钢轨伤损及防治措施【毕业论文,绝对】

《钢轨伤损及防治措施【毕业论文,绝对】》由会员分享，可在线阅读，更多相关《钢轨伤损及防治措施【毕业论文,绝对】（5页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、钢轨伤损及防治措施学 生 姓 名：学 号： 0932241专 业 班 级： 转2指 导 教 师： 精品论文 摘 要 钢轨是铁路轨道的重要部件，它直接承受车轮的荷载和冲击，尤其在复杂的运营条件下，由于机车车辆对钢轨的动力作用，自然环境和钢轨本身质量等原因，钢轨的伤损是不可避免的。钢轨的伤损是轨道上存在的一个大问题，直接影响行车安全，因此我们对钢轨的伤损要充分认识，并做出切实可行的防治措施，合理使用钢轨以便延长钢轨的使用寿命，确保行车安全。关键词：钢轨伤损；防治措施；合理使用 精品论文 目 录摘 要 . I引 言 . 11 钢轨的伤损 . 2 1.1 概述 . 2 1.2 我国钢轨伤损的主要特征

2、. 2 1.3 轨头核伤 . 2 1.4 钢轨磨耗 . 3 1.4.1 侧面磨耗 . 4 1.4.2 波形磨耗 . 5 1.5 钢轨接触疲劳伤损 . 5 1.6 螺栓孔裂纹 . 62 钢轨的合理使用 . 8 2.1 钢轨的分级使用 . 8 2.1.2 钢轨的二次使用 . 8 2.1.2 一次使用中合理倒换使用 . 9 2.2 轮对润滑 . 9 2.3 钢轨打磨 . 9 2.4 钢轨整修技术 . 10结 论 . 11致 谢 . 12参 考 文 献 . 13附录 A 其他伤损 . 14 精品论文 引 言 钢轨伤损是指钢轨在使用过程中发生钢轨折断，裂纹及其他影响和限制钢轨使用性能的伤损。 由于机车车

3、辆对钢轨的动力作用，自然环境和钢轨本身质量等原因，钢轨经常发生裂纹，折断和磨耗等现象。钢轨伤损是铁路上一个较为突出的问题，并严重影响行车安全。我国根据钢轨的伤损种类，伤损位置及伤损原因进行分类，共分为 9 类 32 种伤损，并用两位数编号，十位数表示伤损部位和状态，个位数表示造成伤损的原因。 随着我国铁路运输事业的不断发展，主要干线的列车重量和行车密度的不断增加，大规模客运专线的建设，高速铁路又好又快向纵深发展，而且由于我国铁路客货混跑、行车密度大、客运提速、货运重载、行车条件恶劣，货车对轨道结构破坏严重，特别是对钢轨表面造成伤损。钢轨踏面纵向波形磨耗层出不穷，轨头核伤及轨面剥离有增无减，以及

4、小半径曲线的侧磨十分突出。因此对钢轨伤损的防止及合理使用就显的更加必要，这对钢轨不仅能延长其使用寿命，还能改善线路质量，确保列车的安全运行。 精品论文1 钢轨的伤损1.1 概述 钢轨伤损是指钢轨在使用过程中发生裂纹、折断、磨耗及其他影响和限制钢轨使用性能的病害。在复杂的运营条件下，钢轨的伤损是不可避免的。伤损的原因很复杂，既有钢轨生产过程中产生的缺陷，又有运输、铺设、和使用过程中出现的问题。 钢轨伤损是轨道上存在的一个大问题，它直接影响行车安全。目前国内外都建立了相应的钢轨伤损类型数据库，进行计算机统计管理，以便掌握钢轨伤损发生和发展的规律、加强钢轨的使用管理、延长钢轨的使用寿命、确保行车安全

