轴重25t重载辙叉使用寿命延长技术

固定型辙叉是我国重载铁路轨道结构中的常用形式,具有结构简单、性能可靠、造价低等特点,但此类型辙叉轮轨冲击耐受性能较差,钢轨表面接触疲劳伤损和磨耗发展迅速,辙叉寿命较短。理论分析表明将心轨加宽可以延长辙叉寿命。试制心轨加宽辙叉,并在现场试铺。观测结果表明:采用心轨加宽技术可保证轮对安全通过辙叉区;与既有辙叉结构相比,心轨加宽后辙叉寿命可延长一倍以上。因此,心轨加宽措施可有效延长重载辙叉寿命,具有推广价值。     

重载铁路75 kg/m钢轨12号单开道岔铸锻式高锰钢组合辙叉研制

设计速度160 km/h及以下铁路道岔大多采用固定型辙叉，固定型辙叉分为高锰钢辙叉、合金钢组合辙叉2大类。辙叉用高锰钢按成型工艺划分为铸造和锻造2种方式：铸造高锰钢可能存在缩孔、缩松、夹杂物等缺陷，辙叉使用寿命相对较短；锻造高锰钢通过锻压工艺弥合了缩松、缩孔等缺陷，其组织致密，能更好地发挥高锰钢材料韧性强的优良特性，辙叉使用寿命远超铸造高锰钢。锻造高锰钢辙叉使用效果良好，但造价过高，为了兼顾使用寿命与成本，从结构设计、焊接工艺等方面开展研究，以铸造高锰钢辙叉为基体，在心轨小断面上焊接锻造高锰钢材料，通过铸造和锻造的有机结合延长辙叉寿命，为相关应用提供参考。     

基于轮轨廓型的固定辙叉优化设计方法

为改善心轨受力状态、提高固定辙叉直向通过速度,在分析固定辙叉伤损规律的基础上,提出基于车轮踏面所需高差值与辙叉轨顶廓型实际高差值之比(轮轨廓型净差值比)的固定辙叉优化设计方法。以既有60kg·m-1钢轨18号整铸固定辙叉廓型与LM磨耗型车轮踏面的匹配为例,运用该方法对既有固定辙叉结构进行优化。研究表明:既有固定辙叉心轨的薄弱断面先于翼轨与车轮接触,导致心轨伤损严重;优化固定辙叉的R15mm圆弧+R80mm圆弧+1∶13斜线复合廓型能够明显改善心轨的承载状况,降低固定辙叉竖向结构不平顺及动轮载的幅值(分别降低45.3%和46.79%),可作为与LM磨耗型车轮踏面匹配的固定辙叉廓型;基于轮轨廓型净差值比的优化方法能够针对任意型式车轮踏面进行相应固定辙叉的廓型设计。     

锻焊辙叉在跨区间超长无缝线路上可传递温度力的计算

锻焊辙叉将锻造的叉心、心轨和翼轨焊接成为一整体 ,在跨区间超长无缝线路上使用 ,经计算表明锻焊辙叉有足够强度传递钢轨温度力。     

铁路锻焊辙叉综合技术的应用

锻焊辙叉是将锻造的叉心和心轨、翼轨焊接成为一整体 ,使之能够传递无缝线路温度力 ,应用微合金冶金、油压机锻造、钢轨全断面焊接 ,钢轨对边焊接 ,翼轨轨面抬高 ,钢轨调质和机加工等综合技术 ,开拓了新一代的辙叉结构 ,其使用寿命长 ,可代替传统的高锰钢辙叉。     

服役加工硬化后高锰钢辙叉心轨应力/应变场分析

本文建立由铁路辙叉和列车车轮组成的三维弹-塑性有限元模型,研究高锰钢辙叉心轨的应力/应变场。文中考虑辙叉心轨在顶宽50mm处的两种服役状态——服役前期未发生加工硬化和服役后期发生加工硬化,分析加工硬化对心轨应力/应变大小和分布的影响。对服役加工硬化的情况,考虑到距离工作表面不同深度处辙叉材料性能的不同,将心轨局部模型分层,并设置各层的材料性能;对未发生加工硬化的情况,为模型设置均匀的材料性能。结果表明,两种服役状态下辙叉心轨的von Mises应力和等效塑性应变均随深度的增加先快速增大,然后逐渐减小;与服役初期相比,服役后期心轨的最大等效应力增大约23%,最大等效塑性应变则降低约40%;塑性变形区域也明显减小,这是由于心轨在服役加工硬化后屈服强度已大幅提高。因此,在很大程度上,服役后期的加工硬化起着抑制心轨顶面塌陷和飞边形成的作用。此外,与未加工硬化心轨相比,加工硬化后心轨的最大等效应变与工作表面的距离由0.8mm增大到了1.5mm,这表明易产生裂纹的位置有远离心轨表面的趋势。     

