TD型复合橡胶垫板在重载铁路上的应用
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ห้องสมุดไป่ตู้
1 000
3.5 2004.5 ～ 2006.10.25
5.0
T B60-10-17
五营 工区 75 kg m
Ⅲa
1 000
3.5 2005.7 ～ 2006.10.25
3.0
190 ×149 ×10 K 224 +560
变形小, 老化轻微,
6.7
82
129 无 裂 纹 , 无 压 溃 现
象 , 可继续使用
1)为了扩能改造的需要 , 重载铁路轨下垫板应制 订专用技术条件 。
收稿日期 :2006-12-04
(责任审编 王天威)
表 1 轨下垫板性能建议值
铁道部行业标准 TB T2626— 1995
72～ 82 ≥12.5 ≥250 ≥9.5(200 %)
5 恒定压缩永久变形 100 ℃, 24 h 压缩率 50 % %
≤30
6 阿克隆磨耗 (cm3 1.61 km) 7 工作电阻 Ψ
拉伸强度 MPa 8 热空气老化 100 ℃ , 72 h 后
3)插入 MK 胶结轨重焊的基本步骤 :①在线下制 作 ≥6.5 m 的 MK 胶结轨 。 ②利用天窗点插入 MK 胶
结轨 , 用铝热焊进行重焊 。
修回日期 :2006-12-10
(责任审编 王天威)
8 4
铁 道 建 筑
序号
项 目
1 邵尔 A 型硬度 度 2 拉伸强度 MPa 3 扯断伸长率 % 4 250 %定伸应力 MPa
变形 较大, 老 化 严
重, 可见 有多 条 裂
4.0
84
纹 , 1 3 表 面被 压 溃 ,
已失效 , 失 去继续 使
用价值
图 1 TD Ⅲ a-60-10 型垫板
由表 2 和照片分析观察可知 , TD Ⅲa-60-10 型垫板 虽经过两个冬夏 , 累计通过运量 500 Mt , 累计通过总重 670 Mt 的运用考验仍完好无损 , 静刚度 129 kN mm , 较 试铺前 75 kN mm 增加值为 54 kN mm , 平均 100 Mt 通 过总重静刚度增加 8.06 kN mm , 静刚度变化不大 , 在 有效的优良的控制范围内 。 运用考验表明 TD 型垫板 性能稳定 , 寿命长 。
2007 年第 3 期
铁 道 建 筑 Railway Engineering
83
文章编号 :1003-1995(2007)03-0083-03
TD 型复合橡胶垫板在重载铁路上的应用
杨振根1 , 朱德功2
(1.大秦铁路股份有限公司 茶坞工务段 , 北京 101402 ;2.青岛高科园泰达轨道垫板有限公司 , 山东 青岛 266032)
0 前言
某铁路是我国第一条重载运煤通道 , 于 1988 年开 通运营 , 原设计能力为年运量 100 Mt 。 2006 年实现年 运煤 250 Mt , 是 原设计能 力的 2.5 倍 , 创历史 最好水 平 , 由此某铁路从真正意义上跨入世界重载铁路运输 先进行列 。
重载铁路运输对轨道结构的破坏是非常严重的 , 有资料介绍 , 道床的破坏与通过总重成线性关系 , 而路 基的破坏则与通过总重的 2 ～ 4 次方成正比 。道床与 路基的破坏会造成钢轨断裂 , 混凝土枕裂损 , 道碴粉 化 , 道床板结 , 线路下沉 , 轨道不平顺而严重失控 , 由此 构成对运输生产的严重威胁 , 会造成巨大的经济损失 。
1 重载铁路轨下垫板技术条件
