集通線減少曲線地段鋼軌磨耗分析熱

1、集通線減少曲線地段鋼軌磨耗分析集通線減少曲線地段鋼軌磨耗分析熱(內(nèi)蒙古集通鐵路(集團(tuán))有限責(zé)任公司內(nèi)蒙古呼和浩特010010)摘要：文章分析了集通線曲線地段鋼軌產(chǎn)生磨耗原因，提出了減少曲線地段鋼軌磨耗一些具體辦法。關(guān)鍵詞：集通線；曲線鋼軌；磨耗；分析集通鐵路是東北連接西北的一條鐵路通道。通過(guò)地段大多屬于山區(qū)，小半徑曲線較多，曲線磨耗問(wèn)題一直困擾著集通鐵路的工務(wù)部門。隨著列車牽引質(zhì)量和機(jī)車軸重的增加以及列車運(yùn)行速度的相對(duì)提高，小半

2、徑曲線地段鋼軌側(cè)磨速率加大，迫使工務(wù)部門縮短換軌周期，大大增加了鐵路的運(yùn)輸成本。1經(jīng)棚至嘎拉德斯汰區(qū)間曲線鋼軌磨耗情況1.1線路狀況經(jīng)棚至嘎拉德斯汰間區(qū)段延長(zhǎng)48km，地處集通線的中心腹地，設(shè)備條件較復(fù)雜，高路堤、深路塹、小半徑曲線、大坡道較為集中。R≤600m的曲線39條，延長(zhǎng)23394m，占整個(gè)區(qū)段48km的48.8%。其中R＝600m曲線11條，延長(zhǎng)5626m，R＝500m曲線7條，延長(zhǎng)2676m，R＝400m曲線17條，延

3、長(zhǎng)10086m，R＝350m曲線4條，延長(zhǎng)5014m；機(jī)車在經(jīng)棚至上店區(qū)間下行運(yùn)行時(shí)，處于坡度大于6‰的最大連續(xù)延展長(zhǎng)度7302.77m的上坡道，在上店至嘎拉德斯汰區(qū)間上行運(yùn)行時(shí)，處于坡度大于6‰的最大連續(xù)延展長(zhǎng)度7100m的上坡道，該區(qū)間最高行車速度限速55kmh，貨物列車上坡時(shí)運(yùn)行速度較低。1.2曲線鋼軌側(cè)面磨耗情況為真實(shí)掌握集通線管內(nèi)經(jīng)棚至嘎拉德斯汰區(qū)段小半徑曲線鋼軌側(cè)面磨耗的情況，段里建立了定點(diǎn)定時(shí)觀測(cè)制度，在2006年組織

4、對(duì)K479＋277～K480＋403(R＝350m)段；K503＋536～K504＋069(R＝400m)段；K504＋136～K505＋289(R＝400m)段；K506＋238～K506＋909(R＝400m)段；K509＋376～K511＋012(R＝400m)段五條小半徑曲線的鋼軌側(cè)面磨耗進(jìn)行重點(diǎn)觀測(cè)，具體磨耗情況見表1。2產(chǎn)生鋼軌磨耗的原因分析曲線鋼軌磨耗是一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題，涉及輪軌間的作用力、輪軌的化學(xué)成分、機(jī)械性能、金相

5、組織等，其中最主要的影響因素——輪軌間的作用力，也受諸多因素的影響，如機(jī)車車輛轉(zhuǎn)向架的動(dòng)力性能、輪軌踏面的形狀、軌道幾何形位、軌道剛度等。針對(duì)集通線經(jīng)棚至嘎拉德斯汰間曲線鋼軌側(cè)面磨耗的具體情況，本文從不同的角度對(duì)小半徑曲線地段鋼軌磨耗的原因進(jìn)行分析與研究。2.1曲線軌道的受力分析小半徑曲線鋼軌磨耗的產(chǎn)生與鋼軌受力有直接關(guān)系。當(dāng)列車在曲線地段運(yùn)行時(shí)，作用于鋼軌上的力分為三個(gè)方向，即豎直方向、磨損的條件下，適量調(diào)整內(nèi)軌軌底坡和軌距則可改

6、善輪軌之間的接觸狀況。當(dāng)外軌軌底坡不變，將內(nèi)軌軌底坡增加1∶40(也即內(nèi)軌軌底坡改變?yōu)?∶20)，則當(dāng)輪對(duì)橫移量為零時(shí)，內(nèi)外輪的滾動(dòng)圓半徑差就達(dá)到將近1mm，所以增大內(nèi)軌軌底坡對(duì)減緩鋼軌軌頭側(cè)磨有利。軌距對(duì)鋼軌軌頭側(cè)磨的影響。曲線軌距加寬是將內(nèi)軌向曲線內(nèi)側(cè)移動(dòng)，大軌距會(huì)使得內(nèi)輪的滾動(dòng)圓半徑更小，加大內(nèi)外輪滾動(dòng)圓半徑差，有利于輪對(duì)的導(dǎo)向，這是軌距加寬有利的一面。不利的一方面是，軌距增大不僅使橫向力和沖角的最大值增大，而且橫向力和沖角的平

