论文部分内容阅读
摘 要：大秦铁路由山西大同终至河北秦皇岛，它是我国非常重要的一条重载线路，全长600多千米，在煤运事业上起着重要作用。它是一条双线电气化运煤专线。同时，它也承担着将煤运往全国各地的国家战略任务，它的运煤量占到全国总运煤量大约三分之一。1992年底全线通车，2002年就达到一亿吨。为了尽最大可能发挥其作用，并提高它的质量。自2004年起，铁道部对该线路实施技术改造，开发了超一万吨的重载列车，整段线路的运量逐渐提高，2008年运量超过3亿多吨，成为了世界上年运量最大的铁路线。本段线路属于重载铁路区段，线路钢轨采用75kg/m钢轨。而对于重载铁路来讲，它的钢轨失效从而需要更换的绝大部分原因是铁路车辆重载、钢轨质量、曲线半径不合理、超高、轨底坡等因素对钢轨造成的磨耗，从而使钢轨寿命大幅下降，本论文是在大秦线k40+540-k40+940段线路对钢轨磨耗进行原因分析及整治。
关键词：钢轨磨耗 成因 方法 措施
一、 病害特点
①鞍形磨耗都出现在钢轨的接头处。在钢轨淬火后，钢轨端头的相比于钢轨顶面的硬度大许多，那么在货物列车的来回碾压下，在淬火面与轨顶面的交接处会产生坑洼，然而淬火端几乎没有出现磨耗，于是就形成鞍形形状的顶面。②垂直磨耗指的是钢轨轨面高度上的磨耗。然而出现钢轨的垂磨是很正常的，但是，随着列车不停的行驶碾压钢轨，磨耗量不断增加则垂磨也在增加。在曲线上，出现垂直磨耗是因为超高设置欠妥，里轨垂直磨耗表现为：轨头压溃、轨头压偏、宽度增加。③侧面磨耗，钢轨侧面磨耗是指钢轨侧面的磨耗。它是塑性变形磨耗，粘着磨耗和疲劳损伤的综合机制，最终形状似切削。侧面磨耗主要发生在小半径曲线的外股轨作用边，这是在小半径曲线上钢轨失效的主要原因之一。在许多小半径曲线上，轨道的使用寿命仅为半年左右。④波形磨耗是指出现在钢轨顶面形如波浪状的不规则磨耗，也叫波浪压溃。
二、钢轨病害的原因分析
（一）轨道几何参数对磨耗的影响
小曲线半径上往往由于轨道几何参数影响使得列车行驶不稳，钢轨受力不均，导致了磨耗的形成。具体表现为：
（1）轨底坡设置不合理。准确说来，轨底坡的设置直接影响钢轨顶面的顶坡，设置恰当的轨底坡能使列车车轮平稳通过曲线。比如本次设计研究的地区有的小半径曲线钢轨轨底坡的设置不能合理的将列车轮对和轨顶面接触，致使钢轨的顶面出现偏压，从而造成了钢轨的磨耗。
（2）超高设置不合理。在某些线路，超高设置欠妥，过大列车向内（发生垂磨），过小平衡不了向心力（发生侧磨），在这过程中钢轨与轮对不正常接触而出现偏载现象，造成了钢轨轨面的磨耗。
（二）曲线半径对磨耗影响
关于磨耗的出现往往是出现在小半径曲线上。曲线半径的大小影响列车车轮与钢轨的作用方式。半径小，行驶中的列车外股钢轨冲击力大，则内股钢轨有压溃，从而产生磨耗。根据我的调查和查看资料还有收集数据，我发现大约600米往下的钢轨都有磨耗，而且是半径小它的磨耗就越大。还有就是大半径的钢轨比小半径区段的钢轨更耐用。
（三）钢轨强度对磨耗影响
通过查找资料，上网浏览有关文献，从初代钢轨出现到现在使用的钢轨型号，钢轨的材质在不停地改变，继而强度也在不断的加强。伴随着科技发展，和铁路相关的技术逐步提高，列车的高速行驶和载重量的加大迫使原先的钢轨不能支持现在列车安全运营。因此我们要不断的提高其强度。
（四）钢轨坡度对磨耗影响
对于当曲线列车再次通过曲线轨道时，会产生一定的离心力，曲线轨道内外两侧的压力和磨损程度会有所不同。这主要是由于钢轨的不合理坡度和磨耗的急剧增加。如果坡度太大，列车将振动，然后施加在钢轨上的力不能均匀分散。如果坡度太小，当列车以更快的速度行驶时，脱轨事故很容易发生。可以结合现代列车重力和速度的研究和分析，对曲线轨道坡度合理设置。
三、钢轨磨耗的整治措施
（一） 现场焊补
