Almofadas de trilho de borracha, EVA e HDPE comparadas
As almofadas dos trilhos ficam entre o trilho e o dormente e distribuem a carga, amortecem a vibração e fornecem isolamento elétrico onde os circuitos dos trilhos são usados. As três famílias de materiais comuns comportam-se de maneira diferente. As almofadas de borracha têm boa elasticidade, com uma dureza típica em torno de 75 Shore A, e operam em uma ampla faixa de temperatura, o que as torna a escolha padrão para pistas metropolitanas e de alta{3}}vibração; sua densidade está normalmente na faixa de 1,1-1,3 g/cm³ com os enchimentos usuais. As almofadas de EVA combinam elasticidade com alta resistência de isolamento e altíssimo alongamento, o que se adapta a linhas rápidas de passageiros; sua densidade é menor, em torno de 0,93-0,95 g/cm³. As almofadas de HDPE são duras, com uma dureza Shore acima de 95 A, um ponto de fusão de cerca de 120-135 graus e forte resistência ao desgaste, que se adaptam a ambientes industriais e de trilhos pesados; a densidade é em torno de 0,94-0,96 g/cm³. A borracha é a mais fraca em resistência ao envelhecimento entre as três, o EVA é excelente em resistência aos raios UV e o HDPE resiste ao ataque químico em áreas industriais.
Rigidez dinâmica e estática de pastilhas de alta-velocidade
Trens de alta-velocidade excitam os trilhos em alta frequência, e a almofada deve manter sua elasticidade sob carga dinâmica. O parâmetro principal é a relação entre rigidez dinâmica e rigidez estática: uma relação alta significa que a almofada endurece sob vibração, transmite mais força ao dorminhoco e reduz o conforto. As especificações chinesas de fixação-de alta velocidade controlam essa proporção dentro de um limite estrito, normalmente 1,3 ou menos para a almofada, e a própria rigidez é medida pelos métodos de teste da série EN 13146, que definem como a almofada é carregada e como o valor é derivado; o próprio requisito de proporção vem da condição técnica do sistema de fixação, não do padrão de teste. O teste lote{7}}por{8}}lote da taxa de rigidez é necessário para pastilhas de alta-velocidade, e a formulação, incluindo modificadores, é ajustada para manter a proporção estável durante a produção.
Almofadas para climas extremos
Regiões frias até -40 graus precisam de borracha resistente a baixas-temperaturas-com uma temperatura de fragilidade de -50 graus ou menos, para que a almofada não quebre no gelo. As áreas tropicais chuvosas utilizam almofadas de EVA ou HDPE com forte resistência à água e isolamento que não é afetado pela umidade. As linhas Desert exigem almofadas resistentes a-UV, às vezes com um revestimento protetor-UV, porque a luz solar intensa degrada a borracha comum. As áreas costeiras precisam de material resistente à névoa salina, como borracha de cloropreno, para que a almofada não endureça ou rache com o sal marinho. Para climas extremos, espera-se que as pastilhas durem mais do que a classe padrão, geralmente 15 anos ou mais, e o programa de testes de qualificação é estendido de acordo.
Compatibilidade de isolamento e circuito de via
Os circuitos de via usam os trilhos como condutores, e a almofada faz parte da cadeia de isolamento entre o trilho e o dormente. Um isolamento deficiente provoca fugas de corrente e perturba a detecção do comboio. O requisito de resistência de isolamento é alto, normalmente 10⁸ ohms ou mais para trilhos sinalizados comuns e 10¹⁰ ohms para linhas de alta-velocidade, e a absorção de água da almofada é limitada a cerca de 1 por cento, porque a água absorvida reduz a resistência em clima úmido. Durante a instalação, a almofada deve estar alinhada com as zonas isolantes do dormente e do trilho, e o contato condutivo entre as partes metálicas deve ser evitado, caso contrário o valor de isolamento da almofada é ignorado.
Espessura e transmissão de carga em trilhos-de transporte pesado
Em linhas-de transporte pesado com cargas por eixo de 25 t ou mais, os coxins são mais grossos, geralmente de 10 a 15 mm contra 8 a 10 mm em linhas comuns, para que a carga pesada seja distribuída uniformemente sobre o assento-leito e os picos de tensão locais sejam reduzidos. A espessura é compatível com a seção do trilho: trilhos de 75 kg/m, por exemplo, são comumente combinados com calços de cerca de 15 mm de espessura. Uma almofada muito fina comprime excessivamente sob carga e perde seu amortecimento; um pad muito grosso perturba a geometria da pista. A tolerância de espessura é controlada rigorosamente, normalmente ±0,5 mm, de modo que a transmissão de carga seja uniforme ao longo da via e nenhum dormente carregue mais do que a sua parte.
Qual material de almofada é adequado para uma linha de metrô com forte vibração?
As almofadas de borracha são a escolha padrão para trilhos de metrô devido à sua elasticidade e amortecimento em uma ampla faixa de temperatura. A dureza e a rigidez são selecionadas para corresponder ao sistema de fixação e aos limites de vibração da rota.
Qual é a taxa de rigidez dinâmica-estática e por que ela é limitada?
É a razão entre a rigidez da almofada medida sob carga cíclica e a rigidez medida sob carga estática. Uma proporção baixa significa que a almofada permanece macia e elástica sob carga dinâmica, o que reduz a transmissão de vibrações; especificações de alta-velocidade limitam-no a cerca de 1,3 ou menos.
Uma almofada pode ser usada tanto em áreas desérticas quanto costeiras?
Não com a mesma formulação. As linhas desérticas precisam de resistência aos raios UV, as linhas costeiras precisam de resistência à névoa salina-e as regiões frias precisam de resistência a baixas-temperaturas. O material da almofada deve ser especificado para o estresse ambiental dominante do local.
Por que a almofada precisa de alta resistência de isolamento?
A almofada faz parte da cadeia de isolamento do circuito da via. Se a resistência for muito baixa, a corrente vaza do trilho para o dormente e o sistema de sinalização pode interpretar mal a ocupação da seção da via.
Por que as plataformas-de transporte pesado são mais espessas?
Almofadas mais grossas distribuem a carga concentrada da roda sobre uma área maior do dormente e reduzem os picos de tensão. A espessura é adaptada à carga por eixo e à seção do trilho e controlada rigorosamente para que a divisão da carga entre os dormentes permaneça uniforme.
O que acontece se uma almofada absorver água?
A água diminui a resistência do isolamento e pode congelar no inverno, o que altera a rigidez da almofada e danifica o material. É por isso que a absorção de água é limitada a cerca de 1% e é por isso que a drenagem do assento de fixação é importante em climas úmidos.