5、，并以此作为轨道管理和维修决策的一部分。为便于统计和分析钢轨伤损，需对钢轨伤损进行分类。根据伤损在钢轨断面上的位置、伤损外貌及伤损原因等分为九类 32 种伤损，用两位数编号分类，十位数表示伤损的部位和状态，个位数表示造成伤损的原因。钢轨伤损分类具体内容可见“铁道工务技术手册（轨道）”。1.2 我国钢轨伤损的主要特征 随着我国经济建设的发展，铁路运量日益增长，而轨道钢轨强度的发展满足不了铁路扩能的需要，伤损钢轨量逐年增加，如，根据 1994 年我国钢轨伤损的统计分析来看，钢轨伤损上升趋势明显，极大的限制了运输能力。 随着钢轨等级及轨下基础刚度的增加，轨头接触疲劳伤损上升为钢轨实效的主要机理。通常

6、钢轨伤损还与线路的类型有关，如无缝线路轨头核伤比例较高，普通轨道上轨端螺孔开裂较多，小半径曲线外轨侧磨较严重等。 随着重载铁路的发展，钢轨损伤类型发生了一些新的变化。重载铁路通常采用内燃、电力机车牵引，由于这类机车轮径较小，轮轨接触应力大，远超过钢轨的允许值，成了钢轨伤损的主要原因。且由于它们起动加速大，经常因空转擦上钢轨，同时因其悬挂结构刚度大，还是钢轨垂直磨损加剧。 我国钢轨的主要病害有轨头核伤、磨耗、解除疲劳伤损、轨腰螺栓孔裂纹等，它们的成因机理各不相同，预防措施也不相同。1.3 轨头核伤 轨头核伤是最危险的一种伤损形式，会在列车作用下突然断裂，严重影响行车安全。轨头核伤如图 1-1 所

7、示。 精品论文 图 1-1 轨头核伤 1 核伤形成的主要原因 钢轨的材质不良，钢轨中存在气孔、夹杂。 轧轨质量不良，钢轨内部轧轨过程产生缺陷。 线路养护质量。 线路的行车速度、轴重、运量等。 大轴重和高行车速度也影响核伤发展，尤其是核伤后期。接头的冲击荷载也影响核伤的发展，苏联实验证明，距轨端 13.5m 处，核伤的发展速度要比大腰处快 1.82.0倍。 2 防止和减缓核伤的产生和发展的主要措施如下： 提高钢轨质量，以防制钢轨中存在核伤源。 改善线路质量，提高弹性和平顺性，从而减少动荷载对轨道的冲击。 提高轧轨质量，减少钢轨的质量缺陷。 利用大型超声探伤列车或小型钢轨探伤车对钢轨进行探伤，以早

8、发现核伤，及时治理。1.4 钢轨磨耗 在我国，直线及大半径曲线线路换轨的主要控制因素是核伤，而在小半径曲线换轨则主要是因为钢轨的磨耗。钢轨磨耗主要有侧面磨耗（包括直线上两股钢轨交替不均匀侧磨）、垂直磨耗、鞍形磨耗、和波浪形磨耗等。 鞍形磨耗是指钢轨接头处，由于轨端淬火后硬度提高而其交界处轨顶面硬度较低，在列车冲击荷载下造成淬火表面交界处产生坑洼，而淬火端几乎没有磨耗，形成了马鞍形状的顶面，鞍形磨耗可以通过焊补而修复。 精品论文 垂直磨耗是指钢轨轨面高度上的磨耗。垂直磨耗在一般情况下是正常的，但磨耗量会随着通过量的增加而增大。在曲线上，垂直磨耗是由于超高设置不合理而引起的，里轨垂直磨耗表现为轨头

9、压溃、轨头压偏、宽度增加，可以通过适当调整轨道几何尺寸来解决。1.4.1 侧面磨耗 钢轨侧面磨耗是指钢轨作用边的磨耗，钢轨侧面磨耗如图 1-2 所示。它属于塑性变形磨损、粘着磨损和疲劳伤损的综合机理，最终形态犹如切削。侧磨主要发生在小半径曲线的外股钢轨作用边上，它是小半径曲线上钢轨报废的主要原因之一，在许多小半径曲线上，钢轨的使用寿命只有半年左右。 图 1-2 钢轨侧磨及轨头侧面核伤 钢轨侧面磨耗的主要因素如下： 1 钢轨材质。硬度较大的高硬稀土轨、淬火轨耐磨性好，高硬稀土轨的耐磨性是普通轨的 2 倍左右，是淬火轨的 1 倍左右。 2 机车车辆条件。车辆通过曲线时有导向力和冲角。轮轨磨耗与轮轨

