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        耐久性少維護(hù)系列道岔的研制

        2016-11-22 03:19:23
        山西建筑 2016年20期
        關(guān)鍵詞:耐久性設(shè)計

        趙 隴 康

        (寶雞中鐵寶橋天元實業(yè)發(fā)展有限公司,陜西 寶雞 721001)

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        耐久性少維護(hù)系列道岔的研制

        趙 隴 康

        (寶雞中鐵寶橋天元實業(yè)發(fā)展有限公司,陜西 寶雞 721001)

        從道岔板下膠墊板破損、螺母松動、尖軌剝落掉塊等方面,分析了耐久性少維護(hù)系列道岔出現(xiàn)各種質(zhì)量問題的原因,并介紹了道岔設(shè)計的原則及主要參數(shù),闡述了耐久性少維護(hù)系列道岔的改進(jìn)措施,從而提高了道岔的整體質(zhì)量。

        道岔,鐵路,尖軌,螺母

        1 線路概況

        當(dāng)前,我國在國鐵道岔上投入較大,道岔技術(shù)快速發(fā)展。但是大多數(shù)廠礦專用線道岔還處在20世紀(jì)80年代的水平,與企業(yè)的運能出現(xiàn)了嚴(yán)重的矛盾,本文簡述了金川集團(tuán)公司等重載低速鐵路線路運行條件下,解決現(xiàn)場道岔出現(xiàn)的諸多問題的解決辦法。本文以為金川集團(tuán)公司新設(shè)計的“改進(jìn)型50 kg/m鋼軌9號5.78 m間距耐久性少維護(hù)交叉渡線(圖號:CZ2339,Ⅴ型)”的研制為例進(jìn)行論述。

        2 道岔問題原因分析

        2014年3月,我公司研發(fā)部同金川集團(tuán)公司鐵路運輸分公司和工務(wù)段一起,對金川公司道岔的使用現(xiàn)狀進(jìn)行了現(xiàn)場調(diào)研。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研,載重量平均達(dá)到30 t,國鐵為17 t,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于國鐵的載重量,屬于低速重載。同時開展了深入廣泛的交流和討論,并成立聯(lián)合設(shè)計組,對金川公司的道岔進(jìn)行耐久性少維護(hù)設(shè)計。我們經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)研,主要存在的問題以及原因分析如表1所示。

        3 系列道岔設(shè)計原則

        根據(jù)現(xiàn)場需求,本次設(shè)計參照以往道岔的成熟設(shè)計經(jīng)驗,總體按92改進(jìn)型設(shè)計。道岔主要平面線型參考成熟產(chǎn)品以及成熟的設(shè)計經(jīng)驗,主要從以下幾個方面進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化,旨在解決現(xiàn)場安全隱患,減免(或減少)道岔維護(hù)工作量。

        表1 金川公司現(xiàn)場道岔主要問題及原因分析

        1)尖軌上增加防跳鐵,避免因道岔彈性不一致而造成的尖軌跳動撞尖現(xiàn)象。2)水平螺栓采用防轉(zhuǎn)片,在螺母擰緊后,將防轉(zhuǎn)片彎折用以防止螺母松動。3)使用增強膠墊增加其剛性,防止壓潰及斷裂。4)對扣件系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計,設(shè)置限位螺母及防松蓋型螺母“雙限位扣件系統(tǒng)”。5)采用我公司“分開承力式支距扣板”專利技術(shù),解決支距扣板斷裂起不到保證支距作用、螺母松動等問題。6)對部分連接鋼軌長度重新進(jìn)行計算,以便于適應(yīng)現(xiàn)場場外鋪設(shè)、整體吊裝移位施工方案,減少道岔更換天窗時間。7)為提高道岔軌下結(jié)構(gòu)的橫向穩(wěn)定性和螺栓與套管的連接強度,特采用Ⅲ型岔枕螺栓與鐵墊板相聯(lián)。8)轍跟墊板處采用公司彈性“轍跟扣件”專利技術(shù),解決優(yōu)化轍跟墊板的扣壓以及彈條與轍跟橫向螺栓相抗問題。9)連桿設(shè)計為可調(diào)連桿,以便現(xiàn)場調(diào)整。10)滑床臺板使用耐磨滑床臺板處理,采用Q345B及以上材質(zhì)等。

