moderada e um módulo estável, enquanto o superaquecimento-reticula a borracha em um estado duro e quebradiço. A terceira alavanca é a geometria: as pastilhas com ranhuras ou orifícios redondos deformam-se mais sob carga e funcionam de 10 a 20 por cento mais macias do que as pastilhas sólidas do mesmo composto. A temperatura ambiente é o fator externo: o módulo aumenta no frio e diminui no calor, portanto a formulação é adaptada ao clima local.
Linhas de{0}alta velocidade: equilibram elasticidade e estabilidade
As almofadas de alta-velocidade são especificadas em um módulo elástico de compressão estática de 80 a 120 MPa. Esta faixa proporciona elasticidade suficiente para absorver a energia vibratória dos trens que circulam entre 250 e 350 km/h, mantendo a deflexão do trilho dentro da tolerância geométrica. A proporção do módulo dinâmico-para{8}}estático deve permanecer entre 1,2 e 1,5, para que a almofada não endureça excessivamente sob carga de alta-frequência, e a mudança do módulo ao longo de 5 anos de exposição aos raios UV e à chuva não deve ser superior a 10%. Uma construção em camadas é comum: uma camada superior macia de 80 a 90 MPa sob o trilho para absorção de vibrações e uma camada inferior mais firme de 100 a 120 MPa no dormente para distribuição de carga.
Linhas-de transporte pesadas: conjunto de compressão de combate
As almofadas-de transporte pesado funcionam sob altas cargas sustentadas por eixo e devem resistir à compressão permanente. Um composto prático é uma mistura de estireno-butadieno e borracha natural na proporção de 7 para 3, com 2 partes do antioxidante 4010NA e 40 partes de reforço de sílica. A vulcanização em dois-estágios (145 graus C por 12 minutos, depois 100 graus C por 4 horas) aprofunda a densidade da ligação cruzada e mantém o conjunto de compressão em ou abaixo de 25 por cento quando testado a 70 graus C por 22 horas sob compressão de 25 por cento. O perfil da almofada usa uma seção transversal-de arco, mais espessa no meio (cerca de 20 mm) e mais fina nas bordas (cerca de 15 mm), para distribuir a carga concentrada da roda, e nervuras antiderrapantes-de 2 mm na parte inferior evitam que a almofada rasteje contra o dormente.
Transporte ferroviário urbano: projeto-de redução de ruído
As almofadas ferroviárias urbanas combinam um módulo baixo com amortecimento. O composto usa borracha de amortecimento com fator de perda de pelo menos 0,3, que converte a energia da vibração em calor e fornece atenuação de 15 a 20 por cento melhor do que a borracha comum, além de cerca de 15 partes de enchimento de vermiculita que bloqueia a transmissão do som. Estruturalmente, um padrão de favo de mel (células de 5 mm com espaçamento de 8 mm) aumenta a reflexão sonora interna e ranhuras em arco de 3 mm de profundidade por 10 mm de largura redirecionam o caminho de vibração para longe do dormente. Uma camada de espuma de poliuretano de 5 mm entre a almofada e o trilho adiciona um segundo estágio de atenuação; em conjunto, estas medidas reduzem o ruído dos comboios à beira da estrada em 8 a 10 dB.
Testando o Módulo Elástico
O módulo é medido pelo teste de compressão do GB/T 7757 (propriedades de tensão compressiva-deformação da borracha vulcanizada). A amostra é o cilindro padrão de 29 mm de diâmetro por 12,5 mm de altura, testado a 23 mais ou menos 2 graus C a uma velocidade de compressão de 5 mm/min; é calculada a média de três amostras por lote. As faixas de aceitação por tipo de linha estão listadas abaixo.
| Tipo de linha | Banda de módulo estático | Valor de aceitação chave |
|---|---|---|
| Alta-velocidade | 80 a 120 MPa (mais ou menos 10 MPa) | Proporção dinâmica-para{1}}estática de 1,2 a 1,5 |
| Transporte-pesado | 150 a 200MPa | Compressão definida não mais que 25 por cento |
| Ferrovia urbana | 60 a 90 MPa | Fator de amortecimento pelo menos 0,3 |
Além disso, meça o módulo a menos 40 graus C e 60 graus C e exija que a alteração do valor da-temperatura ambiente fique dentro de 20%, confirmando a estabilidade em toda a faixa climática.
Perguntas frequentes
Como é medido o módulo de elasticidade de uma almofada de trilho?
Pelo teste de compressão do GB/T 7757 em uma amostra de 29 mm por 12,5 mm a 23 graus C, comprimindo a 5 mm/min e dividindo a tensão pela deformação da curva de deflexão de carga-.
Qual módulo uma base ferroviária-de alta velocidade deve ter?
Módulo estático de 80 a 120 MPa, com uma proporção dinâmica-para{3}}estática de 1,2 a 1,5 e desvio de módulo inferior a 10% ao longo de 5 anos.
Por que a carga de negro de fumo altera o módulo?
O negro de fumo reforça a matriz da borracha e aumenta a sua rigidez; aproximadamente duplicar o carregamento de 30 para 60 peças aumenta o módulo em mais de 50%.
O que é conjunto de compactação e por que é limitado?
A deformação por compressão é a perda permanente de espessura após compressão sustentada. Em serviços-de transporte pesado, ele deve permanecer dentro de 25 por cento (70 graus C, 22 horas, 25 por cento de compressão), caso contrário, a almofada fica mais fina, a fixação afrouxa e a geometria da pista se desvia.
Quanta redução de ruído um sistema de pad bem{0}}projetado pode alcançar?
No transporte ferroviário urbano, um composto de amortecimento com estrutura em favo de mel e ranhura, além de uma camada amortecedora de espuma, reduz o ruído na beira da estrada em cerca de 8 a 10 dB em comparação com uma almofada rígida simples.