1995 年修订的铁道部行业标准 TB T2626 —1995 , 在当时适应于客运列车速度 120 km h , 货车轴重 210 kN , 牵引重量50 000 kN的货物列车 。10 年后的今天 , 我国铁路取得了快速惊人的发展 , 主要干线客运列车 提速到 200 km h , 货车轴重提高到 250 kN(C76 、C80), 某铁路开行 2 万 t 列车 , 年运量达 250 Mt 。 由于重载 铁路运输的实际和发展的需要 , 须要制订我国重载铁 路轨下垫板专用技术条件 , 现将重载铁路轨下垫板物 理机械性能建议值列于表 1 。
2)重载铁路(正线)轨下垫板静刚度设计为 65 ～ 80 kN mm , 这项指标的下限值较 TB T2626 —1995 标准 下限值要高些 。 这是因为 :①重载铁路轨道的稳定性 要比普通铁路要求高 , 这样可提高运输车辆运行的安 全性 ;②过小的静刚度值可能引起较多的扣件松脱 , 这 样对安全和维修都不利 。
8)TD 型垫板寿命是 TB 型的 2 ～ 3 倍 。 9)TD 型垫板的性价比和寿价比高 。
5 运用考验的主要结果
2006 年 10 月 25 日 , 茶坞工务段会同青岛高科园 泰达轨道垫板有限公司在五营 工区随机抽取 TD 型
2007 年第 3 期
TD 型复合橡胶垫板在重载铁路上的应用
及 TB 型垫板各 5 片 , 通过观察分析及检验结果列于 表 2 , 运用考验的样品见图 1 、图 2 。
3 轨下垫板的强度和静刚度设计
1)TD Ⅲa-60-10 和 TB60-10-17 型垫板的外形尺寸 是基本一致的(190 mm ×149 mm ×10 mm), 是可互换 使用的 。但由于结构的不同 , 其承压面积计算方法和 计算结果也会有所不同 。 经计算 , TD Ⅲa-60-10 型垫板
轨打磨除锈 、除胶 。 ④换轨 , 换轨端绝缘片 。 ⑤其余步 骤与直接重做的步骤基本相同 。
85
表 2 垫板检验结果
垫板型号 及规格 mm
所属区段
曲线半径 坡度
轨型 枕型
m (‰)
使用时间
累计通过 累计通过 硬度 静刚度 运量 100 Mt 总量 100 Mt 邵 A (kN mm)
观察结果
TD Ⅲ a-60-10 五营 工区
190 ×149 ×10 K 224 +585 75 kg m Ⅲ a
高了 19.25 %, 降低了垫板压溃损坏的机率 。 5)橡胶的耐磨耗性提高 33 %以上 , 可有效地提高
垫板的抗磨寿命 。 6)TD 型垫板的垂向自振频率较 TB 型垫板下降了
28 %以上 , 对轨下结构物起破坏作用较大的低频振动 有较好的减振作用 。
7)TD 型垫板具有较好的动态特性 。在 5 Hz 条件 下 , 动静刚度 比 <1.4 , 阻尼值 >300 kN·s mm , 在 400 万次疲劳试验后 , 静刚度最大变化率 <±20 %, 而且 任何部位均未发生任何裂纹 。
由表 1 可知 , 重载铁路轨下垫板的物理机械性能
建议 值较 TB T2626 —1995 标 准在 强伸 性能 、耐 磨性 能 、老化性能 、工作电阻等指标均有较大幅度的提升并 具有优良的动态特性 , 因此能更加适应重载铁路运输 生产的需要 。
2 重载铁路轨道结构弹性
