Co robi podkładka szynowa i dlaczego temperatura ma znaczenie
Przekładka podszynowa umieszczona jest pomiędzy podstawą szyny a siedziskiem podkładu, zmniejszając tarcie i uderzenia, zwiększając elastyczność nawierzchni torowej oraz tłumiąc wstrząsy i wibracje przejeżdżających kół. Wszystkie te funkcje zależą od lepkosprężystego zachowania materiału podkładki, a temperaturą jest zmienną kontrolującą: ciepło zmiękcza polimer i zmniejsza jego sztywność, zimno go usztywnia i może sprawić, że stanie się kruchy. Zakres temperatur pracy przekładki szynowej jest zatem parametrem projektowym, a nie wskaźnikiem marketingowym. Musi obejmować pełny zakres sezonowy linii i musi być określony wraz z wartościami sztywności i twardości, jakie zakłada projekt toru.
Zakres temperatury roboczej według materiału
| Tworzywo | Typowy zakres działania | Notatka |
|---|---|---|
| EPDM / kauczuk naturalny | -40 stopni do +70 stopni | Uniwersalna-klasa do ogólnego użytku na torze |
| EWA | -40 stopni do +60 stopni | Kolej lekka i zastosowania przy niższych obciążeniach |
| Poliuretan (PU) | -40 stopni do +70 stopni | Stała sztywność w całym zakresie |
| Preparat nisko-temperaturowy | do -50 stopni | Strefy alpejskie i wiecznej zmarzliny |
W przypadku głównych przewodów w klimacie umiarkowanym i tropikalnym podkładki z EPDM lub naturalnego kauczuku o wartości znamionowej od -40 stopni do +70 stopni pokrywają prawie wszystkie wymagania. Podkładki EVA są wybierane do kolei lekkiej, gdzie obciążenie i prędkość są umiarkowane. Poliuretan jest stosowany, gdy sztywność musi pozostać stabilna w całym zakresie, na przykład na liniach metra, gdzie występują duże różnice temperatur pomiędzy odcinkami tunelu i powierzchni. Jeżeli projektowa temperatura w zimie spadnie poniżej -40 stopni, należy zamówić specjalny preparat niskotemperaturowy, a twardość i sztywność klocka należy ponownie sprawdzić w projektowej temperaturze zimnej.
Parametry techniczne gumowej podkładki szynowej
| Parametr techniczny | Jednostka | Wartość |
|---|---|---|
| Sztywność | kN | 90 - 130 |
| Twardość | Brzeg A | 72 - 80 |
| Opór elektryczny | Ω | Większe lub równe 10⁶ |
| Wytrzymałość na rozciąganie przed starzeniem | MPa | Większy lub równy 12,5 |
| Wydłużenie przed starzeniem | % | Większe lub równe 250 |
Parametry techniczne podkładki EVA
| Parametr techniczny | Jednostka | Wymagania techniczne | Typowa wartość |
|---|---|---|---|
| Gęstość | g/cm3 | 0.95 - 0.98 | 0.96 |
| Wytrzymałość na rozciąganie | MPa | Większe lub równe 15 | 16 |
| Wydłużenie | % | > 500 | 550 |
| Temperatura topnienia | stopień | 170 - 190 | ≈ 170 |
| Rezystancja izolacji | Ω | Większe lub równe 1 × 10¹⁰ | 5.0 × 10¹⁰ |
| Twardość | Brzeg A | Większe lub równe 90 | 92 |
W przypadku zakupów istotne są dwie uwagi-jakości danych. Jednostką twardości gumowej podkładki jest Shore A, a nie temperatura, a wartości oporu elektrycznego są rzędami wielkości, dlatego wartość taką jak 10⁶ Ω należy zapisać z wykładnikiem, a nie liczbą 106. Wymagana gęstość EVA wynosi od 0,95 do 0,98 g/cm3, więc akceptowana zmierzona wartość musi mieścić się w tym przedziale, na przykład 0,96 g/cm3.
