钢轨磨削的效果

<正>打磨对减少钢轨表面发生缺陷频率的作用已经得到了试验结果的证实。这些试验是在北美铁路的一级线路区段上进行的,历时多年,试验总里程达到数千公里。1任务的提出对钢轨表面进行打磨,可以消除某些缺陷,特别是疲劳源性质的缺陷。先前进行的磨削效果的试验研究通常受铁路区段长度的限制,试验时间比较短,故此次试验考虑到了足够长的时间长度。在总长超过32 000 km铁路线路上,历时5年对钢轨磨削的     

U71Mn钢轨踏面剥离掉块缺陷分析

U71Mn钢轨在铁路曲线线路外轨使用一段时间后,在钢轨踏面上出现不同程度的剥离掉块缺陷。对产生缺陷的钢轨进行性能检验的结果表明:钢轨的化学成分和氢氧含量、拉伸性能、脱碳层、金相组织、非金属夹杂物和踏面硬度等均满足TB/T 2344-2012标准的要求,因此剥离掉块缺陷的产生与钢轨自身质量没有直接关系。对缺陷特征进行分析的结果表明:出现在曲线线路外轨踏面工作边轨距角圆弧区域的剥离掉块是一种典型的滚动接触疲劳伤损,这主要是由于轮轨长期在此区域接触导致该区域接触应力过大所致。通过改善轮轨匹配关系使轮轨形成共形接触,合理进行预防性和校正性打磨,并严格执行钢轨分级使用规定,可以有效预防和减轻钢轨剥离掉块缺陷的产生。     

基于比磨削能的中低速钢轨打磨技术研究

为了提高钢轨打磨效率,依据现有机床加工磨削原理与高速切削比磨削能计算方法,开展中低速钢轨打磨切削量精准控制技术应用研究。以标准60N钢轨轨头廓面打磨为例,首先提取廓面几何特征并将其分为4个打磨区域,根据钢轨预打磨廓面比磨削能与切削量的经验关系,建立钢轨廓面各打磨区域切削量的经验计算模型,并通过现场打磨测试验证该计算模型的可行性和精准性。结果表明,经过3次打磨计算,钢轨轨头廓面区域2的磨削面积总量最大为7.28 mm2,区域3的磨削面积总量最小为1.18 mm2,并且现场打磨测试的总切削量与理论计算的相对偏差分别为-3.57%和-4.24%,磨削总量结果基本吻合,达到钢轨磨削精度要求。     

钢轨焊缝无损检测扫查研究

钢轨焊接后须对焊缝进行超声波探伤,体积状缺陷较易检出,一般普通单探头就可以完成。平面状缺陷十分危险,它不仅减少了钢轨的有效截面,而且还可以造成应力集中,甚至导致焊缝拉开或钢轨断裂。平面状缺陷一般垂直于钢轨踏面,除少数靠近界面的平面状缺陷外,一般需要使用双探头扫查,采用双探头进行扫查探伤能够及早将平面状缺陷检出。     

道岔轨面涡流检测技术研究

由于轮轨滚动接触,钢轨轨头工作边容易形成鱼鳞纹,若不及时维修处理,将进一步发展形成重伤或剥离掉块,影响行车安全。根据钢轨及道岔的型面,设计一种轨面涡流检测系统,研究辅助机械扫查装置及适形阵列涡流探头等,并在实验室和现场进行了试验。由检测人员在钢轨上推行完成轨头踏面工作边处表面裂纹检测,获得轨头踏面有无缺陷及缺陷深度的定量评估数据。试验及现场应用研究表明,采用该系统检测钢轨试块,对0.5 mm,1 mm,2 mm,3 mm深的人工斜裂纹均能有效检出并显示深度;采用该系统检测在线钢轨鱼鳞纹,能够显示鱼鳞纹的深度评估数据,为钢轨打磨维修提供参考。     

