轨道工程第二章钢轨.pptx

第二章 钢轨认识钢轨本章内容2.1 钢轨的功用和类型2.2 钢轨截面设计原则及我国主型钢轨 截面形状2.3 钢轨材质及力学指标2.4 钢轨尺寸允许偏差及平度要求2.5 钢轨损伤2.6 钢轨接头2.1 钢轨的功用和类型钢轨是铁路轨道的主要组成部件。它的功用在于引导机车车辆的车轮前进，承受车轮的巨大压力，并传递到轨枕上。钢轨必须为车轮提供连续、平顺和阻力最小的滚动表面。在电气化铁道或自动闭塞区段，钢轨还可兼做轨道电路之用。 2.1.1钢轨的功用：1）为车轮提供连续、平顺和阻力最小的滚动面，引导机车车辆前进。2）钢轨要承受来自车轮的巨大垂向压力，并将以分散形式传给轨枕。3）为轨道电路提供导体。2.1.2钢轨的类型钢轨的类型是以每米长的钢轨质量千克数表示的。我国铁路上使用的钢轨有75kg/m、60kg/m、50kg/m，43kg/m和38kg/m等几种。 我国目前钢轨定长为12.5m和25m两种。世界各国钢轨定长也各有不同。我国用于新建客运专线的定长钢轨的长度为50m或100m2.2钢轨截面设计原则及我国主型钢轨截面形状2.2.1截面 钢轨横截面为工字形截面 。 钢轨分轨头、轨腰和轨底三部分。 轨头 应具有足够的表面面积及厚度，以延缓轨头压溃和磨耗;轨腰 主要承受剪力，可使钢轨具有较大的竖 向刚度。轨底 为分布压力及保持稳定，应具有一定宽度; 轨头宜大而厚，并具有与车轮踏面相适应的外形，以改善轮轨接触条件，提高抵抗压陷的能力，同时具有足够的支撑面积，以备磨耗。钢轨顶面在具有足够宽度的同时，为使车轮传来的压力更为集中于钢轨中心轴，顶面形状为隆起的圆弧形。圆弧的半径不能太小，虽可使压力集中于钢轨中心轴，但又不至于轮轨间的接触面积太小造成过大的接触应力。我国铁路上较轻型的钢轨顶面常用一个半径为300mm圆弧组成。而较重型的钢轨顶面，则用三个半径分别为80mm 300mm 80mm或80mm 500mm 80mm的复合圆弧组成。轨腰必须具有足够的厚度和高度，具有较大的承载能力和抗弯能力。轨腰与钢轨头部及底部的连接，必须保证夹板能有足够的支承面，并使截面的变化不致过分突然，以免产生过大的应力集中。为此，轨腰和轨头之间可采用复曲线的连接方式，如我国CHN60标准钢轨采用了半径为25mm和8mm复曲线进行连接。轨腰和轨底之间的连接曲线，一般采用单曲线，半径为14~20mm。轨底直接支承在轨枕顶面上，为保持钢轨稳定，应有足够的宽度和厚度，并具有必要的刚度和抗锈蚀能力。2.2.2钢轨高度 钢轨的高度要保证钢轨具有足够的惯性矩和截面系数来承受车轮的竖直压力，并要使钢轨在横向水平力作用下具有足够的稳定性。 尺寸经验公式： 轨头顶面宽度 b=0.34M+51.70(mm) 轨腰厚度t=0.16M+7.08(mm) 轨身高度H=1.92M+54.16(mm) 轨底宽度B=1.25M+69.25(mm) [M为每米钢轨的质量(kg)]2.3钢轨的材质及其力学指标2.3.1钢轨的材质钢轨的材质是指钢轨的化学成分及其金相组织（指金属组织中化学成分、晶体结构和物理性能相同的组成，其中包括固溶体、金属化合物及纯物质）。要使钢轨具有高可靠性的前提是钢轨材质具有较高的纯净度和合理的化学成分。钢轨出现质量问题主要是由于钢轨的内部夹杂、缺陷所引起的疲劳折损。所以提高钢轨材质的纯净度是减少钢轨疲劳折损、提高钢轨可靠性、延长使用寿命的有效途径之一。钢轨主要成分是碳和铁。C—抗拉强度Mn—强度和韧性Si—增加致密度有害成分：P—冷脆性S—热脆性2.3.2钢轨的力学性能 强度极限σb、屈服极限σs、疲劳极限σr、延伸率δs、断面收缩率ψ、冲击韧性αk及布氏硬度指标HB等。 这些指标对钢轨的承载能力、磨耗、压溃、断裂及其他伤损有很大的影响。布氏硬度（HB）以一定的载荷（一般3000kg）把一定大小（直径一般为10mm）的淬硬钢球压入材料表面，保持一段时间，去载后，负荷与其压痕面积之比值，即为布氏硬度值（HB），单位为公斤力/mm2 (N/mm2)。测定布氏硬度较准确可靠，布氏硬度范围为8~650HB。但一般HB只适用于450N/mm2（MPa）以下的金属材料，对于较硬的钢或较薄的板材不适用。在钢管标准中，布氏硬度用途最广，往往以压痕直径d来表示该材料的硬度，既直观，又方便。2.4钢轨尺寸允许偏差及平直度要求2.4.1保证列车运行的平稳性，则要求轨道的几何形位稳定，轨头的轮轨接触光带位置及宽度稳定，而要达到这一点，高精度的外形尺寸和高平直度的钢轨是必不可少的。 2.4.2钢轨焊接接头是无缝线路轨道单独不平顺的来源之一。钢轨焊缝材质、金相组织、硬度、韧度等与钢轨母材的差别，焊接设备的精度高低，操作工人的技术熟练程度等，都会造成钢轨焊接接头处的轨面不平整。钢轨焊接接头分三种：接