Środki ostrożności podczas ekstremalnych upałów
Ekstremalne ciepło zmiękcza nakładkę i zmniejsza jej sztywność, co pogarsza tłumienie drgań i sprawia, że szyna lepiej się osiada pod obciążeniem. Używaj materiałów podkładek, które są odporne na mięknięcie i zachowują sztywność, takie jak poliuretan lub guma-stabilizowana termicznie. Preferuj grubsze podkładki, zazwyczaj od 12 do 15 mm, gdzie spodziewane są duże wahania temperatury, ponieważ dodatkowa grubość pochłania większe rozszerzanie i naprężenia. Zmniejsz prędkość pociągu w godzinach szczytu, aby zmniejszyć siły, które mogą powodować wyboczenie torów, i-dokręć ponownie elementy mocujące po okresach upałów, ponieważ rozszerzanie i kurczenie zmienia siłę zaciskania. Pomalowanie szyn na biało w celu odbicia ciepła słonecznego jest praktycznym rozwiązaniem w przypadku wiaduktów, gdzie temperatura szyn jest wysoka.
Środki ostrożności podczas ekstremalnie niskich temperatur
Ekstremalne zimno zwiększa sztywność podkładki i może sprawić, że będzie ona krucha. Podkładka musi pozostać elastyczna w projektowej temperaturze zimowej, dlatego podczas doboru należy sprawdzić twardość w tej temperaturze, a nie tylko w temperaturze pokojowej. Zimno nieco poprawia tłumienie, ale zbyt sztywna podkładka w głębokich mrozach przekazuje wibracje do podkładu, zamiast je pochłaniać, co zwiększa naprężenie elementów złącznych. Na liniach, na których występują ostre zimy, należy określić skład podkładek niskotemperaturowych- i sprawdzić klocki po pierwszym okresie mrozów pod kątem pęknięć na krawędziach, co jest typowym objawem awarii zimnej.
Często zadawane pytania
P1: Jaką grubość podkładki szynowej należy wybrać?
Standardowe podkładki gumowe mają zazwyczaj grubość od 5 do 10 mm, do cięższych zastosowań, takich jak ładunek i-linie dużych prędkości, stosuje się od 12 do 20 mm dla lepszej amortyzacji, a do zastosowań nisko-profilowych stosuje się od 4,5 do 6 mm. Grubość musi odpowiadać geometrii systemu mocowania i sztywności podkładki konstrukcyjnej.
P2: Czy można używać podkładki szynowej poniżej jej temperatury znamionowej?
Tylko z ostrożnością. Poniżej znamionowej wartości granicznej zimna podkładka gwałtownie sztywnieje i może pęknąć pod wpływem uderzenia. Jeśli linia musi pracować poniżej wartości znamionowych, użyj preparatu niskotemperaturowego- i sprawdź twardość w temperaturze projektowej.
P3: Jaka jest różnica między sztywnością a twardością podkładki?
Twardość w skali Shore'a A jest szybką miarą oporu powierzchni mierzonego za pomocą twardościomierza. Sztywność w kN to charakterystyka-odkształcenia obciążenia całej podkładki pod szyną i jest to wartość wykorzystywana w dynamice toru. Należy określić oba.
P4: Dlaczego dla podkładek szynowych określono rezystancję elektryczną?
Przekładki szynowe stanowią część łańcucha izolacji elektrycznej pomiędzy szyną a podkładem, chroniąc obwody sygnalizacyjne i ograniczając prądy błądzące na liniach zelektryfikowanych. Podkładka o niewystarczającej rezystancji izolacji może spowodować zwarcie obwodu toru.
P5: Jak często wymienia się podkładki pod szyny?
Wymiana następuje po warunku, a nie po ustalonym wieku: klocki wymienia się, gdy twardość lub sztywność wykracza poza dopuszczalny zakres, gdy krawędzie są popękane lub podarte, gdy widoczne jest odkształcenie ściskające lub podczas wymiany podkładu i mocowania. Standardową inspekcją jest kontrola wzrokowa podczas każdego cyklu konserwacji elementu złącznego.