高速道岔辙叉结构不平顺动力学特性分析

通过分析高速道岔辙叉区测试数据发现,在辙叉区存在明显的轮轨冲击响应,部分情况下减载率瞬时峰值接近安全限值。建立高速道岔辙叉动力学模型,分析高速列车通过辙叉区时的动力学响应。结果表明:轮对通过辙叉区时轮轨接触点在翼轨和心轨之间进行转换,车轮滚动圆半径发生改变,轮对质心垂向位置在轮载过渡区急剧变化,高速行车环境下形成轮轨冲击荷载。通过设置合理的翼轨抬高值,可有效抑制轮对质心垂向位移,降低轮轨动力作用,从而改善辙叉区结构不平顺的动力效应。     

轨道交通列车过岔振动特性研究

建立了列车过岔有限元模型,利用轨道振动微分方程原理,定性研究城市轨道交通中不同轨下刚度和列车速度在道岔辙叉区对轨道振动特性的影响.分析了心轨尖端、心轨跟端及辙叉区共用垫板中心等特殊部位处的轨道振动特性.结果表明:列车速度的变化对钢轨最大竖向加速度和岔枕最大竖向加速度的影响较大;而辙叉区轨下刚度的变化对钢轨最大竖向位移、岔枕最大竖向位移及岔枕最大竖向加速度有较大的影响.     

30t轴重重载道岔合金钢组合辙叉应力分析

基于有限元法建立弹性基底约束条件下30 t轴重重载道岔合金钢组合辙叉结构的轮轨接触耦合计算模型,对重载铁路道岔中典型的12号和18号合金钢组合辙叉,分别取3个特征位置进行钢轨应力和轮轨接触应力计算分析。结果表明:模型中辙叉受力与实际情况一致;2种辙叉计算结果一致;翼轨、心轨上的应力最大值分别发生在咽喉区、心轨顶宽20 mm处;考虑到顶宽20 mm处心轨的钢轨应力超出合金钢强度极限,建议对该处进行适当加强,并调整翼轨与心轨相对位置以减小心轨承载比例;由于心轨顶宽不足,轮轨接触面积过小导致顶宽20 mm处心轨承担过大的接触应力。     

重载线路12号固定辙叉型面优化分析

参考现场调研结果,为优化我国重载线路普遍使用的12号固定辙叉的受力状态,本文提出抬高翼轨高度和心轨加宽的优化方案,用以改变车轮在道岔上的滚动轨迹并提高心轨的承重能力。为验证优化效果,选取LM车轮型面为研究对象,运用迹线法、Kalker教授提出的CONTACT算法,建立车辆-道岔多刚体动力学模型,分别从静力学和动力学的角度分析道岔改进前后的服役性能。研究结果表明:辙叉型面优化前后几何不平顺、等效锥度等接触几何参数没有明显差别;对于顶宽20 mm断面,LM车轮与优化后辙叉接触时未与心轨接触,其接触应力降低至原接触应力的28%,可减少在辙叉使用时辙叉心轨和翼轨早期的磨耗;车辆通过优化前后的固定辙叉,其各项动力学指标均在规范安全限值之内,并且通过优化后的辙叉时轮轨横向力变化明显,最大值从22. 146 kN降低为4. 533 k N,脱轨系数的最大值从0. 186降低为0. 049。     

四川蓝星机械有限公司

四川蓝星机械有限公司始建于1966年,是中国化工装备总公司的直属企业,总部位于四川省德阳市,在德阳和什邡拥有2个生产基地。是全国铁路提速用奥贝钢辙叉心轨的主要供货商,也是国内专业生产高速、准高速铁路合金钢辙叉及心轨的专业厂家,拥有一条准高速铁路辙叉用高性能、耐磨合金钢的冶炼-锻造-热处理-机械加工全套生产线,为全     

焊接辙叉结构设计和焊接工艺

贝氏体钢焊接辙叉具有高强度和高韧性,良好的可焊性、热加工和切削性能,以及良好的耐磨性和接触疲劳性能。辙叉结构中设计的轻型间隔铁,保证了拼装辙叉的整体性,便于安装铺设,从根本上消除了嵌入式或拼接式合金钢辙叉心轨产生的接缝病害。     

203型整铸辙叉结构设计及其强度校核

根据203型整铸辙叉结构设计及其整铸成一体的特点,采用有限元软件建立计算模型,分4种工况21个载荷作用点分别进行强度分析,为整铸辙叉的合理设计及结构强化提供理论依据.结果表明:该整铸辙叉心轨与翼轨过渡区通过增设横向筋板进行加强后,各部位强度合格,满足使用要求.     

