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钢轨的纯净度之硫、磷含量:
提高钢轨纯净性必然伴随着钢轨成本的提高,因此不同线路用钢轨往往对纯净性的要求不同。众所周知,钢中有害元素P 、S 含量可以从一个侧面反映对纯净性的要求,日本JIS 钢轨标准规定,抗拉强度等级为687 MPa 和736 MPa 的钢轨,要求w [ P] ≤0.045 %,w[ S] ≤0.05 %,而对抗拉强度等级为804 MPa 的钢轨,要求w [ P] ≤0.03 %,w [ S] ≤0.025 %。EN 钢轨标准规定:对轨头表面硬度为200HB 的钢轨,P 、S 质量分数不大于0.035 %;对轨头表面硬度为220 ~ 260HB 的钢轨,P 、S 质量分数≤0.025 %;而对合金轨及热处理轨则要求w [ P] ≤ 0.020 %,w [ S] ≤0.025 %。
提高钢轨纯净度可以进一步提高钢轨接触疲劳性能,减小钢轨使用中核伤的出现概率。目前国外国家钢轨硫、磷含量比较低,而我国目前还规定为w [ S] ≤0.040 %,w [ P] ≤0.035 %,需要进一步降低S 、P 含量,向国际标准靠拢。
钢轨重型化增加了钢轨的刚度,列车作用于钢轨上的压力可分散在较多的轨枕上,从而减少了轨枕、道床及路基的应力。同时,由于钢轨刚度的增加,其动力纵断面比较平顺,产生的附加压力相应减弱,轨道结构余变形积累也相应减少。从对轨道的动力测试结果及计算得出:钢轨越重,钢轨非接头区的附加动力值越小,若以50 kg/m钢轨附加动力值为1 ,则43 kg/m 钢轨为1.08 ,60kg/m 钢轨为0.89 ,75 kg/m 钢轨为0.82 。可见,采用重型钢轨可以提高轨道结构承载能力,延长线路大修周期,具有明显的技术经济效益。
由于钢轨重型化后,钢轨接触疲劳伤损占伤损总数的比例提高。因此,必须同时增加钢轨抗磨性及抗接触疲劳能力,对其材质,尤其是轨头部分进行强韧化处理。根据经验可概略地认为43 kg/m 、50 kg/m 、60 kg/m 、75 kg/m 重轨每提高一级可提高运量50 %或以上,轨重增加,不仅可以提高货运密度,延长重轨使用寿命,而且可以节约钢材。 用60 kg/m 重轨代替50 kg/m重轨可以节约钢材28 %,用75 kg/m 重轨代替50kg/m 重轨铺设严重**负荷线路,可以节约钢材35.71 %。
预防波磨的关键,一是消除曲线地段轮对的粘滑振动;二是消除由粘滑振动引起的钢轨不均匀磨损的累加效应。
为了减缓波磨,常采用如下措施:
①减小轨道不平顺。减小轨道不平顺对减缓波磨及其他轮轨病害均十分有利。减小轨道不平顺可减少粘滑振动的发生的概率及钢轨不均匀磨损的累加效应,从而有效地控制波磨发展速率。减小轨道不平顺主要是指减少诸如钢轨接头、轨面剥离、擦伤及钢轨死弯等脉冲不平顺。脉冲不平顺导致轮轨冲击,引对粘滑振动,是对波磨形成和发展影响的轨道不平顺。计算表明,在完全平顺的轨道上,货车在半径600 m 以上的曲线地段几乎不会发生轮对粘滑振动,但因接头不平顺的作用,在半径2 000 m 的曲线上也可能发生轮对粘滑振动。多数波磨从接头附近始发的现象说明了这一点。
②加大轨道弹性、提高轨道阻尼。轨道增弹减振对减少轮轨其他病害也是有利的。增加轨道弹性可有效地减小轮对粘滑振动发生的概率;而提高轨道阻尼则可明显降低波磨的发展速率。
③适当降低曲线地段外轨**高。过**高加大轮对粘滑振动,而欠**高抑制甚至消除轮对粘滑振动。车速较低且轴重较大的货车对波磨形成和发展的影响。因此,在主要运行货车的线路上,外轨且主要出现磨损型波磨的曲线地段铺设淬火轨,可采用尽量降低外轨**高的办法减缓波磨。
④钢轨倒换。轮对在曲线上可能发生粘滑振动从而形成波磨,但在直线上,发生粘滑振动的概率却很小,说明直线地段波磨形成和发展的条件不充分。如将曲线地段的波磨轨倒换至直线上,因粘滑振动消失,磨耗功显著降低,波磨的发展将得到明显抑制。
⑤钢轨打磨。钢轨打磨是减缓波磨措施之一。波磨一旦出现,又反过来激化和加剧轮对粘滑振动,促进波磨进一步发展,波深越大则波磨发展越快,构成恶性循环。钢轨打磨中断了这种恶性循环的发展过程,减缓了波磨发展速率。
⑥提高钢轨材质强度及耐磨性能。提高钢轨耐磨性能,是主要的减缓措施之一。轮对粘滑振动是波磨的成因,但波磨的形成和发展却表现为钢轨不均匀磨损或不均匀塑性变形的逐步累积。能够减缓轨头磨损和塑性变形的措施就能减缓波磨,钢轨耐磨性能的提高,无疑会延缓波磨的形成与发展过程。
⑦轮对轴的刚度。轮对轴的刚度偏小是易于激对粘滑振动的因素之一,如采用空心车轴,并增加轴径,使轴刚度提高1 倍,可有效地抑制钢轨波磨。
⑧一系悬挂阻尼。设置一系悬挂的机车和客车,一系无阻尼或阻尼偏小是激对粘滑振动的主要因素。因此,增设或加大一系阻尼是有效减缓波磨的措施之一。也是迅速衰减轮轨冲击振动,减缓轮轨系统中其他病害的重要技术措施。
⑨控制涂油润滑。以减缓曲线外轨侧磨为目的的轮缘或轨侧涂油润滑,对减缓波磨是不利的。同时,过量涂油对减缓钢轨剥离也不利。因此,涂油润滑绝不是越勤越好。但目前对合理的涂油工工艺还缺乏深入系统的研究。
钢轨钢(rail steel),是用于制造机车、起重机等轨道的用型钢。钢轨按中国国家标准和冶金工业部标准分为铁路用钢轨、轻轨、导电钢轨和起重机钢轨等。我国铁路已经形成了高密度、大轴重以及高速度并举的局面。速度和轴重的同时提高,无疑地对钢轨的使用性能也提出了更高的要求。钢轨钢的质量问题越来越受到人们的广泛关注。
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