Per què el mòdul elàstic és el paràmetre clau
El coixinet de sota-el rail es troba entre el rail i la travessa, i el seu mòdul elàstic decideix quant d'impacte de la roda arriba a la travessa, com es desvia el rail sota càrrega i com es propaga la vibració a l'entorn. Un coixinet massa rígid transfereix l'impacte i el soroll; un que és massa tou deixa que el rail es desviï excessivament, desestabilitzant l'ample i la geometria. Per tant, fer coincidir el mòdul amb la categoria de la línia és la tasca bàsica del disseny de coixinets, i s'aconsegueix mitjançant la formulació, la vulcanització i l'estructura.
Les tres palanques que controlen el mòdul
La formulació del material és la primera palanca. En un compost basat en EPDM-, augmentar la càrrega de negre de carboni de 30 a 60 parts per cent de goma augmenta el mòdul elàstic en més d'un 50 per cent. El procés de vulcanització és el segon: una curació de 150 a 160 graus C durant 15 a 20 minuts produeix una densitat d'entrecreuament moderada i un mòdul estable, mentre que el sobreescalfament-reticula el cautxú en un estat dur i trencadís. La tercera palanca és la geometria: els coixinets amb ranures o forats rodons es deformen més sota càrrega i funcionen entre un 10 i un 20 per cent més suaus que els coixinets sòlids del mateix compost. La temperatura ambient és el factor extern: el mòdul augmenta en fred i baixa en calor, per la qual cosa la formulació s'adapta al clima local.
Línies-d'alta velocitat: equilibra l'elasticitat i l'estabilitat
Les pastilles-d'alta velocitat s'especifiquen amb un mòdul elàstic de compressió estàtic de 80 a 120 MPa. Aquesta banda proporciona prou elasticitat per absorbir l'energia de vibració dels trens que circulen entre 250 i 350 km/h mantenint la deflexió del carril dins de la tolerància geomètrica. La relació de mòdul dinàmic-a-estàtic s'ha de mantenir entre 1,2 i 1,5, de manera que el coixinet no s'endureix excessivament amb una càrrega d'alta-freqüència, i el canvi de mòdul durant 5 anys d'exposició a UV i pluja no hauria de ser superior al 10 per cent. És habitual una construcció en capes: una capa superior suau de 80 a 90 MPa sota el rail per a l'absorció de vibracions i una capa inferior més ferma de 100 a 120 MPa a la travessa per a la distribució de la càrrega.
Línies de transport-pesades: conjunt de compressió de lluita
Els coixinets de transport pesats-funcionen sota càrregues sostingudes per eixos i han de resistir la compressió permanent. Un compost pràctic és una barreja d'estirè-butadiè i cautxú natural en una proporció de 7 a 3, amb 2 parts de l'antioxidant 4010NA i 40 parts de reforç de sílice. La vulcanització en dues-etapes (145 graus C durant 12 minuts, després 100 graus C durant 4 hores) aprofundeix la densitat d'enllaç i manté la compressió fixada al 25 per cent o per sota quan es prova a 70 graus C durant 22 hores amb una compressió del 25 per cent. El perfil del coixinet utilitza una secció transversal-arc, més gruixuda al centre (uns 20 mm) i més prima a les vores (uns 15 mm), per repartir la càrrega concentrada de la roda, i unes costelles anti-de 2 mm a la part inferior impedeixen que el coixinet s'arrossegueixi contra el travessiu.
Trànsit ferroviari urbà: disseny de reducció-de soroll
Els coixinets de rails urbans combinen un mòdul baix amb l'amortiment. El compost utilitza cautxú amortidor amb un factor de pèrdua d'almenys 0,3, que converteix l'energia de vibració en calor i ofereix un 15 a 20 per cent d'atenuació millor que el cautxú normal, a més d'unes 15 parts de farciment de vermiculita que bloqueja la transmissió del so. Estructuralment, un patró de bresca (cel·les de 5 mm amb un espai de 8 mm) augmenta la reflexió interna del so, i les ranures d'arc de 3 mm de profunditat per 10 mm d'ample redirigeixen el camí de vibració lluny de la travessa. Una capa d'escuma de poliuretà de 5 mm entre el coixinet i el rail afegeix una segona etapa d'atenuació; conjuntament, aquestes mesures redueixen entre 8 i 10 dB el soroll del tren al costat del camí.
Prova del mòdul elàstic
El mòdul es mesura mitjançant la prova de compressió de GB/T 7757 (propietats de tensió de compressió-del cautxú vulcanitzat). La mostra és el cilindre estàndard de 29 mm de diàmetre per 12,5 mm d'alçada, provat a 23 més o menys 2 graus C a una velocitat de compressió de 5 mm/min; es fa una mitjana de tres exemplars per lot. Les bandes d'acceptació per tipus de línia s'enumeren a continuació.
| Tipus de línia | Banda de mòdul estàtic | Valor d'acceptació de la clau |
|---|---|---|
| Alta{0}}velocitat | 80 a 120 MPa (més o menys 10 MPa) | Relació dinàmica-a-estàtica 1,2 a 1,5 |
| Transport pesat- | 150 a 200 MPa | La compressió establerta no supera el 25 per cent |
| Ferrocarril urbà | 60 a 90 MPa | Factor d'amortiment com a mínim 0,3 |
A més, mesura el mòdul a menys 40 graus C i 60 graus C i requereix que el canvi del valor de la temperatura ambient-es mantingui dins del 20 per cent, confirmant l'estabilitat en tot el rang climàtic.
PMF
Com es mesura el mòdul elàstic d'un coixinet de carril?
Mitjançant la prova de compressió de GB/T 7757 en una mostra de 29 mm per 12,5 mm a 23 graus C, comprimint a 5 mm/min i dividint l'esforç per la deformació de la corba de deflexió de càrrega-.
Quin mòdul hauria de tenir una plataforma-de ferrocarril d'alta velocitat?
Mòdul estàtic de 80 a 120 MPa, amb una relació dinàmica-a-estàtica d'1,2 a 1,5 i una deriva del mòdul inferior al 10% durant 5 anys.
Per què la càrrega de negre de carboni canvia el mòdul?
El negre de carboni reforça la matriu de goma i augmenta la seva rigidesa; duplicar aproximadament la càrrega de 30 a 60 peces augmenta el mòdul en més d'un 50 per cent.
Què és el conjunt de compressió i per què està limitat?
El conjunt de compressió és la pèrdua permanent de gruix després de la compressió sostinguda. En el servei de transport pesat-ha de mantenir-se dins del 25 per cent (70 graus C, 22 hores, compressió del 25 per cent), en cas contrari, el coixinet s'aprima, la fixació s'afluixa i la geometria de la pista es deriva.
Quina reducció de soroll pot aconseguir un-sistema de coixinets ben dissenyat?
Al ferrocarril urbà, un compost amortidor amb estructura de niu d'abella i ranura més una capa d'amortiment d'escuma redueix el soroll del camí entre 8 i 10 dB en comparació amb un coixinet rígid.