        4 道岔主要參數(shù)

        專為金川公司設(shè)計的改進(jìn)型50 kg/m鋼軌9號5.78 m間距耐久性交叉渡線CZ2339(Ⅴ型)線型布置圖,如圖1所示。

        改進(jìn)型50 kg/m鋼軌9號5.78 m間距耐久性交叉渡線CZ2339(Ⅴ型)主要技術(shù)參數(shù)如下:1)交叉渡線全長79 698 mm,菱形長軸12 994 mm,短軸長1 449 mm。2)軌道中心半徑180 m。3)直向通過速度80 km/h;側(cè)向通過速度35 km/h。4)尖軌為50AT直線型尖軌,左側(cè)與右側(cè)對稱設(shè)計。5)跟端采用間隔鐵式活接頭聯(lián)結(jié)。6)鋼軌軌下及高錳鋼整鑄轍叉下設(shè)5 mm厚橡膠墊板,護(hù)軌墊板下設(shè)置7 mm厚橡膠墊板,其他墊板下設(shè)置10 mm厚橡膠墊板。7)岔枕均垂直直股鋪設(shè),斜腿序號38號,39號岔枕逐漸過渡扭轉(zhuǎn)。8)采用整鑄高錳鋼叉心。9)采用無擋肩的三型混凝土岔枕。10)轍叉護(hù)軌采用槽型護(hù)軌。11)采用B性彈條、限位螺母、蓋型螺母扣件。12)鋼軌絕緣采用普通絕緣。

        5 耐久性少維護(hù)系列道岔主要結(jié)構(gòu)設(shè)計

        在結(jié)構(gòu)設(shè)計中,為了保持與現(xiàn)場現(xiàn)有道岔特征的一致性,零件的通用性,結(jié)構(gòu)形式按照成熟產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行設(shè)計,以便于現(xiàn)場儲存、更換互用。對上述現(xiàn)場問題采用十大改進(jìn)措施,對“改進(jìn)型50 kg/m鋼軌9號5.78 m間距耐久性少維護(hù)交叉渡線”進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計:

        1)防松防轉(zhuǎn)設(shè)計。道岔鋪設(shè)完畢后,水平螺栓扭矩達(dá)到設(shè)計扭矩值(400 N·m~600 N·m)后,應(yīng)將防轉(zhuǎn)片彎折,壓住六角螺母的平面,用以防止水平螺栓的松動,保證行車的安全性。

        2)扣件系統(tǒng)耐久性設(shè)計。由于現(xiàn)有道岔扣件系統(tǒng)彈性不均勻、裝配關(guān)系不穩(wěn)定,所以容易造成扣件松動。限位螺母與蓋型螺母分別擰緊后,不同步,共同起到防松、防轉(zhuǎn)作用。

        3)彈性剛度均勻性優(yōu)化。由于金川集團(tuán)公司線路載重量平均達(dá)到30 t,并且現(xiàn)場道床板結(jié)嚴(yán)重,彈性整體性差,鋼軌對橡膠墊板形成硬沖擊,致使普通橡膠墊板易破損、壓潰、脫落或者竄位,本次設(shè)計中采用增強膠墊,與道床剛度接近一致,提高抗沖擊力,延長使用壽命,提高行車的安全性。

        4)支距扣板設(shè)計。支距扣板采用分開承力式支距扣板(我公司專利),將支距扣板分為擋塊和扣板兩個零件,分別承受來自鋼軌的橫向力和豎向力,避免了受力集中疊加,防止了支距扣板斷裂的現(xiàn)象,并且分開承力式支距扣板由鑄件改為機加工形式,加工簡單,安全可靠,可以防止扣板在高速或低速重載情況下斷裂,提高行車的安全性,而且螺栓可由上向下自由更換和安裝。

