CN102409581B - 一种合金钢组合辙叉心轨翼轨 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种既能有效地增强了辙叉的轨顶平顺性，改善心轨及翼轨的受力状态，又能从根本上提高整组辙叉使用寿命的合金钢组合辙叉心轨翼轨，所述合金钢组合辙叉心轨翼轨中翼轨从辙叉咽喉至心轨顶宽30mm-50mm处抬高至5mm；心轨顶面降低值为顶宽10mm处降低10mm、顶宽20mm处降低3mm-4mm、顶宽50mm处降低0.5mm、顶宽71mm处降低0mm；心轨宽20～50mm对应处翼轨工作边轨头切削量为0mm。优点：一是结构简单，易于装配；二是增强了辙叉的轨顶平顺性，改善心轨及翼轨的受力状态，提高整组辙叉的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种既能有效地增强了辙叉的轨顶平顺性，改善心轨及翼轨的受力状态，又能从根本上提高整组辙叉使用寿命的合金钢组合辙叉心轨翼轨，属合金钢组合辙叉心轨翼轨制造领域。
背景技术
合金钢组合辙叉是合金钢心轨与在线热处理钢轨之间采用间隔铁及高强螺栓组装而成。心轨采用高强度、高硬度的合金钢材质制造，能够有效提高辙叉的使用寿命；翼轨、叉跟轨采用普通在线热处理钢轨制造，实现了无缝线路的现场焊接，在结构上彻底消除了钢轨接头，减少列车在接头区的冲击与振动，延长了轮、轨部件的使用寿命，并且提供了平滑的运行表面，给列车运营和行车安全带来诸多好处，得到了各铁路局的广泛应用。
随着合金钢组合辙叉在无缝线路上的推广使用，逐渐暴露出心轨早期剥落掉块和翼轨磨耗较快两个普遍存在问题。这主要是由于合金钢组合辙叉轨顶面存在较大的竖向不平顺而产生的轮轨动力作用较大，造成对心轨及翼轨的损伤。因此，需对合金钢组合辙叉的心轨翼轨相对位置关系进行优化，增强辙叉的轨顶平顺性，改善心轨及翼轨的受力状态，提高辙叉的使用寿命。
发明内容
设计目的：避免背景技术中的不足之处，设计一种既能有效地增强了辙叉的轨顶平顺性，改善心轨及翼轨的受力状态，又能从根本上提高整组辙叉使用寿命的合金钢组合辙叉心轨翼轨。
设计方案：为了实现上述设计目的。本申请旨在研发设计合金钢组合辙叉的心轨翼轨相对位置关系，即心轨宽10mm、20mm、50mm、71mm断面的降低值及翼轨的抬高达到最优设计，增强辙叉的轨顶平顺性，改善心轨及翼轨的受力状态，解决心轨早期剥落掉块和翼轨磨耗较快现象，从而提高整组辙叉的使用寿命。即，在合金钢组合辙叉设计过程中，为避免心轨薄弱断面提前受力和翼轨磨耗过大，设计了五种心轨翼轨相对位置关系（见表1），并从竖向不平顺、心轨与翼轨间的轮载转移、车轮动力附加力三个主要方面进行分析对比，最终得出最优设计方案。
表1 合金钢组合辙叉心轨翼轨相对位置关系设计（以60kg/m钢轨12号为例）
一、首先对序号1～4方案进行对比：
1、列车过岔时，由于轮轨接触点的变化，会不可避免的产生竖向不平顺，基本轨一侧的竖向不平顺较小，辙叉一侧的竖向不平顺较大。竖向不平顺是导致道岔系统发生振动的激振源，是影响行车平稳性与安全性的主要因素。不平顺波长越短、幅值越大，轮轨间的竖向动力作用越大。HGPC02型辙叉的竖向不平顺为0.0～2.2mm；HGPC04G型辙叉的竖向不平顺为-2.6～1.8mm；HGPC04GG型辙叉的竖向不平顺为-2.6～1.4mm；HGPC04X型辙叉的竖向不平顺为0.0～2.3mm。
2、随着心轨顶面宽度增加，轮轨接触点在钢轨及车轮上均在发生变化，同时车轮的重心也在发生变化。HGPC02型组合辙叉轮载转移点位于心轨顶宽10～20mm之间，心轨薄弱断面受力较大，心轨易出现伤损病害；HGPC04G型组合辙叉轮载转移点位于心轨顶宽30～40mm之间，翼轨受力较大，因车轮与翼轨间的接触面积较小（轮轨接触点靠近轨距角附近），因此翼轨磨耗会较快；HGPC04GG、HPGC04X型组合辙叉轮载转移点位于心轨顶宽20～30mm之间，心轨与翼轨的受力较为合理。
3、当列车通过一段完全平顺的轨道时，钢轨有一个均匀下沉量，此时钢轨既无附加沉陷，车轮也无附加动压力。但当列车通过轨道竖向不平顺时，出现了新的动力平衡条件。车轮进入不平顺前，车轮重心保持与原轨面平行，而在进入不平顺后，车轮重心猝然下降相当于不平顺的深度，使车轮簧下部分连同部分轨道产生强迫振动，结果使钢轨产生附加沉陷，车轮产生附加动压力。这个强迫振动，一直延续到不平顺终点止。当车轮驶出不平顺时，因还有一定的竖直振动加速度及位移，因此将在不平顺范围外继续产生自由振动，在阻尼的作用下，直到不平顺外的某一点，不平顺的影响方始完全消失，钢轨的沉陷恢复到原来的位置，车轮上也不再有任何的附加动压力。