由于扩能的需要 , 某铁路正在进行技术改造 , 例如 用 Ⅲ型枕更换 Ⅱ型枕 , 用 75 kg m 钢轨代替 60 kg m 钢 轨 , 这些措施是完全必要的 , 因为它能增加轨道结构强 度和提高轨道稳定性 , 承受越来越大轮轨力以降低对 轨道结构的破坏 , 但与此同时 , 轨道结构刚度却也增大 了 。在其它条件相同情况下 , 当采用 75 kg m 钢轨时 , 钢轨的垂向抗弯刚度比 60 kg m 增加了 39.5 %;轨道 的整体刚度增加了 8.6 %。换句话说 , 采用 75 kg m 钢 轨后 , 轨道的弹性下降了 8.6 %。由于轨道整体弹性的 下降 , 又会反过来促使轨道结构破坏的加速 。 因此 , 在 采用 75 kg m 钢轨更换 60 kg m 钢轨同时 , 应更换高强 度 、高弹性 、性能稳定 、寿命长的轨下垫板以弥补本来 就不足的轨道弹性 。
扯断伸长率 % 9 脆性温度 ℃ 10 静刚度(20 ～ 80 kN)(kN mm) 11 动静刚度比(5 Hz) 12 阻尼值(5 Hz)(kN·s mm) 13 400 万次疲劳试验(5 Hz)静刚度变化率 %
≤0.6 ≥106 ≥10 ≥150 -50 55～ 80
March , 2007
重载铁路建议值 (泰达公司企业标准)
摘要 :某铁路为适应扩能的需要 , 正在进行全面的技术改造 , 在采用 Ⅲ型枕及 75 kg m 钢轨后 , 轨道的弹 性就更显不足了 。通过运用考验及观察分析表明 ,TD 型复合橡胶垫板对于重载铁路有较好的适应性 。 关键词 :重载铁路 技术条件 轨道刚度 中图分类号 :U213.5+32 文献标识码 :B
4 TD 型复合橡胶垫板的主要特点
TD 型复合 橡胶 垫板 的 研究 开 发始 于 10 年 前 。 2001 年 11 月 , TD 型复合 橡胶垫板通过了专 家评审 。 专家评审认为 , TD 型复合橡胶垫板的研发是一项开创 性的研究工作 , 它适应了当前我国铁路为列车提速 、货 运重载和发展高速铁路而优化轨道结构的紧迫需要 , 是一项有很高实用价值和有很好后续开发前景的高科 技专利产品 。自 2000 年 6 月 , 在胶济线 K34 处试验段 首先试铺 , 2004 年又转铺到胶济线电气化改造 Ⅲa 型 枕上 , 至今已有 6 年多的运用考验时间了 , 运用考验证 明效果良好 。TD 型复合橡胶垫板的主要特性如下 : 1)采用串联复合减振结构 , 竖向具有二次滤波特
6 小结
图 2 TB60-10-17 型垫板
2)采用 Ⅲ型枕和 75 kg m 钢轨可强化轨道结构强 度 , 但也降低了轨道弹性 , 为保持和提高轨道结构的弹 性 , 应采用高弹性 、高强度 、减振性能好的轨下垫板产 品。 3)TD 型复合橡胶垫板通过 500 Mt 运量 、700 Mt 通 过总重的运用考验 , 表明其变形小 , 老化轻微 , 未产生 裂纹和压溃 , 静刚度变化不大 , 性能稳定可靠 , 使用寿 命长 , 能适应重载铁路扩能的需要 , 建议在某铁路及其 它重载铁路上推广使用 。
67 ～ 77 ≥14.5 ≥300 ≥11.5
≤30
≤0.4 ≥3 ×108
≥11 ≥170 -50 65 ～ 80 ≤1.4 ≥300 ≤±20
试验方法
GB531 GB528 GB528 GB528 GB T7759 附录 A GB1689 附录 B
GB3512
GB1682
的承压面积较 TB60-10-17 型增大了 23.7 %;其压应力 下降了 19.25 %。这对于重载铁路主要以压溃为破坏 形式的轨下垫板来说具有重要意义 。
性 , 横向 、纵向剪切阻尼增加 , 三维减振性能好 。 2)采用抛物线形槽及加大 r 设计 , 使垫板的变形
更加均匀 , 减少应力集中 , 提高疲劳寿命 。 3)由于在垫板的中央复合了金属隔板 , 热传导性