10、之间的磨耗做功有关，摩擦功主要与导向力和冲角有关。导向力大小与固定轴距、车轮踏面有效横向黏着状态以及未被平衡的离心力有关。 轨道的几何尺寸及状态。合理的轨距、超高，良好的方向可以改善机车车辆通过的条件，它是减少钢轨侧磨的有效途径。 线路的养护质量。提高线路的养护质量，减少钢轨侧面磨耗的方法如下： 铺设耐磨轨（高硅轨、淬火轨等）。 设置合理的外轨超高、轨距，保持良好的轨底坡和方向。 提高线路的弹性。 精品论文 建立合理的涂油制度。涂油主要有两种方法：一中是车载涂油，即在车尾放置涂油器，遇曲线则喷油，还有的在机车上安装涂油装置来喷油；另一种是地面涂油，即在曲线头上安装固定涂油器，列车通过时，车轮压

11、在装有轨头侧面的油嘴上喷出浓度较大的黏状油质，由车轮带给曲线钢轨侧面而达到涂油目的。两种涂油方式都能收到良好的效果，可以延长使用寿命一倍以上。1.4.2 波形磨耗 波形磨耗是指轨顶出现波浪状的不均匀磨耗，实质上是波浪压溃。钢轨波形磨耗外观如图 1-3 所示。波形磨耗按波长不同可分为两类：一类为波纹磨耗，其波长为3080mm，多发生在大半径曲线上，甚至是直线上；另一类为波浪磨耗，波长为 80600mm，甚至长达 2m 左右，多发生在小半径曲线上。在我国货运为主的丰沙、石太线上，波浪形磨耗十分严重。 1 产生波形磨耗的主要原因是： 钢轨顶面的初始平整状态。 图 1-3 钢轨的波浪形磨耗 钢轨的材质

12、。 轮轨的接触关系。 线路的养护质量。 2 预防波形磨耗的措施是： 及时打磨产生波形磨耗的钢轨。 改善钢轨顶面的初始状态，对新铺设的钢轨进行预打磨，是钢轨有一个良好的初始状态，延长波形磨耗出现的时间。 提高线路的养护质量，减少轮轨作用力。解决波磨问题，至今还没有有效的方法，主要靠机械打磨。1.5 钢轨接触疲劳伤损 由于轴载、列车运行速度及运量不断提高，在国内外铁路上，轨头接触疲劳伤损增多（如剥离或由它引起的黑核及轨头纵向疲劳裂纹等），不仅成为直线钢轨而且也是大 精品论文半径曲线钢轨实效的主要原因。接触疲劳伤损的形成大致可分三个阶段：第一阶段是钢轨踏面外形的变化，如钢轨踏面出现不平顺，焊缝处出现

13、鞍形磨损，这些不平顺将增大车轮对钢轨的冲击作用；第二阶段是轨头表面金属的破坏，由于轨头踏面金属的冷作硬化，使轨头工作面的硬度不断增长，通过总质量 150200Mt 时，硬度可达 HB360；此后，硬化层不再发生变化，对碳素钢轨来说，通过总质量 200250Mt 时，在轨头表层形成微裂纹。对于弹性非均等的线路当车轮及钢轨肯有明显不平顺时，轨顶面所受之拉压力几乎相等，若存在微型纹，同时挠曲应力与残余应力同号，会极大的降低钢轨强度。第三阶段为轨头接触疲劳的形成，由于金属接触疲劳强度不足和重载车轮的多次作用，当最大剪应力作用点超过剪切屈服极限时，会使该点成为塑性区域，车轮每次通过必将产生金属显微组织的

