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)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。通過地段大多屬于山區(qū)，小半徑曲線較多，曲線磨耗問題一直困擾著集通鐵路的工務(wù)部門。隨著列車牽引質(zhì)量和機車軸重的增加以及列車運行速度的相對提高，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23394m，占整個區(qū)段48km的48.8%。其中R＝600m曲線11條，延長5626m，R＝500m曲線7條，延長2676m，R＝400m曲線17條，延

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

4、對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)面磨耗進行重點觀測，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復(fù)雜的問題，涉及輪軌間的作用力、輪軌的化學(xué)成分、機械性能、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，如機車車輛轉(zhuǎn)向架的動力性能、輪軌踏面的形狀、軌道幾何形位、軌道剛度等。針對集通線經(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小半徑曲線地段鋼軌磨耗的原因進行分析與研究。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)列車在曲線地段運行時，作用于鋼軌上的力分為三個方向，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)輪對橫移量為零時，內(nèi)外輪的滾動圓半徑差就達到將近1mm，所以增大內(nèi)軌軌底坡對減緩鋼軌軌頭側(cè)磨有利。軌距對鋼軌軌頭側(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，大軌距會使得內(nèi)輪的滾動圓半徑更小，加大內(nèi)外輪滾動圓半徑差，有利于輪對的導(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。曲線圓順度對鋼軌側(cè)磨的影響。在對曲線線路進行分析計算時，是考慮曲線線路在圓順狀態(tài)下進行的，但實際上曲線線路上鋼軌不可能絕對圓順，如存在鋼軌“接頭支嘴”、“硬彎”等。從現(xiàn)場觀察可知，線路存在有不圓順點時，這一點就引起輪對、轉(zhuǎn)向架甚至車體的橫向振動，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

8、度越短，引起的振蕩就越厲害。因此加強對軌道結(jié)構(gòu)的養(yǎng)護，提高曲線的圓順度，有利于降低輪對的振蕩作用，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鋼軌側(cè)磨的影響?yīng)ず辖痄撥壖叭L淬火軌能明顯提高軌頭的屈服強度和金屬表面的疲勞強度，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，延長換軌周期，效果

9、仍然十分顯著。3.3輪軌涂油對鋼軌側(cè)磨的影響?yīng)ぽ嗆墲櫥哂刑厥庑?。輪軌接觸時，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滑減少磨損，因此輪軌潤滑對潤滑裝置的要求十分高，潤滑裝置的完善與否，直接影響著輪軌潤滑的效果。完善的涂油裝置只將潤滑劑涂于機車輪緣、軌頭側(cè)面，減小輪緣、軌側(cè)的摩擦系數(shù)，降低列車運行阻力，減輕輪軌磨損，延長輪軌使用壽命。3.4機車構(gòu)造性能及軸重等因素對曲線鋼軌側(cè)磨的影響?yīng)ぽ唽?/p>

10、定位方式因素。DF4型機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，機車通過曲線時產(chǎn)生的導(dǎo)輪輪緣力也比較大，相應(yīng)的對鋼軌的磨耗就比較嚴重。軸重因素。隨著軸重的增加，機車通過曲線時所產(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)向輪對的橫向力增大，機車輪緣磨耗加劇。轉(zhuǎn)向架和輪對技術(shù)狀態(tài)對鋼軌磨耗的影響。DF4型機車轉(zhuǎn)向架旁承的結(jié)構(gòu)摩擦副浸泡在潤滑

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