能好 , 降低了热集中 , 提高垫板的热老化寿命 。 4)橡胶的拉伸强度提高 16 %;垫板的压缩强度提
1 000
3.5 2004.5 ～ 2006.10.25
5.0
T B60-10-17
五营 工区 75 kg m
Ⅲa
1 000
3.5 2005.7 ～ 2006.10.25
3.0
190 ×149 ×10 K 224 +560
变形小, 老化轻微,
6.7
82
129 无 裂 纹 , 无 压 溃 现
象 , 可继续使用
1)为了扩能改造的需要 , 重载铁路轨下垫板应制 订专用技术条件 。
收稿日期 :2006-12-04
(责任审编 王天威)
表 1 轨下垫板性能建议值
铁道部行业标准 TB T2626— 1995
72～ 82 ≥12.5 ≥250 ≥9.5(200 %)
5 恒定压缩永久变形 100 ℃, 24 h 压缩率 50 % %
≤30
6 阿克隆磨耗 (cm3 1.61 km) 7 工作电阻 Ψ
拉伸强度 MPa 8 热空气老化 100 ℃ , 72 h 后
3)插入 MK 胶结轨重焊的基本步骤 :①在线下制 作 ≥6.5 m 的 MK 胶结轨 。 ②利用天窗点插入 MK 胶
结轨 , 用铝热焊进行重焊 。
修回日期 :2006-12-10
(责任审编 王天威)
8 4
铁 道 建 筑
序号
项 目
1 邵尔 A 型硬度 度 2 拉伸强度 MPa 3 扯断伸长率 % 4 250 %定伸应力 MPa
变形 较大, 老 化 严
重, 可见 有多 条 裂
4.0
84
纹 , 1 3 表 面被 压 溃 ,
已失效 , 失 去继续 使
用价值
图 1 TD Ⅲ a-60-10 型垫板
由表 2 和照片分析观察可知 , TD Ⅲa-60-10 型垫板 虽经过两个冬夏 , 累计通过运量 500 Mt , 累计通过总重 670 Mt 的运用考验仍完好无损 , 静刚度 129 kN mm , 较 试铺前 75 kN mm 增加值为 54 kN mm , 平均 100 Mt 通 过总重静刚度增加 8.06 kN mm , 静刚度变化不大 , 在 有效的优良的控制范围内 。 运用考验表明 TD 型垫板 性能稳定 , 寿命长 。
2007 年第 3 期
铁 道 建 筑 Railway Engineering
83
文章编号 :1003-1995(2007)03-0083-03
TD 型复合橡胶垫板在重载铁路上的应用
杨振根1 , 朱德功2
(1.大秦铁路股份有限公司 茶坞工务段 , 北京 101402 ;2.青岛高科园泰达轨道垫板有限公司 , 山东 青岛 266032)
0 前言
某铁路是我国第一条重载运煤通道 , 于 1988 年开 通运营 , 原设计能力为年运量 100 Mt 。 2006 年实现年 运煤 250 Mt , 是 原设计能 力的 2.5 倍 , 创历史 最好水 平 , 由此某铁路从真正意义上跨入世界重载铁路运输 先进行列 。
重载铁路运输对轨道结构的破坏是非常严重的 , 有资料介绍 , 道床的破坏与通过总重成线性关系 , 而路 基的破坏则与通过总重的 2 ～ 4 次方成正比 。道床与 路基的破坏会造成钢轨断裂 , 混凝土枕裂损 , 道碴粉 化 , 道床板结 , 线路下沉 , 轨道不平顺而严重失控 , 由此 构成对运输生产的严重威胁 , 会造成巨大的经济损失 。
1 重载铁路轨下垫板技术条件