14、滑移，通过一段时间的运营，这种滑移产生积累和聚集，最终导致疲劳裂纹的形成。随着轴载的提高、大运量的运输条件、钢轨材质及轨型的不适应，将加速接触疲劳裂纹的萌生和发展。 1 轨头工作边上圆角附近的主要是由以下因素引起： 由夹杂物或接触剪应力引起纵向疲劳裂纹而导致剥离。 导向轮在曲线外轨引起剪应力交变循环促使外轨轨头疲劳，导致剥离。 车轮及轨道维修不良加速剥离的发展。通常剥离会造成缺口区的应力集中并影响行车的平顺性，增大动力冲击作用，又促使缺口区域裂纹的产生和发展。 缺口区的存在，还会阻碍金属塑性变形的发展，使钢轨塑性指标降低。 2 减缓钢轨接触疲劳伤损的措施有： 净化轨钢，控制杂物的形态。 采用淬

15、火钢轨，发展优质重轨，改进轨钢力学性质。 改革旧轨再用制度，合理使用钢轨。 钢轨打磨；按轨钢材质分类铺轨等。1.6 螺栓孔裂纹 钢轨端部轨腰钻孔后，强度削弱，螺栓孔周围产生较高的局部应力，在列车冲击荷载作用下，螺栓孔裂纹开始产生和发展，并出现疲劳伤损。螺栓孔裂纹如图 1-4 所示。 图 1-4 钢轨接头螺栓裂纹 精品论文 1 产生螺栓孔裂纹的主要原因是： 钻孔质量不良，钻孔周边不光滑。 养护方法不当，造成线路弹性不良；因基础弹性不够而在接头处产生很大的瞬时冲击力（一般称为 P1 力），以及钢轨长度中部（又称为大腰处）的所有低频准静态力（称为 P1 力）等。研究表明，P1、P2 的组合控制着轨端

16、第一个螺栓孔的应力水平，第二个螺栓孔则由 P2 控制。因此，往往在 1、2 螺栓孔之间出现与主拉应力方向相垂直的裂纹（一般与水平线成 45左右）。 道床板结、轨端低塌，高低，左右错牙及线路不良状态，加剧裂纹的发展。 未及时整治钢轨接头病害，加大了轮轨之间的作用力等。 2 主要的防治措施： 加强接头养护，防止接头产生错牙、鞍形磨、低塌及道床板结，减小接头处的轮廓作用力。 螺栓孔周边倒棱，防止周边应力集中，延长裂纹萌生期。 增加接头弹性，在接头处铺设枕下大胶垫或在枕上铺设高弹性胶垫等来减少冲击力。也曾做过其他试验，如加大第一螺栓孔至轨端的距离，减少螺栓孔直径，可以减少螺栓孔应力的 30。 采用无缝

17、线路，取消钢轨接头，可以从根本上消除轨腰螺栓孔裂纹。 由上可见，造成钢轨伤损的原因很复杂，防止对策也应综合进行。如：改进车轮与钢轨踏面几何形状；改善轨道参数；改善钢轨和车轮材质；进行轮轨润滑等。以上措施都不可忽视。 精品论文2 钢轨的合理使用2.1 钢轨的分级使用 钢轨是铁路线路的重要装备，在铁路工务主要技术装备政策中，除明确指出钢轨的发展方向是重型化、强韧化和纯净化外，对合理使用钢轨也有明确规定。规定指出应根据钢轨综合经济效益分析，确定钢轨合理的使用周期，实行钢轨分期使用制度，并积极做好旧轨的整修工作。钢轨合理使用不仅可以节省投资和资源，而且直接影响行车安全，是一个涉及很广的政策性问题。钢轨

