有砟轨道结构知识课件

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钢轨磨耗
1.3.1 钢轨伤损Rail failure
contact fatigue of rail 钢轨接触疲劳伤损钢轨接 触疲劳伤损过程三阶段
钢轨踏面外形改变：焊缝处鞍型磨损等踏面不平顺 轨头表面金属破坏：冷作硬化——微裂纹 轨头接触疲劳形成：
金属疲劳强度不足
重载车轮反复作用
剪应力 超限
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。 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。
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It can be divided into three categories according to the grinding purpose and depth 根据打磨目的及磨削量，可分为三类：
Clean the rail and control the shape of sundries 净化轨 钢，控制杂物形态
Quenching to improve the mechanical properties of rail 淬火，改进轨钢力学性质 Reform the old rail reuse system and use the rail properly 改革旧轨再用制度，合理使用钢轨 Rail grinding 钢轨打磨 Lay the rail according to its material 按轨钢材质分类铺 轨
有 砟 轨 道 结 构
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一、轨道的结构组成 the composition of track structure
Rail
fastener, sleeper, track bed, lower foundation
钢轨、扣件、轨枕、道床、下部基础
传统轨道结构的组成（*） 钢轨、轨枕、道床、道岔、联结零件及轨道加强设备
Rail alloying 钢轨合金化
加入合金元素Si、Mn、Cr，钢轨整体强化，表面硬度均匀，可焊性好
The rail heat treatment 钢轨热处理
钢轨接头冲击力大，轨端30-70mm范围进行轨顶淬火处理，提高抗磨能力 全长淬火：电感应加热加速奥氏体向珠光体转变，提高强度和韧性
combine heat treatment with alloying 热处理与合金化结合
Maintenance grinding 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，打磨周期长。
1.1钢轨功能、类型及断面 Function ,type and section
钢轨基本要求(the basic requirements of rail)
强度
刚度
( strength )
( stiffness )
硬度
韧性
( hardness )
( toughness )
可焊性 ( weldability ) 经济性 (economics)
Damages 危害：突然折断，影响行车
Prevent methods 预防方式：定期探伤 regular inspection
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钢轨核伤
1.3.1钢轨伤损 Rail failure
Methods to slow down the contact fatigue of rail head 减缓轨头接触疲劳措施
1.1钢轨功能、类型及断面 Function ,type and section
钢轨断面 rail section
工字型——最佳抗弯性能
轨头轮轨接触部位： 压力大——抗压溃、 耐磨（大而厚） 磨耗均匀——宽、与 车轮踏面配合具有不 同半径组合 轨腰： 承载能力——足够厚 抗弯能力——足够高 连接要求——侧曲线 钢轨断面的四个主要参数：H、B、 b、t 为保证稳定H:B=1.15-1.2 11 为保证轧制冷却均匀，要求各部比例合理 轨底： 稳定——足够宽、厚
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1.3.1 钢轨伤损 Rail failure
Rail wear 钢轨磨耗
主要指小半径曲线钢轨的侧磨和波形磨耗
垂直磨耗存在于所有线路，也是直线和大曲线轨道上 的主要磨耗型式，随轴重和总重增加而增大，几何形 位设置不当将加快垂直磨耗
Side wear 侧面磨耗：轮轨摩擦与滑动为根本原因
（两点接触）
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1.3.1钢轨伤损 Rail failure
钢轨折断 brittle fractures of rail
钢轨全截面至少断成两部分
裂缝已经贯通整个轨头截面或轨底截面
钢轨顶面上有长大于50（30）mm、深大于10（5）mm的掉块
钢轨折断直接威胁行车安全，应及时更换
钢轨裂纹是指除钢轨折断之外，钢轨部分材料发生分 离，形成裂纹。 钢轨伤损种类很多，常见的有钢轨磨耗、接触疲劳伤 损、剥离及轨头核伤、轨腰螺栓孔裂纹等。
1.3钢轨伤损及合理使用 Rail failure and fair use of the tail
（一）rail failure 钢轨伤损
钢轨在使用过程中，发生折断、裂纹及其它影响 和限制钢轨使用性能的伤损
钢轨伤损分类：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
手砂轮机、平型砂轮机、碗型砂轮机 打磨深度不大于0.5mm，顺坡长度宜大于1m
焊修：不均匀磨耗、掉块、擦伤等伤损深度接近或大于1mm， 应进行焊修 30
氧——乙炔、电弧、氧——乙炔焰金属粉末喷焊
1.3.2 钢轨的合理使用 the proper use of rail
3.Rail grinding 钢轨打磨
塑性区 域形成
滑移累 积聚集
疲劳裂 纹形成
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1.3.1钢轨伤损Rail failure
Rail stripping剥离
Causes 产生原因
夹杂物或接触剪应力引起纵向疲劳裂纹 导向轮在外轨引起的剪应力交变循环引起疲劳裂纹 车轮及轨道维修不良加速剥离发展