7、均振幅都增大，增大了輪軌之間的沖擊。所以目前國(guó)內(nèi)外鐵路不管在直線上還是在曲線上都有減小輪軌間隙的傾向，以減小輪軌之間的沖角及輪緣和鋼軌的磨耗。曲線圓順度對(duì)鋼軌側(cè)磨的影響。在對(duì)曲線線路進(jìn)行分析計(jì)算時(shí)，是考慮曲線線路在圓順狀態(tài)下進(jìn)行的，但實(shí)際上曲線線路上鋼軌不可能絕對(duì)圓順，如存在鋼軌“接頭支嘴”、“硬彎”等。從現(xiàn)場(chǎng)觀察可知，線路存在有不圓順點(diǎn)時(shí)，這一點(diǎn)就引起輪對(duì)、轉(zhuǎn)向架甚至車體的橫向振動(dòng)，從而造成輪軌之間的振蕩型不均勻側(cè)磨。曲線不圓順的長(zhǎng)

8、度越短，引起的振蕩就越厲害。因此加強(qiáng)對(duì)軌道結(jié)構(gòu)的養(yǎng)護(hù)，提高曲線的圓順度，有利于降低輪對(duì)的振蕩作用，從而降低輪軌之間的不均勻側(cè)磨，從總體上減緩曲線鋼軌軌頭的側(cè)磨。3.2合金鋼軌及淬火鋼軌對(duì)鋼軌側(cè)磨的影響?yīng)ず辖痄撥壖叭L(zhǎng)淬火軌能明顯提高軌頭的屈服強(qiáng)度和金屬表面的疲勞強(qiáng)度，有利于抵抗輪載作用下鋼軌的塑性變形和延緩軌面出現(xiàn)剝離掉塊現(xiàn)象，有效的提高了鋼軌的抗磨能力。雖然高強(qiáng)淬火軌的成本較高，但由于它可明顯地提高鋼軌的使用壽命，延長(zhǎng)換軌周期，效果

9、仍然十分顯著。3.3輪軌涂油對(duì)鋼軌側(cè)磨的影響?yīng)ぽ嗆墲?rùn)滑具有特殊性。輪軌接觸時(shí)，車輪踏面與鋼軌頂面接觸需要保持較高的粘著系數(shù)，而車輪輪緣與鋼軌內(nèi)側(cè)圓角的接觸則需要潤(rùn)滑減少磨損，因此輪軌潤(rùn)滑對(duì)潤(rùn)滑裝置的要求十分高，潤(rùn)滑裝置的完善與否，直接影響著輪軌潤(rùn)滑的效果。完善的涂油裝置只將潤(rùn)滑劑涂于機(jī)車輪緣、軌頭側(cè)面，減小輪緣、軌側(cè)的摩擦系數(shù)，降低列車運(yùn)行阻力，減輕輪軌磨損，延長(zhǎng)輪軌使用壽命。3.4機(jī)車構(gòu)造性能及軸重等因素對(duì)曲線鋼軌側(cè)磨的影響?yīng)ぽ唽?duì)

10、定位方式因素。DF4型機(jī)車一系懸掛剛度和縱向剛度取決于軸箱拉桿定位剛度及軸箱彈簧橫向剛度的定位作用。軸箱拉桿采用大小頭結(jié)構(gòu)，其縱向和橫向剛度都比較大，因此，機(jī)車通過(guò)曲線時(shí)產(chǎn)生的導(dǎo)輪輪緣力也比較大，相應(yīng)的對(duì)鋼軌的磨耗就比較嚴(yán)重。軸重因素。隨著軸重的增加，機(jī)車通過(guò)曲線時(shí)所產(chǎn)生的未被平衡離心力相應(yīng)增大，反映在輪軌上則是導(dǎo)向輪對(duì)的橫向力增大，機(jī)車輪緣磨耗加劇。轉(zhuǎn)向架和輪對(duì)技術(shù)狀態(tài)對(duì)鋼軌磨耗的影響。DF4型機(jī)車轉(zhuǎn)向架旁承的結(jié)構(gòu)摩擦副浸泡在潤(rùn)滑

11、油中以減少滑動(dòng)摩擦阻力這種旁承具有良好的抗蛇行運(yùn)動(dòng)性能但在曲線多、半徑小、通過(guò)速度較低的線路上運(yùn)行，其摩擦阻力比較大。加之機(jī)車運(yùn)行時(shí)的慣性轉(zhuǎn)向力會(huì)使輪緣導(dǎo)向力大大增加將會(huì)產(chǎn)生更大的轉(zhuǎn)向阻力。這樣對(duì)鋼軌的磨耗將會(huì)更大。輪軌材質(zhì)的匹配因素。輪軌是一對(duì)摩擦副，二者材質(zhì)的提高必須保持一定的比例關(guān)系。實(shí)踐證明，車輪踏面的強(qiáng)度和硬度應(yīng)小于鋼軌的強(qiáng)度和硬度即當(dāng)輪軌的硬度比為1(1.2～1.3)時(shí)輪軌的耐磨耗性能最佳。機(jī)車類型因素。研究表明，在同一