18、分级使用包含 2 方面的含义：钢轨的二次使用和钢轨在一次使用中的合理倒换使。2.1.2 钢轨的二次使用 钢轨的二次使用是指钢轨在繁忙线路上运营以后经过旧轨整修，再把它铺设到运量小的铁路上再次作用，可以延长钢轨的使用寿命和提高钢轨的使用效率。重型旧轨的多次使用，可使整个非繁忙线路的设备得到显著加强。在货运密度小的线路上采用重型钢轨，即使是旧轨，也将大大提高线路稳定，并能以较少的材料和劳动力来保证轨道的正常养护。 旧轨分为 3 类：一类为再用轨，既不需修理即可使用的钢轨；二类为待修轨，即需经整修才能再用的钢轨；三类为报废轨，即不能整修再用的钢轨。其中再用轨又分为一、二两级，其技术条件见表 1.1。

19、 表 1.1 钢轨伤损分级 项 目 一 级 二 级 损伤情况 无轻重伤 无轻重伤 每根钢轨长度 不短于 10 mm 不短于 8 mm 43kg/m 以 不大于 6 mm 下钢轨 4350kg/m 不大于 6 mm 不大于 8 mm 钢轨（不含 钢 轨 头 部 50） 总 磨 损 或 5060kg/m 不大于 8 mm 不大于 10 mm 侧 面 磨 损 钢轨（不含 60） 60kg/m 及 不大于 10 mm 不大于 12 mm 以上钢轨 精品论文 项 目 一 级 二 级 低头及堆压 不超过 1 mm 不超过 2 mm 一侧飞边 不超过 2 mm 不超过 3 mm 波浪形磨耗 不明显 不超过

20、0.2 mm 注：仅侧面磨损 1 项大于二级的，规定尚能调边使用者，可作为二级再用轨调边使用。 一级再用轨可成段使用于次要正线及到发线；同一类型同等长度的再用轨，应连续使用不大于 0.5km.二级再用轨可成段使用于次要干线；每股道应使用同一类型同一长度的再用轨，特殊情况下长度类型应不超过 2 种。待修轨根据具体情况，经调直截锯、钻孔、刨切、打磨焊接、焊补等整修后，即可分级使用。 现代钢轨的高质量、耐久性和可靠性，为钢轨的多次再用提供了可能性。钢轨设备的运营制度应是“队梯式”的，钢轨随着其承载能力的减弱而逐步移到运量较小的区段下使用。2.1.2 一次使用中合理倒换使用 钢轨在一次使用的倒换使用是

21、钢轨合理使用的另一方面。我国幅员辽阔，铁路线路的条件相差别很大，铁路线路的条件相差很大，即使在同一区段，由于不同的轨道结构，钢轨伤损的速率也是不一样的，钢轨寿命的长短差别很大，在同一区段线路上将轨道上下股钢轨倒换使用或直线与曲线钢轨倒换使用，是延长钢轨使用寿命的另一措施。2.2 轮对润滑 钢轨涂油可减少可减少钢轨磨耗，延长钢轨使用寿命。钢轨涂油对于减缓钢轨侧面磨耗特别有效，一般可提高曲线钢轨寿命的 35 倍，有的甚至高达 10 倍。 钢轨涂油目前有两种方式： 1 车上涂油。在直线及大半径曲线段，由于所需涂油量少，一般采用车上涂油器。 2 地面涂油。在小半径曲线地段，由于所需涂油量大，车上涂油满足不了要求，需要使用地面涂油2.3 钢轨打磨 对钢轨进行现场打磨始于本世纪 50 年代，最初用于整治波形磨耗，现已发展成为一种多功能的现代化养路技术。打磨的重点已从钢轨修理转身钢轨保养。钢轨的定期打磨，可以消除和延缓波磨、消除钢轨表面的接触疲劳层防止剥离掉块、对断面打磨还可改善轮轨接触条件，降低接触应力。根据钢轨打磨的目的及磨削量，钢轨打磨可分为三类： 精品论文 1 修理性打磨。主要用来消除钢轨的波浪形磨耗、车轮擦伤、轨裂纹以及接头的马鞍形磨耗，钢轨的一次磨削量较大.