Damages 危害
缺口区应力集中 影响轨道平顺性，造成动力冲击，又加速缺口区裂纹的产生 和发展 阻碍金属塑性变形的发展，降低塑性指标 23
C含量提高，抗拉强度、耐磨性及硬度提高，冲击韧性降低
Mn提高强度和韧性，去除氧化铁和硫，高锰钢抗磨性好
Si与氧化合，去除气泡增加密度，提高Si含量提高耐磨性 P使钢轨具有冷脆性 S不溶于与Fe，以硫化铁型式存在，热脆性
1.2 钢轨的材质及机械性能 the material and mechanical performance of rail 钢轨钢的物理力学性能包括强度极限、屈服极限、 疲劳极限、伸长率、断面收缩率、冲击韧性及硬度 等 Physical and mechanical properties of rail steel includ strength
木枕道岔
混凝土枕道岔 7
第一节 钢轨(Rail)
Function and basic requirements 一、钢轨的功能及基本要求 （一）钢轨功能、类型及断面
支承和引导机车车辆的车轮 承受车轮传来的力并传递到轨枕上 为车轮滚动提供连续、平顺和阻力最小的表 面
功能：导向、承重、传力、导电 兼供轨道电路之用
磨耗因子：导向力与轮轨冲击角乘积 改善列车曲线通过条件：磨耗型踏面、径向转向架 改善钢轨材质，提高耐磨性 17 加强养护：合理轨距、超高、轨底破、增加弹性、涂油
1.3.1钢轨伤损Rail failure
Rail wear 钢轨磨耗
Corrugations 波形磨耗：钢轨顶面上出现的波状不均 匀磨耗或压溃
波磨导致轮轨动力作用加剧，加速车辆及轨道部件损坏，影 响运行舒适性，较大噪声 按波长分：短波（波纹）和长波（波浪）
波纹：波长50-100mm,波幅0.1-0.4mm(高速直线和制动地段) 波浪：波长100-3000mm，波幅2mm（重载曲线地段）
打磨 无缝线路 高强耐磨轨，提高热处理工艺，消除残余应力 加强养护：合理弹性、曲线圆顺、超高 18 轮轨系统足够的阻尼
剥离、掉块、擦伤
1.3.1 钢轨伤损Rail failure
轨头核伤
Causes 产生原因
内因：钢轨材质缺陷 外因：轮载反复作用 产生机理：轨头内部的微小裂纹或缺陷，在重复动载作用下， 在钢轨走行面一下的轨头内出现复杂的应力组合，使微小 裂纹成核，然后向轨头四周发展，直至核伤周围的钢料不 足提供足够的抵抗，突然折断。
1.3.2 钢轨的合理使用 the proper use of rail
钢轨发展方向：重型化、强韧化和纯净化
the heavy duty, strengthening, purification
合理使用钢轨 intelligent usewenku.baidu.com
应根据钢轨综合经济效益分析，确定钢轨 合理的使用周期，实行钢轨分级使用制度， 并积极做好旧轨整修工作
钢轨
Ⅲ型扣件
Ⅲ型 轨枕
碎石道床
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传统轨道结构的组成（*） 钢轨、轨枕、道床、道岔、联结零件及轨道加强设备 碎石道床 钢轨 道钉扣件 木枕 防爬器 轨排 石撑 5
传统轨道结构的组成（*） 钢轨、轨枕、道床、道岔、联结零件及轨道加强设备 防脱 护轨 拉杆
拉杆
木枕线路加强
混凝土枕线路加强 6
传统轨道结构的组成（*） 钢轨、轨枕、道床、道岔、联结零件及轨道加强设备
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1.3.2 钢轨的合理使用proper use of rail
1.Using the rail by classification 钢轨 的分级使用
钢轨分级使用
钢轨的二次或多次使用
阶梯式钢轨设备运营制度
承载能力与运量匹配
旧轨整修：综合整形轨、一般整修轨和焊接再用长轨 条
钢轨在一次使用中的合理倒换使用
钢轨波磨
1.3.1钢轨伤损Rail failure
Allowable limitation of rail wear 钢轨磨耗的允许限度：
Rail wear 钢轨磨耗
strength condition + structural condition
强度条件+构造条件
钢轨具有足够的强度和抗弯刚度 保证最不利情况下轮缘不碰撞接头夹板 波磨钢轨不至于引起轨道部件伤损及养护维修工作量的机组 增加 轻伤、重伤
1.1钢轨功能、类型及断面 Function ,type and section
钢轨断面 Rail cross section
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1.2 钢轨的材质及机械性能
the material and mechanical performance of rail
钢轨的材质和机械性能取决于化学成分(chemical constituents)、金属组织(matel structure)及热处 理工艺(heat treatment process) 钢轨钢化学成分：Fe、C、Mn、Si、P、S
limit b, yield limit s, fatigue limit r, elongation shrinkage , impact toughness h and hardness. 5, section
钢轨重型化、强韧化、纯净化
The strengthening technology of rail 钢轨强化技术
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1.1钢轨功能、类型及断面 Function ,type and section
Rail type 钢轨类型
以每米大致质量kg数表示
75、60、50、43
另外钢轨按厂制钢轨长度的不同可分为：标准轨和缩短 轨
100m定长钢轨
按材质的不同可分为：碳素轨、合金轨、热处理轨 按强度的不同可分为五级：850、900、1000、1200、 1300MPa 按货源可分为：国产轨、进口轨、试验轨 10
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曲线内外轨、直曲轨倒换使用
1.3.2 钢轨的合理使用 the proper use of rail
2. Rail maintenance technology钢轨整修技术
轨端不均匀磨耗和掉块、擦伤是主要伤损形式之一，影响各 轨道部件使用寿命。钢轨表面伤损整修工作包括磨修和焊 修 磨修：采用砂轮打磨机消除接头表面不均匀磨耗和焊补掉块、 剥落等缺陷后的打磨顺平