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        60AT1做長心軌的固定型合金鋼轍叉設(shè)計(jì)

        2020-05-19 07:11:12會(huì)
        山西建筑 2020年10期
        關(guān)鍵詞:心軌轍叉合金鋼

        鄭 會(huì) 鋒

        (中鐵寶橋集團(tuán)有限公司,陜西 寶雞 721006)

        1 概述

        合金鋼轍叉以適應(yīng)無縫線路、使用壽命長、維護(hù)方便、運(yùn)營成本低等特點(diǎn),成為鐵路轍叉產(chǎn)品發(fā)展的重要方向之一,普遍在鐵路軌道和城市軌道交通線路使用。隨著鐵路運(yùn)輸事業(yè)快速發(fā)展的需求及目前國內(nèi)外鐵路道岔市場的發(fā)展趨勢,60 kg/m,60AT1合金鋼鋼軌也得到了各大鋼廠的研制且已在鐵路線路使用,利用既有軌型新材料進(jìn)行合金鋼轍叉設(shè)計(jì),以減少加工難度,縮短生產(chǎn)制造周期,降低合金鋼轍叉生產(chǎn)制造成本,為用戶提供性價(jià)比高的鐵路軌道產(chǎn)品,成為軌道裝備研制企業(yè)追求的目標(biāo)。

        目前轍叉設(shè)計(jì)制造中,AT鋼軌主要作為可動(dòng)心軌轍叉的長心軌和短心軌在使用,而未在固定型組合轍叉使用,目前研制出的60AT1合金鋼鋼軌其性能優(yōu)于既有的U75 V在線熱處理鋼軌,隨著鋼軌性能的提升可考慮采用60AT1作為心軌在固定型轍叉上使用。

        2 60 kg/m鋼軌12號(hào)合金鋼鋼軌組合轍叉的設(shè)計(jì)

        2.1 設(shè)計(jì)原則

        1)可直接與既有道岔的高錳鋼轍叉、合金鋼轍叉互換使用。

        2)扣件采用60 kg/m鋼軌彈條Ⅱ型扣件。

        3)適應(yīng)無縫線路。

        4)延長轍叉使用壽命、減少養(yǎng)護(hù)維修工作量,滿足運(yùn)營要求。

        2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

        合金鋼鋼軌組合轍叉由長心軌、短心軌和翼軌等主要部件組成,通過間隔鐵和高強(qiáng)度螺栓連接而成,采用防轉(zhuǎn)鋼軌墊圈和防轉(zhuǎn)片防止螺栓松動(dòng)。轍叉零部件結(jié)構(gòu)如圖1所示。

        1)長心軌采用60AT1合金鋼鋼軌制造,跟端壓型成60 kg/m標(biāo)準(zhǔn)鋼軌斷面,便于線路鋼軌連接。理論尖端借鑒工聯(lián)岔、客專道岔長心軌尖端結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思路,在轍叉理論尖端處鋼軌軌頭中心線偏移理論尖端6 mm,避免非對稱斷面鋼軌偏心。2)優(yōu)化了心軌頂面廓形和心翼軌高差,最大限度提高輪軌匹配性。3)長心軌與短心軌采用1∶8斜度配合,并采取藏尖式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),避免撞尖及保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。4)短心軌采用60 kg/m在線熱處理鋼軌制造,避免跟端壓型。5)翼軌采用60 kg/m合金鋼鋼軌制造,實(shí)現(xiàn)翼軌易磨損部位合金化,提高翼軌性能和耐磨性。左右側(cè)翼軌對稱設(shè)計(jì),翼軌跟端開口位置,滿足交叉渡線護(hù)軌設(shè)置。6)采用高強(qiáng)度螺栓將短心軌與長心軌連接在一起,連接螺栓的數(shù)量及緊固扭矩能保持部件處于穩(wěn)定狀態(tài),在溫度力作用下,確保轍叉在無縫線路使用時(shí)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。7)60AT1長心軌理論尖端處設(shè)置橫向高強(qiáng)度螺栓連接,兩側(cè)均設(shè)置三孔間隔鐵提高轍叉心軌整體剛度,使車輪沖擊心軌時(shí)保持轍叉結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,避免產(chǎn)生螺栓松動(dòng)、剪斷等病害。8)螺栓采用鋼軌墊圈防轉(zhuǎn)片結(jié)構(gòu)防止螺栓松動(dòng),且便于現(xiàn)場拆卸維護(hù)。

        3 檢算分析

        3.1 轍叉平順性分析

        3.2 轍叉強(qiáng)度檢算

        通過有限元計(jì)算模型,對轍叉輪軌接觸、長心軌、間隔鐵、螺栓等零部件檢算分析,轍叉和各零部件結(jié)構(gòu)滿足線路使用要求。

        3.3 長心軌前端穩(wěn)定性分析

        長心軌理論尖端處的間隔鐵與心軌軌腰接觸面為豎直平面,豎向力傳遞主要靠摩擦力,摩擦力不足逆向行車時(shí),易使螺栓松動(dòng)和受剪。通過計(jì)算,該處設(shè)置三根螺栓連接滿足心軌豎向承載的要求。

        3.4 無縫線路適應(yīng)性分析

        通過建立無縫道岔的有限元計(jì)算模型,經(jīng)過計(jì)算軌溫變化幅度55 ℃時(shí)各軌件的溫度力及位移,結(jié)果表明,60 kg/m鋼軌12號(hào)合金鋼鋼軌組合轍叉在溫度變化時(shí)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,可以滿足無縫道岔的使用要求。

        4 結(jié)語

        60AT1鋼軌做長心軌的合金鋼組合轍叉,采用了標(biāo)準(zhǔn)斷面和特種斷面的合金鋼鋼軌制造,結(jié)構(gòu)較既有合金鋼組合轍叉結(jié)構(gòu)簡單,零部件加工方便,轍叉生產(chǎn)制造周期短。通過設(shè)計(jì)、檢算、制造及試鋪,完成了轍叉研制,后續(xù)結(jié)合上道驗(yàn)證情況,持續(xù)優(yōu)化改進(jìn),提升轍叉品質(zhì),延長轍叉使用壽命。另外,合金鋼鋼軌與線路U75 V鋼軌焊接為異種材料焊接,需不斷進(jìn)行焊接工藝的改進(jìn),提高合格率減少病害,更好的促進(jìn)合金鋼鋼軌的應(yīng)用。

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