2)波浪形磨耗
波浪形磨耗是指钢轨**面上出现的波浪状不均匀磨耗,实质上是波浪形压溃。波磨会引起很高的轮轨动力作用,加速机车车辆及轨道部件的损坏,增加养护维修费用;此外列车的剧烈振动,会使旅客不适,严重时还会威胁到行车安全;波磨也是噪音的来源。我国一些货运干线上,出现了严重的波磨。其发展速度比侧磨还快,成为换轨的主要原因。
波磨可以其波长分为短波(或称波纹)和长波(或称波浪)两种。波纹为波长约50~100mm,波幅0.1~0.4mm的周期性不平顺;长波为波长100mm以上,3000mm以下,波幅2mm以内的周期性不平顺。
波磨主要出现在重载运输线上,尤其是运煤运矿线上特别严重,在高速高客运线上也有不同程度的发生,城市地铁上也较普遍。列车速度较高的铁路上,主要发生波纹磨耗,且主要出现在直线和制动地段。在车速较低的重载运输线上主要发波浪磨耗,且一般出现在曲线地段。影响钢轨波磨发生发展的因素很多,涉及到钢轨材质、线路及机车辆条件等多个方面。**都在致力于钢轨波形磨耗成因理论研究。关于波磨成因的理论有数十种,大致可分为两类:动力类成因理论和非动力类成因理论。总的来说,动力作用是钢轨波磨形成的外因,钢轨材质性能是波磨的内因。事实上单靠某一方面的分析来概括钢轨波磨的所有成因是相当困难的,而必须把车辆和轨道作为一个系统,研究多种振动形成,从整体上进行多方面、多学科的研究,才能把握波磨成因的全貌。
打磨钢轨是现在较有效的消除波磨的措施。除此还有以下一些措施可以减缓波磨的发展:用连续焊接法消除钢轨接头,提高轨道的平顺性;改进钢轨材质采用高强耐磨钢轨,提高热处理工艺质量,消除钢轨残余应力;提高轨道质量,改善轨道弹性,并使纵横向弹性连续均匀;保持曲线方向圆顺,**高设置合理,外轨工作边涂油;轮轨系统应有足够的阻力等。
钢轨磨耗
钢轨磨耗主要是指小半径曲线上钢轨的侧面磨耗和波浪磨耗。至于垂直磨耗一般情况下是正常的,随着轴重和通过总重的增加而增大。轨道几何形位设置不当,会使垂直磨耗速率加快,这是要防止的,可通过调整轨道几何尺寸解决。
(1)侧面磨耗
侧面磨耗发生在小半径曲线的外股钢轨上,是现在曲线上伤损的主要类型之一。列车在曲线上运行时,轮轨的磨擦与滑动是造成外轨侧磨的根本原因。列车通过小半径曲线时,通常会出现轮轨两点接触的情况,这时发生的侧磨较大。侧磨的大小可用导身力与冲击角的乘积,即磨耗因子来表示。改善列车通过曲线的条件,如采用磨耗型车轮踏面,采用径向转向架等会降低侧磨的速率。
从工务角度来讲,应改善钢轨材质,采用耐磨轨,例如高硬稀土轨其耐磨性是普通轨的2倍左右,淬火轨为1倍以上。
加强养护维修,设置合适的轨距、外轨**高及轨底坡,增加线路的弹性,在钢轨侧面涂油等,都可以减小侧面磨耗的效果。
轨头工作边上圆角附近的剥离主要是由以下三个原因引起的: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。
轨头核伤是较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。轨头核伤产一的主要原因是轨头内部存在微小裂纹或缺陷(如非金属夹杂物及白点等),在重复动荷 载作用下,在钢轨走行面以下的轨头内部出现较为复杂的应力组合,使细不裂纹先是成核,然后向轨头四周发展,直到核伤周围的钢料不足以提供足够的抵抗,钢轨在毫元预兆的情况下猝然折断。所以钢轨内部材质的缺陷是形成核伤的内因,而外部荷载的作用是外因,促使核伤的发展。核伤的发展与运量、轴重及行车速度、线路平面状态有关。为确保行车的安全,对钢轨要定期探伤。
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。
国内
我国钢轨以每米大致重量的公斤数,可分为起重机轨(吊车轨)、重轨与轻轨三种:
①起重机轨分为 QU120,QU100,QU80,QU70四种,材质一般为锰钢,单重较大的是QU120可达118kg/m。
②重轨。按所用钢材钢种分为:普通含锰钢轨、含铜普碳钢钢轨、高硅含铜钢钢轨、铜轨、锰轨、硅轨等。主要有38、43、50kg 三种。此外还有用于少数线路上的45kg轨,已计划在运量大和车速高的线路上用的60kg轨。GB2585— 81规定了我国38~50kg/m钢轨的技术条件,其尺寸和代号等如表6—7—10所示。2007年我国颁布了新标准 GB 2585-2007,除38~50kg/m外,新增加了60kg/m的重轨和75kg/m的重机轨。
国内的火车轨道几乎全都生锈,为什么不用锈钢作为材料呢?
面对反复的高压和摩擦,虽然火车轨道表面生了锈,看起来很不美观,但这种高锰钢里面却是不受影响的,依然有强大的受耐力,**不会出现我们所想的那种情况。较起码自从我国铺设火车轨道以来,没有发生过因为轨道生锈老化而引发的事故。这也从侧面反应出高锰钢的坚韧性,以至于现在的轨道依然还在使用这种材料。相比之下,不锈钢却容易因为热胀冷缩而变形,根本不适合用于轨道建设。