钢轨探伤车特殊核伤B型图分析

钢轨轨头横向疲劳裂纹俗称核伤,严重影响行车安全。钢轨核伤多出现在距钢轨踏面8～12mm和距内侧5～10mm处,方向与钢轨纵剖面接近垂直,与踏面有10°～25°倾角(单行线上)或接近垂直(复行线上)。核伤可导致钢轨横向断裂,危害性极大,是最危险的钢轨疲劳缺陷之一。因此,对钢轨核伤检测尤为重要,根据B型图正确判断核伤关系到大型钢轨探伤车能否承担保障线路安全责任问题。1核伤产生原因     

锥形表面磨削直波纹的分析与控制

介绍了在HXD1C主动齿轮外锥磨削过程中,发现工件锥形表面产生磨削直波纹的质量缺陷后,针对其产生原因进行了分析,并通过合理选择砂轮、调整机床精度、改变加工工艺,达到了控制和消除锥形表面磨削直波纹的目的.     

无缝钢轨焊接接头全断面铣削系统的研制与验证

无缝钢轨焊接接头的平顺性直接影响高速列车运行安全性与舒适性。现有的500 m长钢轨焊接生产过程中,对焊接接头残余焊筋的初次处理主要由人工手持简易机具对接头进行打磨处理,加工质量不稳定且费时费力。为解决人工打磨质量不可控以及消除干扰探伤的焊筋波等问题,研制了一种智能化的钢轨焊缝全断面铣削加工系统和相应的加工工艺流程,针对钢轨轨颚、轨腰、轨底上表面等处的钢轨焊接接头复杂曲面,通过3D非接触精密测量头对焊缝两侧的钢轨进行测量,采用多段小直线拟合方式来实现对钢轨的仿形加工。生产实践表明,该方法使焊接接头铣削后各部位尺寸满足长钢轨焊接工艺要求。     

长沙磁浮综合检测车车轴的磨削工艺研究

长沙磁浮综合检测车车轴是一种多台阶细长轴,此轴直径长度比大,在磨削力和磨削热的作用下,工件易产生弯曲变形,在加工后易产生腰鼓形、锥形、振痕等多种缺陷,造成工件径向圆跳动和同轴度超差。解决问题的关键是减小磨削力和磨削热,提高工件的支撑刚度。因此,磨削该车轴应从减小加工应力、消除轴身加工受热伸长、正确使用中心支撑架、合理修整砂轮等操作和加工方法方面采取措施,从而保证车轴的加工精度,解决加工难点,以达到图样技术要求,并为今后加工此种车轴积累经验。     

重载铁路轮轨踏面摩擦控制器

重载铁路轮轨踏面摩擦控制器是重载铁路钢轨踏面摩擦控制产品的核心部分,其采用太阳能光伏组件供电,通过检测列车车轮信号,根据设定的参数控制直流电机,驱动润滑剂涂覆装置对钢轨踏面涂覆润滑剂,从而达到调节车轮与钢轨踏面摩擦因数,减缓钢轨磨损的作用.     

基于同步提取变换的钢轨踏面裂纹电磁超声表面SH波B扫成像检测研究

钢轨踏面在车轮的重复载荷作用下,极易产生滚动接触疲劳裂纹,并从轨头向下扩展,甚至导致断轨等重大安全事故,因此开展钢轨踏面裂纹高效准确的无损检测方法研究具有重要意义。对于钢轨轨头有限截面非规则几何体,无法采用解析法求解其频散曲线,采用Floquet-Bloch边界的有限元特征频率法,求解钢轨轨头类水平剪切导波频散曲线,在频散曲线的基础上,分析并确定电磁超声表面水平剪切波换能器的最佳检测频率。建立表面水平剪切波在含踏面裂纹钢轨轨头的传播有限元模型,研究表面水平剪切波在不同角度、深度的踏面裂纹上的反射及透射规律。为实现快速的钢轨踏面裂纹B扫成像检测且得到高信噪比的检测结果,实验对比同步提取变换和同步压缩变换对钢轨踏面检测回波的噪声滤除能力。结果表明：对单次检测回波应用同步提取变换消噪处理后,信噪比提高13.73 dB,比单次采集信号经同步压缩变换处理后的信噪比高4 dB。将同步提取变换用于钢轨踏面导波B扫成像检测,可以减小同步平均次数以满足快速检测的要求。     

