Cosa fa una piastra di pressione in un fissaggio su rotaia
Una piastra di pressione è l'elemento di bloccaggio che preme il piede della rotaia contro la traversina, la piastra di base o la piastra di ancoraggio e mantiene la rotaia lateralmente in posizione. Funziona insieme al bullone e alla rondella elastica: il bullone abbassa la piastra e la piastra trasferisce la forza di serraggio al piede della rotaia. Se la piastra è mal progettata o installata male, la rotaia può spostarsi lateralmente, la sagoma si allarga e il fissaggio perde la sua forza di tenuta sotto il traffico in transito. Gli acquirenti che ordinano le piastre di pressione dovrebbero quindi specificare il profilo della rotaia, il tipo di sistema di fissaggio e il carico della linea in modo che la geometria della piastra corrisponda alla rotaia invece di essere una pressatura generica.
Input di progettazione strutturale
Il modello ferroviario è il primo input progettuale. Binari diversi, come i binari standard nazionali da 60 kg/m e 50 kg/m, hanno larghezze inferiori del binario diverse, quindi il profilo della piastra deve corrispondere al piede per bloccarlo senza spazi vuoti. Lo stato tensionale è il secondo input: la piastra deve resistere alle forze laterali e verticali generate al passaggio di un treno, e il carico massimo va calcolato in fase di progettazione. Per le linee standard viene normalmente utilizzato l'acciaio strutturale Q235 o Q345; le linee per carichi pesanti-utilizzano acciaio ad alta resistenza e sezioni più spesse. La corrispondenza dei bulloni è il terzo input: la posizione e il diametro del foro del bullone devono essere allineati con il bullone, con una distanza del foro di 0,5-1 mm sopra il diametro del bullone in modo che l'assemblaggio sia semplice e il bullone si carichi uniformemente. Lo spazio di installazione è il quarto: nelle zone di scambio la piastra deve essere compatta in modo da non interferire con i componenti adiacenti, e nei progetti moderni una sezione trasversale cava o variabile riduce il peso e il carico delle traverse senza perdere robustezza.
Requisiti di compatibilità con il Rail
| Parametro | Requisito |
|---|---|
| Area di contatto tra piastra e piede della rotaia | Almeno l'85%, senza rigonfiamenti o depressioni |
| Controllo con spessimetro a 0,1 mm | Profondità di inserimento non superiore a 3 mm |
| Angolo di bloccaggio rispetto all'angolo del piede del binario | 45 gradi o 60 gradi, deviazione entro +/- 1 gradi |
| Spessore lamiera per binario da 60 kg/m | 8-10 mm |
| Spessore lamiera per binario da 50 kg/m | 6-8 mm |
| Spazio tra il bordo della piastra e l'anima della rotaia | Almeno 5 mm per evitare l'usura da attrito |
| Deformazione dopo l'installazione | Non più di 1 mm, nessuna deformazione plastica sotto carico |
Questi valori costituiscono la base di accettazione pratica utilizzata sulle linee principali zavorrate. Se l'angolo di bloccaggio non corrisponde al piede della rotaia, si verifica una concentrazione locale di sollecitazioni sulla linea di contatto e la rotaia o la piastra diventano il punto debole.
Tipologie e scenari applicativi
Spingidisco piatto: struttura semplice, di costo contenuto, adatto a tratti rettilinei di linee ordinarie con normali livelli di carico.
Piastra di pressione angolare: vincolo laterale e verticale più forte, utilizzato su sezioni curve e negli scambi per resistere alla spinta laterale e mantenere la sagoma.
Piastra di pressione regolabile: forza di serraggio regolata tramite i bulloni, adatta alle zone di espansione delle rotaie come le estremità dei ponti dove il movimento della temperatura non deve essere eccessivamente-vincolato.
Spingidisco isolante: realizzato o rivestito con materiale isolante, utilizzato su linee elettrificate; la resistenza di isolamento deve essere almeno pari a 10 alla 8a potenza ohm in modo che i circuiti di binario non vengano cortocircuitati.
Piastra di pressione per carichi pesanti-: acciaio ad alta resistenza, spessore 12-15 mm, per linee con traffico annuale superiore a 100 milioni di tonnellate dove è obbligatorio un bloccaggio affidabile a lungo termine.
Ispezione dell'installazione e diagnosi dei danni
La qualità dell'installazione viene controllata in quattro modi. Innanzitutto montare: la distanza massima dei contatti misurata con uno spessimetro è di 0,2 mm. In secondo luogo, la coppia: ciascun bullone deve essere serrato entro più o meno il 5% del valore di progetto, controllato con una chiave dinamometrica, perché una coppia irregolare sbilancia la piastra. In terzo luogo, la deformazione: la planarità misurata con una riga non deve superare 0,5 mm dopo l'installazione. Quarto, interferenza: la piastra deve mantenere una distanza di almeno 3 mm dalle traversine, dalle anse a molla e dalle parti vicine. Completa il controllo la prova dinamica con vibrometro; un'ampiezza superiore a 0,3 mm al passaggio di un treno indica una cattiva installazione. In servizio, contano cinque modalità di danno: usura (sostituire quando l'area di contatto perde più di 1 mm di spessore), deformazione (sostituire oltre una flessione di 2 mm), crepe attorno ai fori dei bulloni e ai bordi di contatto della rotaia (rilevati mediante ispezione visiva e con particelle magnetiche, sostituire immediatamente), corrosione (sostituire quando la profondità della ruggine supera il 10% dello spessore originale) e usura dei fori dei bulloni (sostituire quando il diametro del foro aumenta di oltre 0,5 mm).
Domande frequenti
Perché la distanza del foro rimane compresa tra 0,5 mm e 1 mm?
Il gioco facilita l'inserimento del bullone e consente al bullone di posizionarsi senza incepparsi, mentre un gioco maggiore consentirebbe alla piastra di muoversi sotto carico laterale e ridurrebbe la rigidità di bloccaggio.
Una piastra di pressione può adattarsi sia ai binari da 50 kg/m che a quelli da 60 kg/m?
No. Le larghezze del fondo della rotaia differiscono, quindi una piastra progettata per un profilo non può raggiungere il requisito di contatto dell'85% sull'altro. Ordinare sempre la piastra per profilo binario e tipologia di fissaggio.
Qual è il modo più rapido per rilevare una piastra allentata durante il servizio?
Battere la piastra con un martello; un suono sordo e sferragliante indica una posizione a sedere inadeguata. Confermare con un controllo dello spessimetro e un controllo della coppia sul bullone.
Perché le piastre-per carichi pesanti sono più spesse invece che semplicemente di un materiale più resistente?
Le sezioni più spesse aumentano sia la rigidità alla flessione che l'area di contatto su cui si distribuisce il carico, proteggendo il piede della rotaia e la traversina dallo schiacciamento locale sotto carichi assiali elevati.
Quando è opportuno sostituire la piastra durante la manutenzione ordinaria?
Sostituirlo quando l'usura supera 1 mm, quando la deformazione supera 2 mm, quando compaiono crepe, quando la profondità della ruggine supera il 10% dello spessore originale o quando l'usura del foro del bullone supera 0,5 mm.