Hvorfor elastikkmodulen er nøkkelparameteren
Under-skinneputen sitter mellom skinnen og svillen, og elastisitetsmodulen bestemmer hvor mye hjulstøt når svillen, hvordan skinnen bøyer seg under belastning og hvordan vibrasjoner forplanter seg inn i omgivelsene. En pute som er for stiv overfører støt og støy; en som er for myk lar skinnen bøye seg for mye, og destabiliserer sporvidde og geometri. Å matche modulen til linjekategorien er derfor kjerneoppgaven til paddesign, og det oppnås gjennom formulering, vulkanisering og struktur.
De tre spakene som kontrollerer modulen
Materialformulering er den første spaken. I en EPDM--basert blanding øker elastisitetsmodulen med mer enn 50 prosent ved å øke carbon black-belastningen fra 30 deler til 60 deler per hundre gummi. Vulkaniseringsprosessen er den andre: en herding på 150 til 160 grader C i 15 til 20 minutter gir en moderat tverrbindingstetthet og en stabil modul, mens overoppheting over{10}}tverbinder gummien til en hard, sprø tilstand. Den tredje spaken er geometri: puter med spor eller runde hull deformeres mer under belastning og går 10 til 20 prosent mykere enn solide puter av samme sammensetning. Omgivelsestemperaturen er den ytre faktoren: modulen stiger i kulde og faller i varme, så formuleringen er tilpasset det lokale klimaet.
Høyhastighetslinjer: Balanser elastisitet og stabilitet
Høyhastighetsputer er spesifisert med en statisk kompresjonselastisk modul på 80 til 120 MPa. Dette båndet gir nok elastisitet til å absorbere vibrasjonsenergien til tog som kjører i 250 til 350 km/t samtidig som skinneavbøyningen holdes innenfor geometritoleransen. Forholdet mellom dynamisk-til-statisk modul må holde seg mellom 1,2 og 1,5, slik at puten ikke stivner for mye under høy-belastning, og modulendringen over 5 år med UV- og regneksponering bør ikke være mer enn 10 prosent. En lagdelt konstruksjon er vanlig: et mykt overlag på 80 til 90 MPa under skinnen for vibrasjonsdemping og et fastere underlag på 100 til 120 MPa på svillen for lastfordeling.
Heavy-Haul Lines: Fight Compression Set
Tunge-trekkputer fungerer under høye vedvarende akselbelastninger og må motstå permanent kompresjon. En praktisk blanding er en blanding av styren-butadien og naturgummi i et forhold på 7 til 3, med 2 deler av antioksidanten 4010NA og 40 deler silikaforsterkning. To-vulkanisering (145 grader C i 12 minutter, deretter 100 grader C i 4 timer) utdyper tverrbindingstettheten og holder kompresjonen på eller under 25 prosent når den testes ved 70 grader C i 22 timer under 25 prosent kompresjon. Puteprofilen bruker et buetverrsnitt-, tykkere i midten (ca. 20 mm) og tynnere i kantene (ca. 15 mm), for å spre den konsentrerte hjulbelastningen, og 2 mm anti-skliribber på undersiden forhindrer at puten kryper mot svillen.
Urban Rail Transit: Noise-Reduction Design
Byskinneputer kombinerer en lav modul med demping. Sammensetningen bruker dempende gummi med en tapsfaktor på minst 0,3, som omdanner vibrasjonsenergi til varme og gir 15 til 20 prosent bedre demping enn vanlig gummi, pluss ca 15 deler vermikulittfyllstoff som blokkerer lydoverføring. Strukturelt sett øker et honeycomb-mønster (5 mm celler med 8 mm avstand) intern lydrefleksjon, og 3 mm dype og 10 mm brede buespor omdirigerer vibrasjonsbanen bort fra svillen. Et 5 mm polyuretanskumlag mellom pute og skinne legger til et andre dempningstrinn; til sammen reduserer disse tiltakene veikantstøy med 8 til 10 dB.
Testing av elastikkmodulen
Modulus måles ved kompresjonstesten av GB/T 7757 (trykkspennings-tøyningsegenskaper for vulkanisert gummi). Prøven er standard 29 mm diameter og 12,5 mm høy sylinder, testet ved 23 pluss eller minus 2 grader C ved en kompresjonshastighet på 5 mm/min; gjennomsnitt av tre prøver per batch. Akseptbånd etter linjetype er oppført nedenfor.
| Linjetype | Statisk modulbånd | Nøkkel akseptverdi |
|---|---|---|
| Høy-hastighet | 80 til 120 MPa (pluss eller minus 10 MPa) | Dynamisk-til-statisk forhold 1,2 til 1,5 |
| Tungt-trekk | 150 til 200 MPa | Kompresjonssett ikke mer enn 25 prosent |
| Bybane | 60 til 90 MPa | Dempningsfaktor minst 0,3 |
I tillegg måler du modulen ved minus 40 grader C og 60 grader C og krever at endringen fra romtemperaturverdien holder seg innenfor 20 prosent, noe som bekrefter stabilitet over hele klimaområdet.
FAQ
Hvordan måles elastisitetsmodulen til en skinnepute?
Ved kompresjonstesten av GB/T 7757 på en 29 mm x 12,5 mm prøve ved 23 grader C, komprimering med 5 mm/min og dele spenningen med tøyning fra belastnings-avbøyningskurven.
Hvilken modul bør en-høyhastighetsbane ha?
80 til 120 MPa statisk modul, med et dynamisk-til-statisk forhold på 1,2 til 1,5 og mindre enn 10 prosent moduldrift over 5 år.
Hvorfor endrer carbon black-belastningen modulen?
Carbon black forsterker gummimatrisen og øker dens stivhet; en grov dobling av belastningen fra 30 til 60 deler øker modulen med mer enn 50 prosent.
Hva er kompresjonssett og hvorfor er det begrenset?
Kompresjonssett er det permanente tykkelsestapet etter vedvarende kompresjon. Ved tung-transport må den holde seg innenfor 25 prosent (70 grader C, 22 timer, 25 prosent kompresjon), ellers tynnes puten, festingen slakker seg og sporgeometrien avviker.
Hvor mye støyreduksjon kan et godt-utformet putesystem oppnå?
I urban jernbane reduserer en dempende blanding med bikake- og sporstruktur pluss et skumbufferlag veikantstøy med omtrent 8 til 10 dB sammenlignet med en vanlig stiv pute.