钢轨知识培训课件实用PPT(49页)

钢轨的高度要保证钢轨具有足够的惯性矩 和截面系数来承受车轮的竖直压力，并要 使钢轨在横向水平力作用下具有足够的稳 定性。
尺寸经验公式：
轨头顶面宽度 b=0.34M+51.70(mm) 轨腰厚度 t=0.16M+7.08(mm) 轨身高度 H=1.92M+54.16(mm) 轨底宽度 B=1.25M+69.25(mm) [M为每米钢轨的质量(kg)]
我国目前钢轨定长为12.5m和25m两种。 世界各国钢轨定长也各有不同。
我国用于新建客运专线的定长钢轨的长度 为50m或100m
2.2钢轨截面设计原则及我国主型钢 轨截面形状
2.2.1截面
钢轨横截面为工字形截面 。 钢轨分轨头、轨腰和轨底三部分。
轨头 应具有足够的表面面积及厚度，以延缓 轨头压溃和磨耗;
2.4钢轨尺寸允许偏差及平直度要求
2.4.1保证列车运行的平稳性，则要求轨道 的几何形位稳定，轨头的轮轨接触光带位 置及宽度稳定，而要达到这一点，高精度 的外形尺寸和高平直度的钢轨是必不可少 的。
2.4.2钢轨焊接接头是无缝线路轨道单 独不平顺的来源之一。
钢轨焊缝材质、金相组织、硬度、韧度等 与钢轨母材的差别，焊接设备的精度高低， 操作工人的技术熟练程度等，都会造成钢 轨焊接接头处的轨面不平整。
钢轨焊接接头分三种：接触焊、气压焊和 铝热焊。
为保证高速列车的高速、平稳性地运行， 并减少轮轨之间的动力作用，对钢轨焊接 接头的焊接质量、平直度等提出了更高的 要求。所以钢轨焊接接头也是轨面不平直 的控制部位。
2.5钢轨损伤
常见损伤类型：
1、钢轨接头螺栓孔裂纹和焊接接头裂纹 2、轨头核伤 3、轨头剥离 4、钢轨磨耗
轨腰 主要承受剪力，可使钢轨具有较大的竖 向刚度。
轨底 为分布压力及保持稳定，应具有一定宽 度;
轨头宜大而厚，并具有与车轮踏面相适应 的外形，以改善轮轨接触条件，提高抵抗 压陷的能力，同时具有足够的支撑面积， 以备磨耗。
钢轨顶面在具有足够宽度的同时，为使车 轮传来的压力更为集中于钢轨中心轴，顶 面形状为隆起的圆弧形。圆弧的半径不能 太小，虽可使压力集中于钢轨中心轴，但 又不至于轮轨间的接触面积太小造成过大 的接触应力。
布氏硬度（HB）
以一定的载荷（一般3000kg）把一定大小（直径 一般为10mm）的淬硬钢球压入材料表面，保持 一段时间，去载后，负荷与其压痕面积之比值， 即为布氏硬度值（HB），单位为公斤力/mm2 (N/mm2)。
测定布氏硬度较准确可靠，布氏硬度范围为 8~650HB。但一般HB只适用于450N/mm2（MPa） 以下的金属材料，对于较硬的钢或较薄的板材不 适用。在钢管标准中，布氏硬度用途最广，往往 以压痕直径d来表示该材料的硬度，既直观，又方 便。
为此，轨腰和轨头之间可采用复曲线的连 接方式，如我国CHN60标准钢轨采用了半 径为25mm和8mm复曲线进行连接。轨腰 和轨底之间的连接曲线，一般采用单曲线， 半径为14~20mm。
轨底直接支承在轨枕顶面上，为保持钢轨 稳定，应有足够的宽度和厚度，并具有必 要的刚度和抗锈蚀能力。
2.2.2钢轨高度
2.5.1钢轨接头螺栓孔裂纹和焊接接头裂 纹
在普通线路上，钢轨接头无法避免。一般在轨腰中和 轴附近钻孔，以便安装接头螺栓。由于轨腰钻孔，强 度被削弱，钢轨在应力传递过程中，在螺栓孔周围产 生应力集中，同时由于车轮通过接头时产生冲击，螺 栓孔周围应力集中现象更为严重。
图2-5 钢轨接头螺栓孔裂纹
图2-6 钢轨焊接接头的断裂
所以提高钢轨材质的纯净度是减少钢轨疲 劳折损、提高钢轨可靠性、延长使用寿命 的有效途径之一。
钢轨主要成分是碳和铁。
C—抗拉强度
Mn—强度和韧性
Si—增加致密度
有害成分：P—冷脆性 S—热脆性
b
2.3.2钢轨的力学性能
强度极限σb、屈服极限σs、疲劳极限σr、延 伸率δs、断面收缩率ψ、冲击韧性αk及布氏硬 度指标HB等。 这些指标对钢轨的承载能力、磨耗、压溃、断 裂及其他伤损有很大的影响。
第二章 钢轨
认识钢轨
本章内容
2.1 钢轨的功用和类型 2.2 钢轨截面设计原则及我国主型钢轨
截面形状 2.3 钢轨材质及力学指标 2.4 钢轨尺寸允许偏差及平度要求 2.5 钢轨损伤 2.6 钢轨接头
2.1 钢轨的功用和类型
钢轨是铁路轨道的主要组成部件。它的功 用在于引导机车车辆的车轮前进，承受车 轮的巨大压力，并传递到轨枕上。钢轨必 须为车轮提供连续、平顺和阻力最小的滚 动表面。在电气化铁道或自动闭塞区段， 钢轨还可兼做轨道电路之用。
2.1.1钢轨的功用：
1）为车轮提供连续、平 顺和阻力最小的滚动面， 引导机车车辆前进。
2）钢轨要承受来自车轮 的巨大垂向压力，并将以 分散形式传给轨枕。
3）为轨道电路提供导体。
2.1.2钢轨的类型
钢轨的类型是以每米长的钢轨质量千克数表示的。 我国铁路上使用的钢轨有75kg/m、60kg/m、 50kg/m，43kg/m和38kg/m等几种。
我国铁路上较轻型的钢轨顶面常用一个半 径为300mm圆弧组成。
而较重型的钢轨顶面，则用三个半径分别 为80mm 300mm 80mm或80mm 500mm 80mm的复合圆弧组成。
轨腰必须具有足够的厚度和高度，具有较 大的承载能力和抗弯能力。
轨腰与钢轨头部及底部的连接，必须保证 夹板能有足够的支承面，并使截面的变化 不致过分突然，以免产生过大的应力集中。
2.3钢轨的材质及其力ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ指标
2.3.1钢轨的材质
钢轨的材质是指钢轨的化学成分及其金相 组织（指金属组织中化学成分、晶体结构 和物理性能相同的组成，其中包括固溶体、 金属化合物及纯物质）。
要使钢轨具有高可靠性的前提是钢轨材质 具有较高的纯净度和合理的化学成分。
钢轨出现质量问题主要是由于钢轨的内部 夹杂、缺陷所引起的疲劳折损。
在轮轨冲击荷载作用 下，螺栓孔周围产生 肉眼看不到的45度斜 向细微裂纹，在列车 荷载作用下，裂纹进 一步扩展并产生断裂
由于焊缝材料与钢轨 母材不一致，造成焊 缝处钢轨的磨损与母 材不一致而产生轨面 不平顺，增大了轮轨 冲击荷载，从而造成 焊接接头钢轨的断裂