On résume souvent la fonction d'une plaque de rail à un seul mot : amortissement. En réalité, une plaque de rail est un composant de précision qui contrôle la charge, les vibrations, l'isolation et l'usure au niveau du rail.
Sur les voies de roulement des grues et les voies ferrées industrielles lourdes, la semelle de rail se situe entre le patin du rail et la semelle ou la fondation. Elle détermine la répartition de la charge des roues sur la structure.
Cet article porte sur les patins de rail en caoutchouc pour grues et voies ferrées industrielles. Il aborde les sept fonctions essentielles des patins de rail, les principes d'ingénierie de l'amortissement des vibrations et la manière de choisir le patin adapté aux applications portuaires et minières.
1. Fonctions des semelles de rail : Répartition de la charge sur la base du rail
Un rail en acier concentre la charge de la roue sur une base étroite. Sans plaquette, cette pression se concentre aux points hauts et aux contacts en bordure.
La semelle de rail répartit la charge uniformément sur toute la largeur de la base du rail, réduisant ainsi la pression de contact maximale sur la semelle et le béton.
Une répartition uniforme réduit l'écrasement local, les fissures et le tassement lors des passages répétés des roues.
2. Fonctions des patins de rail : Amortissement des vibrations et absorption des chocs
Chaque passage de roue envoie une impulsion dynamique sur la piste. La plaquette absorbe une partie de cette énergie et la convertit en chaleur de faible intensité grâce à l'amortissement interne du matériau.
Cela réduit la force dynamique transmise aux fixations de rail, aux semelles et à la fondation.
Les coussinets en caoutchouc renforcés d'acier maintiennent cet effet d'amortissement stable, car l'insert en acier empêche le caoutchouc de s'extruder latéralement sous une charge importante.
L'expérience acquise sur le terrain avec les systèmes ForgeSail, utilisés intensivement dans les ports, démontre une réduction de 40 à 501 T de l'amplitude des vibrations transmises par les rails dans les principales plages de fréquences, grâce à des patins rainurés renforcés d'acier qui remplacent le contact direct acier-acier. Les performances réelles varient en fonction de la charge et du diamètre des roues, ainsi que de la rigidité de la fondation. La réduction des vibrations contribue également à prolonger la durée de vie du rail, de la semelle et de la fondation.
3. Fonctions des patins de rail : Réduction du bruit sur les voies de roulement des grues
Les vibrations et les bruits structurels se propagent ensemble. En amortissant les vibrations au niveau du siège du rail, le coussinet réduit également le bruit rayonné.
Cela a son importance pour les grues d'intérieur, les ateliers et les cours urbaines où des limites de bruit s'appliquent.
Un coussinet ne peut pas remplacer une géométrie correcte roue-rail, mais il élimine les vibrations à haute fréquence provenant de sièges de rails lâches ou trop durs.
4. Fonctions des supports de rails : Isolation électrique et protection contre la corrosion
Les coussinets en caoutchouc isolent électriquement le rail de la structure porteuse. Ils augmentent la résistance de contact afin de limiter les courants vagabonds sur les voies de signalisation et dans les systèmes de pont roulant avec conducteurs sous tension.
Le patin empêche également le contact direct métal sur métal entre la base du rail et la semelle. Ceci évite l'accumulation d'eau et de contaminants à l'interface, réduisant ainsi la corrosion par piqûres, et supprime un chemin conducteur susceptible d'entraîner une corrosion par courants vagabonds.
Lorsque les courants vagabonds ou la corrosion électrolytique présentent un risque, l'isolation des pastilles est une exigence de conception, et non une option.
5. Fonctions des patins de rambarde : Protection de la base et des fondations de la rambarde
De légers mouvements relatifs entre le rail et le support provoquent des frottements et une abrasion. Au fil des années, cela use la base du rail et la surface supérieure de la semelle.
La plaque de protection du rail sert d'interface d'usure. Elle s'use avant le rail ou la fondation, et son remplacement est beaucoup moins coûteux.
Cette protection prolonge la durée de vie du rail, de la semelle et des fondations scellées.
