[发明专利]一种钢轨打磨方法在审

专利信息
申请号: 201810381908.X 申请日: 2018-04-26
公开(公告)号: CN108625237A 公开(公告)日: 2018-10-09
发明(设计)人: 周宇;黄旭炜;张聪聪;韩延彬;木东升 申请(专利权)人: 同济大学
主分类号: E01B31/17 分类号: E01B31/17
代理公司: 上海科盛知识产权代理有限公司 31225 代理人: 叶敏华
地址: 200092 *** 国省代码: 上海;31
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摘要:
搜索关键词: 钢轨 钢轨打磨 磨耗率 钢轨裂纹 打磨 钢轨磨耗 钢轨使用 金属磨耗 裂纹扩展 裂纹理论 疲劳裂纹 使用寿命 自然磨耗 打磨量 平衡点 有效地 轮轨 总重 养护 捕捉 维修 平衡 时机 保证
【说明书】:

发明涉及一种钢轨打磨方法,包括以下步骤:S1:确定不同通过总重时的钢轨裂纹的理论深度;S2:根据步骤S1获取的钢轨的裂纹理论深度,结合打磨周期及钢轨的磨耗率,获取最佳磨耗率;S3:依据获取的最佳磨耗率对钢轨进行打磨。与现有技术相比,本发明根据钢轨磨耗和疲劳裂纹情况,设计合理的钢轨打磨参数,即打磨周期和打磨量,在某一时期“捕捉”到裂纹的发展,从而平衡钢轨裂纹和磨耗,该平衡点就是最佳磨耗率,即在裂纹扩展的适当时机,将钢轨打磨和轮轨自然磨耗合理结合,以最小的钢轨金属磨耗量来达到消除钢轨裂纹,从而能够有效地延长钢轨的使用寿命,降低钢轨的维修养护成本,保证钢轨使用的安全性。

技术领域

本发明涉及钢轨养护技术领域,尤其是涉及一种钢轨打磨方法。

背景技术

钢轨表面滚动接触疲劳裂纹和磨耗是影响铁路和城市轨道交通钢轨寿命的常见病害,轻则影响钢轨探伤、轮轨运行状态,重则减少钢轨使用寿命、增加养护维修成本,甚至引起断轨。这些钢轨伤损,除了与材质有关外,主要是受不良轮轨关系的影响。

为延缓钢轨滚动接触疲劳伤损和磨耗的发展、延长钢轨使用寿命,必须采用现代化的钢轨养护手段来实现。目前,世界各国的铁路和城市轨道交通都将钢轨打磨/铣磨技术作为缓解钢轨滚动接触疲劳和磨耗问题的主要手段。无论是钢轨打磨还是铣磨,其目的都是清除钢轨表面已经发生疲劳裂纹的金属层,阻断微裂纹向钢轨深处发展,恢复与车轮型面能良好匹配、得到应力较小的钢轨型面,从而达到延长钢轨使用寿命周期、减少养护和管理成本的目的。

在钢轨打磨/铣磨技术的应用中,存在多种打磨策略,包括:(1)新轨预打磨,即在新线钢轨铺设后对新铺钢轨进行打磨,在于消除钢轨生产及运输过程中产生的原始不平顺、钢轨头部表面脱碳层、钢轨头部表面残余应力层,并尽量减小钢轨头部表面的原始粗糙度,从而修正钢轨初始不平顺,延迟钢轨疲劳的发生时间;(2)预防性打磨,即在钢轨使用期内,在轨面裂纹萌生阶段、尚未扩展之前,对钢轨进行经常性的、快速的、少打磨量的打磨操作,以消除萌生裂纹、维持一个优化的钢轨外形断面,改善轮轨接触关系,最大限度地预防钢轨表面疲劳裂纹的出现;(3)修理性打磨,即当钢轨伤损超过一定限度后,实施打磨作业,以消除钢轨的各种缺陷为重点,采用大打磨量,恢复钢轨外形断面的打磨形式。

钢轨打磨/铣磨技术中的主要技术参数,包括钢轨打磨量(铣磨中称为钢轨切削量)和钢轨打磨(铣磨)周期,会影响打磨遍数、打磨设备作业速度等。为科学使用打磨设备、有效延长钢轨使用寿命,必须根据典型线路下钢轨滚动接触疲劳裂纹和磨耗的发展规律设计合理的钢轨打磨/铣磨作业技术参数。

现场观察发现,钢轨疲劳裂纹和磨耗的发展是同时存在的两种损伤形式,两者此消彼长、相互影响。对小半径曲线钢轨的跟踪观察证实,钢轨在上道初期就很快出现表面疲劳裂纹,并发展成剥离掉块,随着通过总重的累积,轮轨磨耗逐渐增加,则表面疲劳裂纹不再迅速增加,而呈一种相对“稳定”的状态,直至最后,钢轨因严重侧磨而下道。

这说明钢轨疲劳裂纹扩展和磨耗发展之间有相互影响的机制,当钢轨磨耗速率较大时,表面疲劳裂纹还未来得及发展成形或密布于表面就被磨耗掉,这时,钢轨寿命受磨耗控制;当磨耗速率较小时,大部分表面疲劳裂纹没有被磨掉而继续向钢轨内部发展,这时,钢轨寿命受裂纹控制。但是,在轮轨实际接触过程中,特别是抗磨耗强的硬质合金钢轨使用后,轮轨之间的作用往往导致较低的磨耗率,通过曲线时,虽然钢轨磨耗率较大,但轮轨之间作用力更大,导致疲劳裂纹萌生和扩展更快。因此,为了控制和减缓疲劳裂纹伤损,就需要引入人工磨耗干预,即钢轨打磨,从而平衡磨耗和裂纹的消长关系。

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