Por qué la placa debe coincidir con la resistencia del riel
La eclisa y el alma del riel comparten la carga en una unión atornillada: el riel soporta la carga de compresión y flexión, y la placa soporta las reacciones de tracción y corte a través de los pernos. Si la placa es más débil que el carril, la placa se deforma o se fractura primero bajo el paso del tren, la junta se abre y la vía pierde su continuidad. Si la placa es mucho más fuerte que el riel, el extremo del riel se convierte en el eslabón débil y el alma o cabeza del riel sufre daños en la junta bajo el impacto. Una placa adaptada se deforma junto con el riel, distribuye la carga sobre el grupo de pernos y mantiene estable la unión. Por este motivo, los sistemas ferroviarios nacionales e internacionales definen el material de la eclisa junto con la clase de raíl y, por ejemplo, un riel UIC60 se especifica con eclisas de acero aleado.
Clases de materiales y escenarios de aplicación
| Material | nivel de fuerza | Servicio tipico |
|---|---|---|
| Acero al carbono Q235 | Bajo | Patios, líneas especiales, tráfico ligero y baja velocidad |
| Acero al carbono 45 (C45) | Medio | Líneas principales de velocidad-normal, cargas por eje medias |
| Acero aleado (aleado con Cr-Mn) | Alto, resistente a la fatiga | Rieles, curvas y desvíos de alta-velocidad, transporte pesado-, UIC60 y AREMA 136RE |
Las placas Q235 son la opción económica cuando las cargas en las juntas son pequeñas. Las placas C45 son la solución principal para líneas principales ordinarias, equilibrando costo y resistencia. Se requieren placas de aleación de acero cuando la junta sufre fuerzas dinámicas de alta-velocidad o cargas pesadas sobre los ejes, porque su límite de fatiga, no solo su resistencia estática, es lo que mantiene viva la junta durante millones de ciclos.
Diseño de orificios para pernos e integridad de las juntas
Los orificios para los pernos son los puntos débiles de toda eclisa, porque eliminan el área de la sección exactamente donde fluye la tensión. El número y el diámetro de los agujeros deben seguir el modelo del carril: un agujero demasiado grande o muy pocos agujeros debilita la sección efectiva y reduce la capacidad de corte. El espacio entre los orificios debe ser uniforme para que cada perno comparta la carga por igual; el espaciado desigual sobrecarga un perno y provoca una grieta. Los orificios deben alinearse exactamente con los orificios del alma del riel, porque la desalineación deja un espacio entre la placa y el riel, y la junta vibra y martilla bajo el tráfico. Los bordes del orificio deben estar achaflanados para eliminar la concentración de tensión donde comienzan las grietas por fatiga bajo-vibración a largo plazo. Un patrón de agujeros correctamente perforado y biselado es lo que permite que la placa desarrolle toda su resistencia de diseño.
Requisitos de la eclisa de transporte pesado-
Las juntas de transporte-pesadas soportan impactos repetidos y grandes fuerzas longitudinales de trenes de ejes pesados, por lo que se refuerzan tres indicadores. Resistencia a la tracción: al menos 800 MPa, para que la placa resista la fuerza de tracción longitudinal en la unión. Resistencia al corte: al menos 450 MPa, para que la sección entre los orificios de los pernos y el alma del carril no se corte. Resistencia a la fatiga: la estructura del material se optimiza mediante tratamiento térmico para que la placa sobreviva millones de ciclos de carga sin que se inicien grietas. La dureza de la superficie de HRC 30-35 mejora la resistencia al desgaste en el contacto de la placa-riel y la periferia de los orificios de los pernos está engrosada para soportar la carga concentrada del rodamiento. Estos valores son la base de diseño para eclisas de transporte pesado y deben confirmarse en la especificación de materiales de cualquier pedido de dichas líneas.
Procedimiento de instalación
Limpie los extremos del riel y las caras de contacto de la placa de óxido, aceite y residuos antes del montaje. Alinee los orificios de la placa con los orificios del alma del riel, inserte dos o tres pernos de posicionamiento, luego ajuste la placa con una palanca para que se asiente completamente contra el riel; el espacio máximo permitido es de 0,2 mm. Apriete los pernos en una secuencia cruzada diagonal en tres pasadas para que la precarga se acumule uniformemente y la placa no se deforme. En rieles viejos, esmerile primero los extremos del riel si están desgastados o deformados, de modo que la placa se asiente sobre una superficie plana. Después de la instalación, vuelva-verificar el contacto con una galga de espesores; Si algún espacio excede el estándar, reajuste o reemplace la placa.
Fuerza-haga coincidir la placa con la clase de riel; un desajuste en cualquier dirección crea un punto débil en la articulación.
El número de orificios para pernos, el diámetro, el espaciado y el chaflán deciden la sección efectiva de la placa.
Las placas de transporte pesadas-necesitan una resistencia a la tracción superior a 800 MPa, al corte superior a 450 MPa y una dureza HRC de 30-35.
Preguntas frecuentes
¿Por qué una eclisa más fuerte no es automáticamente mejor?
Porque el diseño de las juntas coincide: si la placa es mucho más fuerte que el carril, el extremo del carril se convierte en el punto débil y sufre los daños en caso de impacto. La placa debe adaptarse a la clase de carril.
¿Cuál es el espacio máximo permitido entre placa y riel?
0,2 mm después del apriete final. Los espacios más grandes significan que la placa no soporta la carga y la junta martilla, lo que daña el extremo del riel y los pernos.
¿Se pueden utilizar eclisas Q235 en una línea principal?
Sólo en tráfico secundario muy ligero; para el servicio de línea principal-use al menos acero al carbono 45 y acero aleado para líneas de alta-velocidad o transporte pesado-.
¿Por qué los bordes de los agujeros están biselados?
El biselado elimina la esquina afilada donde se concentra la tensión, evitando las grietas en los bordes que comienzan con la flexión repetida de la junta.
¿Cómo se realiza la secuencia de torsión de los pernos?
En una secuencia cruzada diagonal en tres pasadas de apriete, de modo que la precarga aumente uniformemente y la placa quede plana contra el riel en lugar de deformarse desde un lado.