Por que as juntas são o ponto mais fraco de uma pista
Na via articulada, a placa de fixação (também chamada de barra de junção ou barra de emenda) conecta duas extremidades do trilho e transfere o momento fletor, a força de cisalhamento e a força longitudinal entre elas. Como a junta interrompe o perfil do trilho, ela cria uma queda de rigidez local, uma folga no trilho e duas extremidades do trilho sem suporte que batem sob cada passagem da roda. A experiência mostra que os defeitos nas juntas - a massa final do trilho-, as rachaduras nos furos dos parafusos, a flexão da placa de fixação e o alargamento da bitola - são responsáveis por uma grande parte dos custos de manutenção da via em linhas articuladas, portanto a tecnologia conjunta é uma alavanca direta na resiliência da rede.
Transição de rigidez e design de placa de peixe
A rigidez de uma junta é determinada principalmente pelo comprimento da placa de fixação, pela seção-transversal e pela pré-carga do parafuso. Uma placa de passagem mais longa distribui a carga de flexão por mais compartimentos de dormentes e suaviza a transição entre o trilho e a junta, reduzindo o fator de impacto dinâmico nas extremidades do trilho. A prática padrão é combinar o comprimento da placa de passagem com a seção do trilho: por exemplo, um trilho de 60 kg/m é normalmente unido com placas de passagem de cerca de 500 mm de comprimento com seis furos para parafusos, enquanto os trilhos mais leves usam placas mais curtas com quatro furos. O diâmetro do parafuso e a folga do furo determinam o quanto a placa de fixação pode aderir à alma do trilho; furos superdimensionados causam folga e aceleram o alongamento do furo. Nas linhas com tráfego misto, a área de junta deve ser compactada e socada com maior frequência, pois a deflexão local atrai recalque de lastro.
Análise do modo de falha para juntas ferroviárias
As falhas nas juntas são analisadas separando as possíveis causas: defeitos de material (inclusões, marcas de rolamento, mau tratamento térmico), erros de instalação (torque errado, juntas não{0}}escalonadas, mau alinhamento-da extremidade do trilho), histórico de manutenção (parafusos soltos, pastilhas faltantes, incrustações no lastro), cargas operacionais (tonelagem, velocidade, furos nas rodas) e fatores ambientais (corrosão, temperaturas extremas). Uma investigação sistemática registra o torque do parafuso, a largura da folga, o desgaste da placa de fixação, a profundidade da massa da extremidade do trilho e a geometria da pista no local e, em seguida, compara as medições com os limites do padrão aplicável. Somente quando a causa dominante é identificada o reparo pode ser eficaz: o re{5}}aperto não consertará uma junta que falhou por causa da massa-da extremidade do trilho, e a retificação não consertará uma junta que falhou por causa de parafusos soltos.
Contato do flange da roda e alinhamento da junta
Quando uma roda passa por uma junta, a folga vertical e qualquer diferença na altura-da extremidade do trilho criam impacto, e as extremidades desalinhadas do trilho fazem com que o flange atinja a área da junta lateralmente. Manter as duas extremidades do trilho no mesmo nível (dentro de cerca de 1-2 mm) e a folga da junta dentro da faixa sazonal reduz o contato do flange e evita o deslizamento da cabeça do trilho. Em seções curvas, a junta é frequentemente escalonada ou colocada com uma folga menor para limitar as forças laterais. As juntas isoladas precisam de cuidados especiais porque a coluna-final deve permanecer intacta; um poste final danificado permite vazamento de corrente e interrompe os circuitos da via, o que é uma falha de sinalização e também mecânica.
Linhas Industriais com Vibração Forte
Portos, siderúrgicas e linhas de mineração operam locomotivas e vagões com cargas por eixo muito altas e frenagens frequentes, de modo que as juntas sofrem com afrouxamento de parafusos, fadiga da placa de pesca e fluxo-final dos trilhos. As medidas práticas são: usar parafusos de alta-resistência (grau 10.9) com torque de acordo com o valor do projeto, instalar arruelas de pressão ou contraporcas, inspecionar os parafusos semanalmente em linhas de alta-tonelagem e usar barras de junta com uma alma mais espessa para aumentar a resistência à fadiga. Onde a vibração for intensa, considere juntas coladas ou soldadas para instalações permanentes e mantenha um estoque de placas de substituição pré-perfuradas para troca rápida-.
Resiliência por meio de reparo rápido e redundância
Um sistema resiliente não é aquele que nunca falha, mas sim aquele que falha com segurança e se recupera rapidamente. Padronize o hardware da junta (mesma perfuração da placa de fixação, mesmo grau de parafuso) em toda a rede para que uma equipe de reparo carregue um kit, use padrões de quatro-parafusos e seis-parafusos que permitem aparafusamento temporário com uma contagem reduzida de parafusos em uma emergência e defina limites claros para quando uma placa de fixação deve ser substituída em vez de reparada. O monitoramento da continuidade do circuito da via e a realização de testes ultrassônicos direcionados dos furos dos parafusos detectam rachaduras antes que elas se propaguem para um trilho quebrado. Estas práticas convertem a tecnologia conjunta de um item de manutenção num verdadeiro contribuidor para a resiliência do sistema.
Perguntas frequentes
P: Qual é o torque correto para os parafusos da placa de fixação?
R: Para parafusos M24 em placas de aço carbono padrão, o torque de aperto é normalmente 300-350 N·m, aplicado em uma sequência diagonal do centro para fora. Placas de fixação-de alta resistência com parafusos M26 requerem 400-450 N·m. Sempre reaperte após as primeiras semanas de tráfego, pois a junta se encaixa.
P: Qual deve ser o tamanho da folga do trilho em uma junta?
R: Em trilhos com juntas retas, a folga é definida em cerca de 8-10 mm no verão e 12-15 mm no inverno para permitir expansão e contração térmica. As juntas curvas usam uma folga 2-3 mm menor. Em trilhos soldados continuamente, juntas de dilatação ou postes finais especiais controlam o movimento.
P: Por que as juntas falham com mais frequência nas curvas?
R: A pista curva tem forças laterais maiores, ângulos de contato roda{0}}trilhos maiores e mais frenagem. As extremidades do trilho também recebem repetidos golpes de flange. Folgas menores e verificações mais frequentes dos parafusos são as contramedidas padrão.
P: Uma placa de fixação pode ser soldada para reparar rachaduras?
R: Pequenas rachaduras superficiais podem ser soldadas e niveladas, mas rachaduras na área do furo do parafuso ou maiores que cerca de 5 mm geralmente exigem a substituição da placa de fixação. A soldagem na face de tensão pode introduzir novos geradores de tensão, portanto o reparo deve ser inspecionado posteriormente por partículas magnéticas ou testes ultrassônicos.
P: O que é uma junta isolada e por que isso é importante?
A>R: Uma junta isolada separa a continuidade elétrica dos dois trilhos para que os circuitos dos trilhos possam detectar a posição do trem. A coluna-extremidade isolante e as buchas devem permanecer secas e intactas; se falharem, a sinalização é interrompida, portanto as juntas isoladas são inspecionadas juntamente com o teste elétrico.