1995 年修订的铁道部行业标准 TB T2626 —1995 , 在当时适应于客运列车速度 120 km h , 货车轴重 210 kN , 牵引重量50 000 kN的货物列车 。10 年后的今天 , 我国铁路取得了快速惊人的发展 , 主要干线客运列车 提速到 200 km h , 货车轴重提高到 250 kN(C76 、C80), 某铁路开行 2 万 t 列车 , 年运量达 250 Mt 。 由于重载 铁路运输的实际和发展的需要 , 须要制订我国重载铁 路轨下垫板专用技术条件 , 现将重载铁路轨下垫板物 理机械性能建议值列于表 1 。
2)重载铁路(正线)轨下垫板静刚度设计为 65 ～ 80 kN mm , 这项指标的下限值较 TB T2626 —1995 标准 下限值要高些 。 这是因为 :①重载铁路轨道的稳定性 要比普通铁路要求高 , 这样可提高运输车辆运行的安 全性 ;②过小的静刚度值可能引起较多的扣件松脱 , 这 样对安全和维修都不利 。
8)TD 型垫板寿命是 TB 型的 2 ～ 3 倍 。 9)TD 型垫板的性价比和寿价比高 。
5 运用考验的主要结果
2006 年 10 月 25 日 , 茶坞工务段会同青岛高科园 泰达轨道垫板有限公司在五营 工区随机抽取 TD 型
2007 年第 3 期
TD 型复合橡胶垫板在重载铁路上的应用
及 TB 型垫板各 5 片 , 通过观察分析及检验结果列于 表 2 , 运用考验的样品见图 1 、图 2 。
3 轨下垫板的强度和静刚度设计
1)TD Ⅲa-60-10 和 TB60-10-17 型垫板的外形尺寸 是基本一致的(190 mm ×149 mm ×10 mm), 是可互换 使用的 。但由于结构的不同 , 其承压面积计算方法和 计算结果也会有所不同 。 经计算 , TD Ⅲa-60-10 型垫板
轨打磨除锈 、除胶 。 ④换轨 , 换轨端绝缘片 。 ⑤其余步 骤与直接重做的步骤基本相同 。
85
表 2 垫板检验结果
垫板型号 及规格 mm
所属区段
曲线半径 坡度
轨型 枕型
m (‰)
使用时间
累计通过 累计通过 硬度 静刚度 运量 100 Mt 总量 100 Mt 邵 A (kN mm)
观察结果
TD Ⅲ a-60-10 五营 工区
190 ×149 ×10 K 224 +585 75 kg m Ⅲ a
高了 19.25 %, 降低了垫板压溃损坏的机率 。 5)橡胶的耐磨耗性提高 33 %以上 , 可有效地提高
垫板的抗磨寿命 。 6)TD 型垫板的垂向自振频率较 TB 型垫板下降了
28 %以上 , 对轨下结构物起破坏作用较大的低频振动 有较好的减振作用 。
7)TD 型垫板具有较好的动态特性 。在 5 Hz 条件 下 , 动静刚度 比 <1.4 , 阻尼值 >300 kN·s mm , 在 400 万次疲劳试验后 , 静刚度最大变化率 <±20 %, 而且 任何部位均未发生任何裂纹 。
由表 1 可知 , 重载铁路轨下垫板的物理机械性能
建议 值较 TB T2626 —1995 标 准在 强伸 性能 、耐 磨性 能 、老化性能 、工作电阻等指标均有较大幅度的提升并 具有优良的动态特性 , 因此能更加适应重载铁路运输 生产的需要 。
2 重载铁路轨道结构弹性