        5)尖軌防跳設(shè)計。在尖軌第一連桿處設(shè)置防跳鐵,防止尖軌跳動,避免車輛在逆向進(jìn)岔時撞傷尖軌;同時在防跳鐵一端設(shè)計一個矩形槽,可防止接頭鐵處螺栓轉(zhuǎn)動。

        6)轍跟穩(wěn)定性優(yōu)化。取消外軌撐,減少了轍跟墊板上外軌撐擋條的現(xiàn)場配焊工作量及后期維護(hù)工作量。將連接方式由剛性扣壓改為彈條彈性扣壓,保證了道岔區(qū)道岔墊板扣壓的彈性一致性,但是彈條與轍跟橫向螺栓相抗,最終設(shè)計出了“彈性轍跟扣件”,如圖2所示。

        7)岔枕優(yōu)化設(shè)計。金川集團(tuán)公司線路上大多為有擋肩的混凝土岔枕,本次設(shè)計采用性能更加優(yōu)越的預(yù)應(yīng)力無擋肩混凝土岔枕。

        8)岔枕螺栓優(yōu)化。為提高金川集團(tuán)公司現(xiàn)場道岔軌下結(jié)構(gòu)的橫向穩(wěn)定性和螺栓、套管的連接強度,減小岔枕螺栓橫向剪切力,特采用Ⅲ型岔枕螺栓與鐵墊板相聯(lián),增加尼龍緩沖套,重型彈簧墊圈斷面增大,而且安裝方便,便于更換。

        9)連桿的優(yōu)化。由于在道岔鋪設(shè)時,道岔的框架尺寸很難調(diào)整,所以本次設(shè)計將原連桿優(yōu)化為可調(diào)連桿,通過轉(zhuǎn)動雙向螺紋套管可實現(xiàn)道岔連桿長度的調(diào)整,解決了道岔尖軌豎貼點不密貼的問題,便于現(xiàn)場調(diào)整。

        10)減少天窗時間的軌件分段設(shè)計。由于原設(shè)計中導(dǎo)曲線部分長大軌件影響現(xiàn)場天窗時間和工期,本次優(yōu)化設(shè)計中對部分長大軌件進(jìn)行截短處理,以滿足預(yù)鋪移位鋪設(shè)方案,可減少現(xiàn)場天窗時間。

        6 結(jié)語

        本次金川公司設(shè)計的“改進(jìn)型50 kg/m鋼軌9號5.78 m間距耐久性少維護(hù)交叉渡線(圖號:CZ2339,Ⅴ型)”,線型采用以往成熟經(jīng)驗設(shè)計,結(jié)構(gòu)設(shè)計中采取了十大改進(jìn)設(shè)計措施,從多方面考慮解決目前金川公司出現(xiàn)的以上所列出的諸多問題,來提高道岔的使用壽命,減少道岔的維護(hù)次數(shù)和維護(hù)成本,從而提高了道岔的性價比,初步預(yù)計用戶可以省去相當(dāng)一部分養(yǎng)護(hù)維修費用,而且可以增加道岔的使用壽命。

        Study and development of durable low-maintenance turnout

        Zhao Longkang

        (BaojiChinaRailwayTianyuanIndustryDevelopmentCo.,Ltd,Baoji721001,China)

        Starting from aspects of turnout board rubber backing plate damage, nut tottering and switch rail peeling, the paper analyzes various quality problems causes of durable low-maintenance turnout, introduces turnout design principles and major parameters, and describes durable low-maintenance turnout improving measures, with a view to improve the integral turnout quality.

        turnout, railway, switch rail, nut

        1009-6825(2016)20-0142-02

        2016-05-03

        趙隴康(1985- ),男,助理工程師

        U213.6

        A

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