轨道工程第二章钢轨.ppt

2.5.3轨头剥离 轨头剥离是当今重载铁路运输中经常出现的一种钢轨损伤，主要发生在轨头内侧圆角处。 发生的主要原因是由于在轨头内侧圆角处的轮轨接触应力较大，钢轨表面下几毫米处的剪应力使得钢轨产生剪切疲劳，生产裂纹后，钢轨表面掉块。 第三十页，共五十页。 剥离的最初阶段，钢轨表面出现间距呈规律的45度细微倾斜裂纹，裂纹方向与行车方向相反。 当裂纹面积达到一定程度后，裂纹顶层在列车车轮碾压下产生塑性变形，最后断裂，轨面出现凹坑。 第三十一页，共五十页。 2.5.4钢轨磨耗 钢轨磨耗分轨顶成垂直磨耗、轨头侧面磨耗和波浪形磨耗。 垂直磨耗与轮轨之间的垂直力和轮轨之间的蠕滑、摩擦等因素有关，随着线路通过总质量的增大，垂直磨耗也相应增大。 第三十二页，共五十页。 侧面磨耗主要发生在曲线轨道的外股钢轨。钢轨侧磨使得轨头宽度变窄，钢轨在侧磨过程中，轨头下侧钢材产生塑性变形，产生裂纹，严重时形成核伤等病害 。 图2-10钢轨侧磨及量测 图2-11 钢轨侧磨及轨头侧面核伤 第三十三页，共五十页。 我国把钢轨磨耗分为轻伤和重伤两类 第三十四页，共五十页。 波浪形磨耗是指钢轨投入运行后在钢轨表面上出现的有一定规律的周期性磨损和塑性变形。波磨一般出现在曲线地段，列车制动地段的波磨出现概率和磨耗速率都较大。 图2-12 钢轨的波浪形磨耗 第三十五页，共五十页。 第一页，共五十页。 第二页，共五十页。 认识钢轨 第三页，共五十页。 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 第四页，共五十页。 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。 第五页，共五十页。 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。 第六页，共五十页。 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。 第七页，共五十页。 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100m 第八页，共五十页。 2.2钢轨截面设计原则及我国主型钢轨截面形状 2.2.1截面 第九页，共五十页。 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; 第十页，共五十页。 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。 第十一页，共五十页。 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。 第十二页，共五十页。 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。 第十三页，共五十页。 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。 第十四页，共五十页。 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