（1）首先打磨。在进行焊补操作之前要先将钢轨需要焊的部位上的油污，铁锈除掉。仔细朝着纵向打磨，如有裂纹需将其磨掉，直到将需要焊的地方打磨的光洁，平缓。
（2）探伤。接上步打磨后，用磁粉探伤，探伤弄完后把磁粉去除。
（3）预热。在预热之前，要先用钢刷刷几下，将要焊部位上的杂物去除;在预热时，要使喷枪的火焰和需要焊补的部位保持8到10厘米，使其部位保持均匀升温;当我们看到材质呈亮黄时，则可以缩短距离，加快温度的升高;预热的温度为250～300度，用测温仪去测;
（4）喷敷保护层。它是为了在喷熔前防止其部位被氧化。此次作业喷敷厚度以0.2毫米最为合适。
（5）喷熔。到达这步操作后，还是先用钢刷在喷敷层刷几下，这样做的目的是将灰尘去掉，这点很重要，否则夹在里面的杂质会使工艺恶化，之后提温，距离起点20～25毫米，这样使母材和合金粉两者的膨胀数相近，为的是使其很快出现湿润（什么是湿润，就是当温度起来后，保护层上粉末呈膨胀状，出现暗红色，这就叫湿润），这样做是为下面边喷边熔做鋪垫。
（二）现场打磨
（1） 打磨形面的构造应遵守一个原则，在消除上述钢轨缺陷的初始形成条件上的基础上打磨出钢轨形面不改变或减少改变车辆的动力学性能及轮轨的接触力学性能，打磨出的形面要能同时预防上述缺限的发生，并且打磨的量尽量少。
（2）打磨过程中用电子平直仪或 1m 直尺和塞尺及测量点，掌握打磨进度。要求轨面光滑平顺，轨头形状与规格轨头原型相仿，确保打磨效果。对钢轨内侧、轨端肥边打磨掉后，应对其进行倒角。
（3）整治作业中和作业后，要体现综合养护要求，并配合打磨进行高低、水平整治。一周后进行复查，如发现轨面车轮碾压线不平与生锈现象，应重新打磨。
（4）撤离机械：打磨作业完毕后，关闭发动机将机械抬至限界以外，放置稳固。按危险源控制措施进行检查清理时进行检测。
（5）作业做完后要对作业质量要进行回检，清理线路上散落的工具、材料，并且清点，确保带出来的工具和带回来的工具、材料保持一致，保持线路整洁，达到放行列车条件。
参考文献
[1]何奎元，《铁路轨道与修理》[M]，北京，中国铁道出版社，2008.
[2]张进孝，《集通线减少曲线地段钢轨磨耗分析》[J]。内蒙古科技与经济， 2009（14）.
[3]张慧君，《铁能曲线钢轨磨耗及减缓措描能》[J]，《西部探矿工程》，2014（20）.
关键词：钢轨磨耗 成因 方法 措施
一、 病害特点
①鞍形磨耗都出现在钢轨的接头处。在钢轨淬火后，钢轨端头的相比于钢轨顶面的硬度大许多，那么在货物列车的来回碾压下，在淬火面与轨顶面的交接处会产生坑洼，然而淬火端几乎没有出现磨耗，于是就形成鞍形形状的顶面。②垂直磨耗指的是钢轨轨面高度上的磨耗。然而出现钢轨的垂磨是很正常的，但是，随着列车不停的行驶碾压钢轨，磨耗量不断增加则垂磨也在增加。在曲线上，出现垂直磨耗是因为超高设置欠妥，里轨垂直磨耗表现为：轨头压溃、轨头压偏、宽度增加。③侧面磨耗，钢轨侧面磨耗是指钢轨侧面的磨耗。它是塑性变形磨耗，粘着磨耗和疲劳损伤的综合机制，最终形状似切削。侧面磨耗主要发生在小半径曲线的外股轨作用边，这是在小半径曲线上钢轨失效的主要原因之一。在许多小半径曲线上，轨道的使用寿命仅为半年左右。④波形磨耗是指出现在钢轨顶面形如波浪状的不规则磨耗，也叫波浪压溃。
二、钢轨病害的原因分析
（一）轨道几何参数对磨耗的影响
小曲线半径上往往由于轨道几何参数影响使得列车行驶不稳，钢轨受力不均，导致了磨耗的形成。具体表现为：
（1）轨底坡设置不合理。准确说来，轨底坡的设置直接影响钢轨顶面的顶坡，设置恰当的轨底坡能使列车车轮平稳通过曲线。比如本次设计研究的地区有的小半径曲线钢轨轨底坡的设置不能合理的将列车轮对和轨顶面接触，致使钢轨的顶面出现偏压，从而造成了钢轨的磨耗。