我国货车车轮滚动圆直径为840mm，单轮簧下质量约为1200kg，组合辙叉扣件支点刚度设计为75kN/mm，枕间距为600mm，货物列车直向过岔速度为120km/h。计算得HGPC02型辙叉的动力附加力为449.4kN，HGPC04G型辙叉的动力附加力为347.8kN，HGPC04GG型辙叉的动力附加力为254.5kN，HGPC04X型辙叉的动力附加力为247.7kN。四种组合辙叉的车轮动力附加力如图1所示，从车轮动力附加力的角度看，以HGPC04X型组合辙叉最优，以HGPC02型辙叉最差。
小结：根据以上分析对比，在序号1～4方案中，序号4方案（HGPC04X型）组合辙叉最优。
二、为进一步降低轮轨动力作用，在HGPC04X的基础上再次进行优化（见表1中序号5方案），通过对优化前后的竖向不平顺、动力附加力的比较（见图2、图3），HGPC04X优化后不平顺幅值及动力附加力均有所降低。
结论：通过以上分析对比，序号5方案为最优方案，即翼轨从辙叉咽喉至心轨顶宽30mm处抬高至5mm；心轨顶面降低值为顶宽10mm处降低10mm、顶宽20mm处降低3mm、顶宽50mm处降低0.5mm、顶宽71mm处降低0mm；心轨宽20～50mm对应处翼轨工作边轨头切削量为0mm。
技术方案：一种合金钢组合辙叉心轨翼轨，所述合金钢组合辙叉心轨翼轨中翼轨从辙叉咽喉至心轨顶宽30mm-50mm处抬高至5mm；心轨顶面降低值为顶宽10mm处降低10mm、顶宽20mm处降低3mm -4mm、顶宽50mm处降低0.5mm、顶宽71mm处降低0mm；心轨宽20～50mm对应处翼轨工作边轨头切削量为0mm。
本发明与背景技术相比，一是结构简单，易于装配；二是增强了辙叉的轨顶平顺性，改善心轨及翼轨的受力状态，提高整组辙叉的使用寿命。
附图说明
图1是动力附加力的示意图。
图2是HGPC04X优化前后的竖向不平顺比较示意图。
图3是HGPC04X优化前后的动力附加力比较示意图。
图4是合金钢组合辙叉心轨翼轨的结构示意图。
具体实施方式
实施例1：参照附图4。一种合金钢组合辙叉心轨翼轨，合金钢组合辙叉心轨翼轨的制造工艺系现有技术，在此不作叙述。所述合金钢组合辙叉心轨翼轨中翼轨从辙叉咽喉至心轨顶宽30mm-50mm处抬高至5mm；心轨顶面降低值为顶宽10mm处降低10mm、顶宽20mm处降低3mm -4mm、顶宽50mm处降低0.5mm、顶宽71mm处降低0mm；心轨宽20～50mm对应处翼轨工作边轨头切削量为0mm。由于合金钢组合辙叉是组装而成，故在生产过程中应严格控制辙叉轨顶平面度要求；出厂前高强螺栓须按照设计规范实施扭紧，防止辙叉在使用过程中心轨翼轨相对位置关系发生变化，从而影响辙叉的使用寿命。
实施例2：在实施例1的基础上，所述合金钢组合辙叉心轨翼轨中翼轨从辙叉咽喉至心轨顶宽30mm处抬高至5mm；心轨顶面降低值为顶宽10mm处降低10mm、顶宽20mm处降低3mm、顶宽50mm处降低0.5mm、顶宽71mm处降低0mm；心轨宽20～50mm对应处翼轨工作边轨头切削量为0mm。
需要理解到的是：上述实施例虽然对本发明的设计思路作了比较详细的文字描述，但是这些文字描述，只是对本发明设计思路的简单文字描述，而不是对本明设计思路的限制，任何不超出本发明设计思路的组合、增加或修改，均落入本发明的保护范围内。
Claims (2)
1.一种合金钢组合辙叉心轨翼轨，其特征是：所述合金钢组合辙叉心轨翼轨中翼轨从辙叉咽喉至心轨顶宽30mm-50mm处抬高至5mm；心轨顶面降低值为顶宽10mm处降低10mm、顶宽20mm处降低3mm -4mm、顶宽50mm处降低0.5mm、顶宽71mm处降低0mm；心轨宽20～50mm对应处翼轨工作边轨头切削量为0mm。
2.根据权利要求1所述的合金钢组合辙叉心轨翼轨，其特征是：所述合金钢组合辙叉心轨翼轨中翼轨从辙叉咽喉至心轨顶宽30mm处抬高至5mm；心轨顶面降低值为顶宽10mm处降低10mm、顶宽20mm处降低3mm、顶宽50mm处降低0.5mm、顶宽71mm处降低0mm；心轨宽20～50mm对应处翼轨工作边轨头切削量为0mm。
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