Perché l'adattamento determina la forza articolare
Un giunto a stecca è resistente tanto quanto il suo percorso di carico. Le estremità della rotaia sono trattenute da due o quattro barre di giunzione e il carico della ruota viene trasferito da un'estremità della rotaia all'altra attraverso i bulloni, i fori della barra e le facce della barra. Se i fori non sono allineati, un bullone trasporta una quota sproporzionata del carico, il giunto si allenta, le estremità del binario si rompono e alla fine un bullone si affatica e si frattura. L'adattamento - posizione del foro, diametro del foro, grado del bullone e coppia - non è quindi un dettaglio: è il design del giunto.
Geometria e tolleranze dei fori dei bulloni
I fori della stecca devono corrispondere esattamente ai fori della guida, con una tolleranza di posizione di 0,5 mm o migliore. Una deviazione di 1 mm aumenta la sollecitazione sul bullone-con carico peggiore di circa il 20% e l'impatto ripetuto su un giunto disallineato porta alla frattura per fatica del bullone; gli incidenti di separazione delle rotaie nei cantieri sono stati ricondotti proprio a questa causa. L'interasse dei fori segue il profilo della rotaia: per rotaie da 60 kg/m la norma fissa l'interasse dei fori dei bulloni-della stecca a 140 mm. Durante l'installazione, il diametro e la distanza dei fori devono essere misurati con calibri e morsetti di posizionamento utilizzati per mantenere allineate le barre durante il montaggio dei bulloni.
Selezione del materiale della stecca
Il materiale della stecca deve corrispondere alla resistenza del binario a cui si unisce. Per le linee con-carichi pesanti e ad alta-velocità, viene utilizzato acciaio legato ad alta-resistenza con trattamento di tempra-e-rinvenimento per raggiungere la resistenza alla trazione e alla fatica richiesta dal giunto. Per le linee ordinarie, l'acciaio al carbonio o l'acciaio a bassa-legatura bilanciano prestazioni e costi. In ogni caso si applicano due ulteriori requisiti: tenacità, in modo che la barra si pieghi anziché fratturarsi sotto l'impatto, con tenacità alle basse-temperature verificata per le regioni fredde; e protezione dalla corrosione, in genere zincatura a caldo-per immersione con uno strato di zinco di almeno 85 micrometri per ambienti umidi e corrosivi. Il materiale e le dimensioni sono definiti in base allo standard applicabile sui giunti ferroviari come TB/T 2347 o le serie UIC e AREMA.
Grado del bullone: 8,8 contro 10,9
| Proprietà | Grado 8.8 | Grado 10.9 |
|---|---|---|
| Resistenza alla trazione minima | 800MPa | 1040 MPa |
| Carico di snervamento minimo | 640MPa | 940MPa |
| Durezza | 22-32 HRC | 33-39 HRC |
| Tipico utilizzo ferroviario | Binario da 50 kg/m e inferiore | Ferrovia da 60 kg/m e superiore, alta-velocità, carico-pesante |
| Costo | Inferiore | Più alto |
I bulloni di grado 8.8 trasportano economicamente i carichi di linee ordinarie e raccordi industriali. I bulloni di grado 10.9 aggiungono la robustezza e la resistenza alla fatica richieste dai giunti ad alta-frequenza e-carico elevato. La selezione è una valutazione completa delle specifiche ferroviarie, del carico del binario e della velocità operativa - sotto-specificando i rischi di guasto dei giunti, sovra-specificando aumenta i costi senza alcun vantaggio.
Trattamento superficiale e pratica anti-allentamento
Esiste un trattamento superficiale del bullone per mantenere l'elemento di fissaggio utilizzabile per tutta la sua vita. La zincatura a caldo-con uno strato di zinco di almeno 85 micrometri è adatta agli ambienti umidi, piovosi, nevosi e leggermente salini-alcalini e può prolungare la vita-senza ruggine oltre i 10 anni. L'annerimento, una pellicola di ossido chimico, è più economico ma molto più debole e si adatta solo ad applicazioni industriali a ciclo secco o a ciclo breve-. Laddove corrosione e usura si combinano - nebbia salina costiera, miniere polverose - un rivestimento in scaglie di zinco-alluminio sopravvive a più di 1000 ore di test in nebbia salina ed è la scelta preferita per bulloni ad alta resistenza-. I bulloni non trattati arrugginiscono entro uno o due mesi all'aperto, inceppando le filettature e distruggendo la forza di serraggio.
L'anti-allentamento inizia al momento dell'installazione. I bulloni vengono serrati in diagonale e passo dopo passo: pre-serrare due bulloni diagonalmente opposti, poi il resto in sequenza, in modo che la stecca venga caricata uniformemente invece di essere tirata da un lato. La coppia deve corrispondere alle specifiche del binario - per binari da 60 kg/m, i bulloni di grado 10.9 sono serrati a 280-320 N-m. Troppa poca coppia allenta, troppa strappa il filo. Sulle linee di carico pesante, un adesivo antiallentamento applicato alla filettatura riempie lo spazio libero e resiste alle vibrazioni ad alta frequenza del traffico, mentre le rondelle dentate antiallentamento aggiungono attrito che impedisce al bullone di ruotare all'indietro sotto carico alternato. La coppia viene ricontrollata regolarmente, mensilmente per i primi tre mesi dopo l'apertura della linea, quindi all'intervallo di manutenzione della linea.
Domande frequenti
Perché i fori dei bulloni devono corrispondere entro 0,5 mm?
Perché un foro disallineato carica un bullone in modo sproporzionato. Una deviazione di 1 mm aumenta la sollecitazione su un singolo bullone di circa il 20% e provoca la rottura per fatica del bullone in condizioni di traffico.
Quale qualità di bullone è necessaria per le rotaie da 60 kg/m?
Il grado 10.9, con resistenza alla trazione di 1.040 MPa e carico di snervamento di 940 MPa, è standard per rotaie da 60 kg/m e più pesanti, linee ad alta-velocità e carichi pesanti-. Il grado 8.8 è adatto a rotaie da 50 kg/m e inferiori.
Cosa significa il requisito dello spessore dello strato di zinco?
La zincatura a caldo-per ganasce e bulloni deve depositare almeno 85 micrometri di zinco. Questo spessore costituisce una barriera densa che isola l'acciaio dall'aria e dall'umidità e garantisce un servizio senza ruggine-per oltre 10 anni in condizioni umide.
A quale coppia devono essere serrati i bulloni della stecca?
Per bulloni di grado 10.9 su rotaie da 60 kg/m, 280-320 N-m. Il valore deve seguire le specifiche del binario; la coppia viene applicata con una chiave calibrata in una sequenza diagonale passo-passo.
Perché stringere in diagonale?
Il serraggio diagonale carica la stecca in modo uniforme attorno al giunto. Il serraggio circolare sposta la barra da un lato e concentra lo stress sui primi bulloni serrati.
Quando è giustificato l'adesivo anti-allentamento?
Su linee con-carico pesante e-vibrazioni elevate dove il carico alternato del traffico altrimenti farebbe allentare i bulloni. L'adesivo riempie lo spazio libero della filettatura e mantiene la pre-tensione; per lo stesso scopo è possibile aggiungere rondelle dentate.