（2）超高设置不合理。在某些线路，超高设置欠妥，过大列车向内（发生垂磨），过小平衡不了向心力（发生侧磨），在这过程中钢轨与轮对不正常接触而出现偏载现象，造成了钢轨轨面的磨耗。
（二）曲线半径对磨耗影响
关于磨耗的出现往往是出现在小半径曲线上。曲线半径的大小影响列车车轮与钢轨的作用方式。半径小，行驶中的列车外股钢轨冲击力大，则内股钢轨有压溃，从而产生磨耗。根据我的调查和查看资料还有收集数据，我发现大约600米往下的钢轨都有磨耗，而且是半径小它的磨耗就越大。还有就是大半径的钢轨比小半径区段的钢轨更耐用。
（三）钢轨强度对磨耗影响
通过查找资料，上网浏览有关文献，从初代钢轨出现到现在使用的钢轨型号，钢轨的材质在不停地改变，继而强度也在不断的加强。伴随着科技发展，和铁路相关的技术逐步提高，列车的高速行驶和载重量的加大迫使原先的钢轨不能支持现在列车安全运营。因此我们要不断的提高其强度。
（四）钢轨坡度对磨耗影响
对于当曲线列车再次通过曲线轨道时，会产生一定的离心力，曲线轨道内外两侧的压力和磨损程度会有所不同。这主要是由于钢轨的不合理坡度和磨耗的急剧增加。如果坡度太大，列车将振动，然后施加在钢轨上的力不能均匀分散。如果坡度太小，当列车以更快的速度行驶时，脱轨事故很容易发生。可以结合现代列车重力和速度的研究和分析，对曲线轨道坡度合理设置。
三、钢轨磨耗的整治措施
（一） 现场焊补
（1）首先打磨。在进行焊补操作之前要先将钢轨需要焊的部位上的油污，铁锈除掉。仔细朝着纵向打磨，如有裂纹需将其磨掉，直到将需要焊的地方打磨的光洁，平缓。
（2）探伤。接上步打磨后，用磁粉探伤，探伤弄完后把磁粉去除。
（3）预热。在预热之前，要先用钢刷刷几下，将要焊部位上的杂物去除;在预热时，要使喷枪的火焰和需要焊补的部位保持8到10厘米，使其部位保持均匀升温;当我们看到材质呈亮黄时，则可以缩短距离，加快温度的升高;预热的温度为250～300度，用测温仪去测;
（4）喷敷保护层。它是为了在喷熔前防止其部位被氧化。此次作业喷敷厚度以0.2毫米最为合适。
（5）喷熔。到达这步操作后，还是先用钢刷在喷敷层刷几下，这样做的目的是将灰尘去掉，这点很重要，否则夹在里面的杂质会使工艺恶化，之后提温，距离起点20～25毫米，这样使母材和合金粉两者的膨胀数相近，为的是使其很快出现湿润（什么是湿润，就是当温度起来后，保护层上粉末呈膨胀状，出现暗红色，这就叫湿润），这样做是为下面边喷边熔做鋪垫。
（二）现场打磨
（1） 打磨形面的构造应遵守一个原则，在消除上述钢轨缺陷的初始形成条件上的基础上打磨出钢轨形面不改变或减少改变车辆的动力学性能及轮轨的接触力学性能，打磨出的形面要能同时预防上述缺限的发生，并且打磨的量尽量少。
（2）打磨过程中用电子平直仪或 1m 直尺和塞尺及测量点，掌握打磨进度。要求轨面光滑平顺，轨头形状与规格轨头原型相仿，确保打磨效果。对钢轨内侧、轨端肥边打磨掉后，应对其进行倒角。
（3）整治作业中和作业后，要体现综合养护要求，并配合打磨进行高低、水平整治。一周后进行复查，如发现轨面车轮碾压线不平与生锈现象，应重新打磨。
（4）撤离机械：打磨作业完毕后，关闭发动机将机械抬至限界以外，放置稳固。按危险源控制措施进行检查清理时进行检测。
（5）作业做完后要对作业质量要进行回检，清理线路上散落的工具、材料，并且清点，确保带出来的工具和带回来的工具、材料保持一致，保持线路整洁，达到放行列车条件。
参考文献
[1]何奎元，《铁路轨道与修理》[M]，北京，中国铁道出版社，2008.
[2]张进孝，《集通线减少曲线地段钢轨磨耗分析》[J]。内蒙古科技与经济， 2009（14）.
[3]张慧君，《铁能曲线钢轨磨耗及减缓措描能》[J]，《西部探矿工程》，2014（20）.