面向钢轨目标廓形的多砂带磨削作业打磨模式

基于砂带打磨钢轨时的接触状态,在单条砂带磨削角度给定的前提下,推导单条砂带磨削在钢轨横向截面上的材料去除深度,建立单条砂带材料去除的廓形模型和面积模型。为在多砂带联合磨削下包络形成钢轨目标廓形,在给定首条砂带的磨削角度后,根据当前钢轨表面的剩余高度并以打磨量最大为原则设定其他砂带的磨削角度,结合工艺参数生成钢轨养护时的多砂带联合磨削作业打磨模式。以打磨质量指数评价打磨质量,确定打磨次数,评价多砂带联合磨削作业打磨模式的打磨质量。结果表明:在砂带磨削工艺参数一定时,砂带的磨削能力与钢轨表面的曲率半径相关;以最大打磨深度对应的角度进行砂带布局的打磨模式能够很好地满足钢轨目标廓形的磨削需求。     

电磁阻抗法检测钢轨踏面硬度中提离效应的研究

电磁无损检测钢轨踏面硬度中，检测信号对提离效应极其敏感，所以必须对提高效应加以抑制。本文针对电磁法铁磁材料硬度无损检测中的提离效应问题，提出了利用阻抗法，根据差动探头散射阻抗解析模型，对阻抗平面利用计算机图像处理进行处理，从而抑制提高效应，提高阻抗法进行铁磁材料检测的精度，并建立了用于钢轨踏面度无损检测的电磁场数学模型，实现了钢轨踏面硬度的定量检测。     

轮轨接触几何关系对比分析

采用Kalker CONTACT方法计算轮轨接触几何特性,分析对比了LM,LM_A,S1002CN,LM_(B-10),LM_D,XP55车轮踏面与TB 60,60D,60N钢轨廓型匹配的接触几何关系。分析结果表明:相同车轮踏面与TB 60钢轨匹配的名义等效锥度最大,与60D,60N钢轨匹配的名义等效锥度较小;LM_A踏面与TB 60钢轨匹配以及LM,S1002CN踏面与60D钢轨匹配时,具有较好的直线运行稳定性和曲线通过性能;LM,LM_A,S1002CN踏面与TB 60钢轨匹配时,车轮回复到对中位置的能力强;车轮踏面与60N钢轨匹配的接触斑分布均匀,直线上的磨耗性能好;LM_D踏面与TB 60,60D,60N钢轨匹配时也具有很好的磨耗性能;车轮踏面与60N钢轨匹配时,曲线通过的磨耗功最大,磨耗严重。     

基于载荷因子和牵引系数的钢轨踏面隐伤形成机理及预测研究

基于安定曲线,确定载荷因子和牵引系数是钢轨踏面隐伤形成的重要影响因素.采用有限元分析软件ABAQUS建立钢轨的有限元模型,并以广深线车辆—轨道耦合动力学计算得到的轮轨接触力及接触斑为该模型的输入,对钢轨踏面特别是轮轨接触部位及其附近区域的应力场进行仿真.结果表明:V型裂纹在轨头内部的扩展使得裂纹所在区域在轮轨力的作用下产生凹陷,形成钢轨踏面隐伤;载荷因子为2～3、牵引系数≥0.36是钢轨踏面形成隐伤的线路工况条件.应用该条件对我国典型线路是否可能产生钢轨踏面隐伤进行预测,广深线、浙赣线满足钢轨踏面萌生隐伤的条件,而大秦线则不可能产生隐伤,这与实测结果一致,表明基于载荷因子和牵引系数的钢轨踏面隐伤预测方法是可行的.     