由于扩能的需要 , 某铁路正在进行技术改造 , 例如 用 Ⅲ型枕更换 Ⅱ型枕 , 用 75 kg m 钢轨代替 60 kg m 钢 轨 , 这些措施是完全必要的 , 因为它能增加轨道结构强 度和提高轨道稳定性 , 承受越来越大轮轨力以降低对 轨道结构的破坏 , 但与此同时 , 轨道结构刚度却也增大 了 。在其它条件相同情况下 , 当采用 75 kg m 钢轨时 , 钢轨的垂向抗弯刚度比 60 kg m 增加了 39.5 %;轨道 的整体刚度增加了 8.6 %。换句话说 , 采用 75 kg m 钢 轨后 , 轨道的弹性下降了 8.6 %。由于轨道整体弹性的 下降 , 又会反过来促使轨道结构破坏的加速 。 因此 , 在 采用 75 kg m 钢轨更换 60 kg m 钢轨同时 , 应更换高强 度 、高弹性 、性能稳定 、寿命长的轨下垫板以弥补本来 就不足的轨道弹性 。
扯断伸长率 % 9 脆性温度 ℃ 10 静刚度(20 ～ 80 kN)(kN mm) 11 动静刚度比(5 Hz) 12 阻尼值(5 Hz)(kN·s mm) 13 400 万次疲劳试验(5 Hz)静刚度变化率 %
≤0.6 ≥106 ≥10 ≥150 -50 55～ 80
March , 2007
重载铁路建议值 (泰达公司企业标准)
摘要 :某铁路为适应扩能的需要 , 正在进行全面的技术改造 , 在采用 Ⅲ型枕及 75 kg m 钢轨后 , 轨道的弹 性就更显不足了 。通过运用考验及观察分析表明 ,TD 型复合橡胶垫板对于重载铁路有较好的适应性 。 关键词 :重载铁路 技术条件 轨道刚度 中图分类号 :U213.5+32 文献标识码 :B
4 TD 型复合橡胶垫板的主要特点
TD 型复合 橡胶 垫板 的 研究 开 发始 于 10 年 前 。 2001 年 11 月 , TD 型复合 橡胶垫板通过了专 家评审 。 专家评审认为 , TD 型复合橡胶垫板的研发是一项开创 性的研究工作 , 它适应了当前我国铁路为列车提速 、货 运重载和发展高速铁路而优化轨道结构的紧迫需要 , 是一项有很高实用价值和有很好后续开发前景的高科 技专利产品 。自 2000 年 6 月 , 在胶济线 K34 处试验段 首先试铺 , 2004 年又转铺到胶济线电气化改造 Ⅲa 型 枕上 , 至今已有 6 年多的运用考验时间了 , 运用考验证 明效果良好 。TD 型复合橡胶垫板的主要特性如下 : 1)采用串联复合减振结构 , 竖向具有二次滤波特
6 小结
图 2 TB60-10-17 型垫板
2)采用 Ⅲ型枕和 75 kg m 钢轨可强化轨道结构强 度 , 但也降低了轨道弹性 , 为保持和提高轨道结构的弹 性 , 应采用高弹性 、高强度 、减振性能好的轨下垫板产 品。 3)TD 型复合橡胶垫板通过 500 Mt 运量 、700 Mt 通 过总重的运用考验 , 表明其变形小 , 老化轻微 , 未产生 裂纹和压溃 , 静刚度变化不大 , 性能稳定可靠 , 使用寿 命长 , 能适应重载铁路扩能的需要 , 建议在某铁路及其 它重载铁路上推广使用 。
67 ～ 77 ≥14.5 ≥300 ≥11.5
≤30
≤0.4 ≥3 ×108
≥11 ≥170 -50 65 ～ 80 ≤1.4 ≥300 ≤±20
试验方法
GB531 GB528 GB528 GB528 GB T7759 附录 A GB1689 附录 B
GB3512
GB1682
的承压面积较 TB60-10-17 型增大了 23.7 %;其压应力 下降了 19.25 %。这对于重载铁路主要以压溃为破坏 形式的轨下垫板来说具有重要意义 。
性 , 横向 、纵向剪切阻尼增加 , 三维减振性能好 。 2)采用抛物线形槽及加大 r 设计 , 使垫板的变形
更加均匀 , 减少应力集中 , 提高疲劳寿命 。 3)由于在垫板的中央复合了金属隔板 , 热传导性
能好 , 降低了热集中 , 提高垫板的热老化寿命 。 4)橡胶的拉伸强度提高 16 %;垫板的压缩强度提