客运专线道岔可动心轨辙叉装配误差分析

采用有限元方法,建立了客运专线道岔可动心轨辙叉装配分析模型,研究了间隔铁尺寸误差对心轨不足位移、心轨弯曲应力及间隔铁连接螺栓应力的影响。计算结果表明,心轨的最大不足位移、心轨弯曲应力和间隔铁连接螺栓应力均随间隔铁尺寸误差值的增加而增加。间隔铁尺寸误差值如大于1.0mm时,心轨弯曲变形将超过规定限值,辙叉不能装配合格。     

既有普速铁路合金钢辙叉优化研究

为解决既有普速铁路锻制合金钢心轨组合辙叉使用寿命短,养护维修量大,更换作业频繁等问题,针对现场辙叉翼轨磨耗过量、心轨伤损、胶垫压溃窜出、间隔铁螺栓断裂等典型病害,采用延长翼轨平直段范围至心轨理论尖端增加轨头实际承载面积、刨切翼轨轨头0～4 mm减小轨侧连接圆弧所占宽度、强化叉心结构及下部支承避免弹性垫板失效、调整间隔铁...     

朔黄铁路75kg/m钢轨12号嵌入式组合高锰钢辙叉设计

朔黄铁路是我国"西煤东运"第二条大通道的重要组成部分,随着扩能改造工程的完成,铁路运输能力提升至3.5亿t,既有线路中的辙叉已不能满足运输发展的需求。为此研发设计了75 kg/m钢轨12号嵌入式组合高锰钢辙叉,并进行上道验证。嵌入式组合高锰钢辙叉结构紧凑,质量稳定可靠,与既有固定型高锰钢整铸辙叉可互换使用。运营实践证明,该固定型辙叉使用状态良好,心轨、翼轨磨耗均匀,寿命显著提高,且养护维修工作量小,满足了重载铁路运输的需要,市场前景非常广阔。     

加强型合金钢辙叉在北京地铁4号线的试铺应用

针对北京地铁4号线线上高锰钢辙叉伤损严重(辙叉母材轨面剥落掉块、压塌,或叉心尖端裂纹、掉块等)、使用寿命短等问题,研制出与地铁轨道系统、供电系统相匹配的"研线1120"加强型合金钢辙叉,并在北京地铁4号线上进行试验。通过试验表明,加强型合金钢辙叉可以满足地铁安全运营的基本要求,并且磨耗量小。"研线1120"加强型合金钢辙叉能够与同型号高锰钢辙叉互换使用,可在北京地铁4号线上推广使用。     

基于ANSYS/DYNA软件的高速车轮通过道岔的轮轨动力研究

基于采用ANSYS-DYNA软件所建立的LMA型踏面标准车轮和38号高速道岔辙叉区的三维有限元模型,研究车轮直向、逆向通过辙叉区时的轮岔接触状态和轮轨动力特性。通过所获得的车轮质心高度、接触斑位置和面积以及轮轨横向、垂向接触力的动态变化特征,分析车轮不同横移量对轮岔接触的影响。研究结果表明,车轮通过辙叉区时必然发生两点接触,且存在轮轨力转移过程;可动心轨式辙叉可消除可能引起车辆脱轨的道岔的"有害空间",并明显改善车辆过岔性能,但叉心区走行轨线的不连续仍将引起车轮和道岔的振动;轮对横移量对轮-岔的接触状态和振动有一定影响。     

重载货车侧向通过固定辙叉的动力学响应

针对大秦(大同—秦皇岛)重载铁路高锰钢固定辙叉磨耗严重问题,建立车辆-道岔系统动力学模型,比较车轮不同磨耗程度下重载货车侧向通过固定辙叉时的车轮滚动圆半径、轮轨垂向力、轮轨横向和纵向蠕滑力、货车过叉平顺性等动力学响应,分析不同轮叉型面的匹配规律。结果表明:当车辆由翼轨向心轨过渡时,标准车轮与磨耗初期车轮滚动圆半径突变值在4.3～6.5 mm,磨耗中后期车轮滚动圆半径突变值降低50%,减小了对辙叉的磨损,同时磨耗中后期车轮的轮轨垂向力较标准型车轮减小近1/2,降低了对心轨的垂向冲击;标准车轮与磨耗初期车轮对标准辙叉磨损较大,磨耗中后期车轮通过辙叉时各动力学性能指标均较理想,有利于改善轮叉间的相互作用。     

重载铁路固定辙叉区轮轨瞬态滚动接触行为分析

固定辙叉有害空间造成的轨线不连续及结构不平顺大幅加剧车辆与辙叉间的动态相互作用,进而引起道岔伤损劣化加剧及服役寿命缩短。以重载铁路12号固定辙叉为研究对象,基于显式积分算法,建立考虑材料弹塑性及轮轨真实几何廓形的车轮-辙叉三维轮轨瞬态滚动接触有限元模型,研究不同运营速度下车轮不同方向通过时车轮与固定辙叉动态相互作用及轮轨接触行为,详细分析轮载过渡区内辙叉钢轨应力、应变大小及分布规律,结合材料安定图及疲劳指数对轮轨接触疲劳伤损特性进行分析,得到了钢轨滚动接触疲劳伤损易发区域为心轨断面顶宽20～30 mm,与现场固定辙叉疲劳裂纹发生位置基本一致。所建立的模型及研究结论能够为固定辙叉结构优化及疲劳寿命预测提供理论支撑。