青藏铁路钢轨铝热焊缺陷成因分析

通过对青藏铁路钢轨铝热焊接头缺陷的分析发现,随着海拔高度的增加,铝热反应中气体溢出的倾向增加,使焊头内部气孔率增大;钢轨焊接预热过程中气体压力的增大,极易导致焊头表面产生夹渣等缺陷。试验表明,调整焊剂成分和预热工艺,能有效消除青藏铁路钢轨铝热焊的缺陷。     

客运专线钢轨打磨的思考

轨道平顺分为轨道几何状态不平顺和钢轨车轮踏面不平顺。钢轨打磨作业主要消除周期性和非周期性不平顺,分为预打磨、预防性打磨、保养性（轮廓性）打磨和校正性（修理性）打磨。通过对日本、法国、德国和瑞典高速铁路钢轨打磨作业分析,根据我国铁路钢轨打磨作业实际,建议开展客运专线线路开通前的钢轨预打磨、开通后的钢轨预防性打磨及保养性打磨等研究和试验,制定钢轨打磨各种形式与参数、打磨程序、条件和验收标准。     

进口淬火钢轨的性能及应用研究

针对20世纪90年代中期我国进口并铺设使用的日本、法国、奥地利及俄罗斯淬火钢轨,进行性能和应用状况分析,研究钢轨出现滚动接触疲劳缺陷的原因,提出解决措施。研究结果表明,日本、法国、奥地利的钢轨淬火工艺为离线欠速淬火工艺,仅对轨头进行加热和冷却处理,从而得到较高的强度和硬度。这种钢轨虽然在小半经曲线上表现出较高的抗磨耗性能,但在直线段上当通过总重达到4～5亿t.km时,钢轨踏面会出现隐伤、斜裂纹、剥离掉块等较严重的滚动接触疲劳缺陷;俄罗斯的钢轨淬火工艺为淬火+回火工艺,钢轨全断面经过加热和冷却处理,虽硬度和强度略低,但因其不同的廓面形状和较好的轮轨匹配关系,使得滚动接触疲劳伤损较轻;进口淬火钢轨出现的斜裂纹一般形成在轨距角处,与行车方向大致成40°～50°角并向行车方向发展。疲劳裂纹是由材料的棘齿形滞回效应引起的,并在高的接触应力下扩展。因此定期打磨钢轨和使用新廓面钢轨是解决滚动接触疲劳问题的有效方法。     

60 kg/m钢轨和60N钢轨轮轨接触几何关系对比分析

为揭示我国新研究设计的60N钢轨的轮轨接触几何关系,运用常用的迹线法,以LM型和LMA型车轮踏面为例,对60 kg/m钢轨(简称60钢轨)和60N钢轨轮轨接触几何关系及其对轨底坡和轮对摇头的适应性进行详细研究。结果表明:相比60钢轨,60N钢轨与LM型和LMA型踏面匹配时,轮轨接触点在钢轨上位于钢轨中心位置附近,同时不会在钢轨轨距角附近出现轮轨接触,且在发生轮缘接触前,60N钢轨相比60钢轨对应的等效锥度随着轮对横移量变化很小,说明60N钢轨有效的改善了轮轨接触几何关系;同60钢轨,60N钢轨对于LM型车轮踏面,当轨底坡为1/20时匹配更佳,对于LMA型车轮踏面,当轨底坡为1/40时匹配更佳,而摇头角对60钢轨和60N钢轨的影响基本一致。     

客运专线钢轨打磨的思考

轨道平顺分为轨道几何状态不平顺和钢轨车轮踏面不平顺.钢轨打磨作业主要消除周期性和非周期性不平顺,分为预打磨、预防性打磨、保养性(轮廓性)打磨和校正性(修理性)打磨.通过对日本、法国、德国和瑞典高速铁路钢轨打磨作业分析,根据我国铁路钢轨打磨作业实际,建议开展客运专线线路开通前的钢轨预打磨、开通后的钢轨预防性打磨及保养性打磨等研究和试验,制定钢轨打磨各种形式与参数、打磨程序、条件和验收标准.