6. Fonctions des coussinets de rail : Maintien de la prétension des clips
Les fixations maintiennent le rail en place grâce à une force de serrage. Si le logement du rail se comprime ou s'use, cette force diminue et le rail se desserre.
Un coussinet à rigidité contrôlée maintient la pince à sa déformation nominale. Il assure une charge constante sur l'orteil malgré les variations de température et les charges dynamiques.
Des pads trop souples entraînent des mouvements et une fatigue des clips. Des pads trop durs, quant à eux, perdent leur efficacité d'amortissement. La rigidité idéale est une question d'équilibre.
À titre indicatif, les patins d'amortissement présentent généralement une rigidité statique verticale de 20 à 60 kN/mm, tandis que les patins haute stabilité pour rails de pont roulant peuvent dépasser 100 kN/mm. Les valeurs exactes dépendent de la conception du patin et de la charge ; il est impératif de toujours consulter la fiche technique du fabricant.
Remarque : les valeurs de rigidité des coussinets élastomères dépendent de la charge, et la rigidité statique diffère de la rigidité dynamique sous charge cyclique des roues de la grue.
7. Fonctions des semelles de rail : Résistance environnementale dans les ports et les mines
Les environnements portuaires et miniers combinent air salin, pétrole, poussière, UV et variations de température. Un simple tapis de sol en caoutchouc se dégrade rapidement dans ces conditions.
Les patins de rail ForgeSail sont disponibles en deux matériaux : SBR et NBR, tous deux vulcanisés sur une armature interne en acier. Le SBR offre une meilleure résistance aux intempéries et à l’ozone et convient aux applications extérieures générales. Le NBR est choisi pour sa résistance supérieure aux huiles et aux graisses dans les environnements portuaires et miniers contaminés. Veuillez vérifier la nuance exacte adaptée à vos conditions d’utilisation en consultant la fiche technique du produit.
Une surface supérieure rainurée améliore la répartition de la charge et évacue les contaminants loin du siège du rail.
La température de service nominale typique dépend du composé : les formulations SBR peuvent atteindre −30 °C à +80 °C, tandis que les grades NBR tolèrent l’huile et des températures plus élevées, d’environ −25 °C à +100 °C. Vérifiez la plage de températures exacte en fonction des conditions de votre site et de la fiche technique du produit.
Aperçu des spécifications des patins de rail ForgeSail
Le tableau ci-dessous récapitule les principaux paramètres à vérifier lors du choix d'une plaque de rail. Les valeurs indiquées sont typiques ; il est impératif de toujours les confirmer à l'aide de la fiche technique du produit.
| Paramètre | valeur typique | Pourquoi c'est important |
| Couverture de la largeur de base | 110 mm à 220 mm+ (DIN / QU / AREMA) | Doit correspondre à la largeur de base du rail des rails de pont et grues DIN série A, QU et AREMA |
| Épaisseur | 5 à 12 mm (selon le service) | Contrôle la déflexion et l'amortissement |
| Renforcement | Bande d'acier intérieure | Limite l'extrusion latérale sous charge |
| Matériel | SBR ou NBR (deux options) | NBR pour les applications pétrolières et thermiques ; SBR pour les applications générales. |
| température de service | SBR : −30 à +80 °C ; NBR : −25 à +100 °C | Veuillez confirmer en fonction du climat actuel. |
Conclusion
Les fonctions des patins de rail comprennent la répartition de la charge, l'amortissement des vibrations, le contrôle du bruit, l'isolation électrique, la protection contre l'usure et la prétension des clips.
Le bon fonctionnement de ces coussinets dépend de leur rigidité, de leur épaisseur, de leur matériau et de leur renforcement. Un coussinet trop mou ou trop dur ne résistera pas à l'usure.
ForgeSail fournit des SBR et NBR renforcés d'acier coussinets de rail pour voies de roulement des grues, ports et mines, compatibles avec les bases de rails DIN, QU et AREMA. Contactez notre équipe d'ingénierie pour un comparatif de protections de rails.
