钢轨打磨技术及其应用【业界研究】

1、钢轨打磨技术及其应用,1,专业倾力,主要类容,1、钢轨打磨及原理 2、钢轨打磨技术分类及其作用 3、钢轨打磨技术应用中注意的问题 4、钢轨打磨技术在国内外的应用及发展,2,专业倾力,1、钢轨打磨及其原理,1.1、什么是钢轨打磨？,图3 钢轨在轨头肩部产生剥离掉块,图 1 钢轨磨合后的轨面状态,图 2 钢轨磨合后的轨面产生波磨,图 4 钢轨磨合后的轨面产生裂纹,3,专业倾力,钢轨打磨主要是通过打磨机械或打磨列车对钢轨头部滚动表面的打磨，以消除钢轨表面不平顺、轨头表面缺陷及将轨头轮廓恢复到原始设计要求，从而实现减缓钢轨表面缺陷的发展、提高钢轨表面平滑度，进一步达到改善旅客乘车舒适度、降低轮轨噪音、

2、延长钢轨使用寿命的目的。,图 5 陇海线下行轨道钢轨(打磨前),图6 陇海线下行轨道钢轨打磨后（第1遍）,图7 打磨好后的钢轨车轮走行光带居中,4,专业倾力,1.2、钢轨打磨的基本原理 钢轨打磨的基本原理是把钢轨轮廓修成理想形状，改善轮轨横向耦合断面接触，改善轮轨接触纵向平顺性，把接触应力减至最小化以减小磨损。,图8 PMG-48型钢轨打磨车,图9 作业中的钢轨打磨车,5,专业倾力,图 10 打磨小车平面图,图11 打磨小车的主要组成部件,6,专业倾力,图12 工作中打磨电机角度调整,7,专业倾力,2、钢轨打磨技术分类及其作用,2.1 钢轨打磨分类方法有很多，按照采用的方法和 欲达到的目的可分

3、为：(1)表面打磨,也叫修复性打磨； (2)外形打磨,也叫预防性打磨。 2.2 表面打磨(修复性打磨) 表面打磨是控制和清除钢轨表面已有的缺陷。表面打磨通常是在钢轨表面形成缺陷以后才进行。传统的表面打磨只是简单地将轨头磨平，如图13 (a) 所示。轨面缺陷直接与轮轨竖向动力作用有关，表面打磨可以控制表面缺陷，从而起到减小垂向振动、垂向冲击力和噪声、提高旅客舒适性的作用。,8,专业倾力,图13表面打磨与外形打磨,2.3 外形打磨(预防性打磨) 通过对轨头打磨成各种形状以改善轮轨接触状态 而达到控制病害发生和发展的目的称为外形打磨。外形打磨是根据需要将轨头打磨成一特殊形状, 如图13 (b) ,

4、而不同于传统的表面打磨只是简单地将轨头磨平。 外形打磨有以下作用：(1) 控制钢轨侧磨和侧向轮轨作用力；(2) 控制钢轨疲劳； (3) 控制波磨。,9,专业倾力,图16打磨与未打磨钢轨磨耗比较,图15 打磨后车轮走行光带居中,图14 直线区段轮轨接触光带,10,专业倾力,表1两类打磨方法简况,11,专业倾力,3、钢轨打磨技术应用中注意的问题 一种特定的打磨外形只适合一类问题, 即不同的问题需要不同的打磨外形, 不存在一种适合所有问题的打磨外形。实际应用中要针对线路的钢轨病害发展规律及运营条件，针对具体的现场环境，结合对打磨车工作性能的分析，初步确定打磨类型。要注意的问题有： （1）外形打磨相对

5、于表面打磨，在每次打磨过后，保留的是表面没有裂纹的、良好的、有硬化层的表面。而表面打磨，经过多遍的、大打磨量的打磨后，原来的有裂纹的、变形的表面把硬化层完全消除掉了，只剩下相对软的金属层和一些残余裂纹(最深的裂纹不会完全被消除)，这些导致更容易发生磨损以及裂纹的继续扩展，所以，应大力提倡外形打磨；,12,专业倾力,(2)打磨周期的确定，合适的钢轨打磨间隔的确定与钢轨冶金、线路曲线半径大小、车辆轴重和扣件类型等有关，NRC(美国科学研究委员会)推荐一般的外形打磨与表面打磨周期的对比如下：,表2,13,专业倾力,(3)打磨限值的确定，主要考虑的因素是线路的外观平顺性要求(主要是波磨)、疲劳裂纹发展

6、情况和通过总重等；对于不同标准的线路，波形磨耗达到某一限值时，就必须进行打磨； (4)打磨量的控制，钢轨打磨是控制磨损而且通过精心调整可以恢复到理想形状，在最小的打磨量和钢轨损失下达到要求的去除量，即自然和人工作用而形成的钢轨磨耗量组合起来要求正好能够消除仅在金属表面出现的裂纹； (5)实际作业中的其他各项要求(线路要求、速度要求、安全要求等)。,14,专业倾力,4、钢轨打磨技术在国内外的应用及发展,钢轨打磨工艺的提出最先是为了控制钢轨波磨，后来逐渐认识到钢轨打磨还能控制钢轨的接触疲劳，防止因接触疲劳而产生片状剥落、开裂等病害。随着打磨设备和技术的不断改进，以及优质钢材和先进润滑技术的应用，已

7、经基本上能够消除钢轨的波磨，有效地控制剥落现象，大幅度提高钢轨寿命。 在钢轨打磨的早期发展阶段，主要对钢轨采用修复性打磨，而目前较多地采用预防性打磨，各个国家也总结了相当丰富的经验，在钢轨打磨的工艺、 要求的外形轮廓、质量标准方面形成了一系列的规范的制度和施工措施。而且能够达成的共识是钢轨打磨是实现最佳轮轨相互作用的关键，几乎所有的,15,专业倾力,铁路公司都把钢轨打磨看作解决钢轨波形磨耗、剥落、开裂问题的有效方法。俄罗斯、日本、法国和德国的国家铁路上，钢轨打磨也被认为是延长钢轨使用寿命和降低噪声的最有效手段之一。 早期我国钢轨打磨设备主要靠进口, 1989 年我国引进第一台钢轨打磨设备，我国钢轨打磨技术远落后于铁路发达国家。如今，我国一些铁路局已经配备钢轨打磨列车，打磨技术也正在逐步成为一项基本的维修技术。近几年来，实际应用的需求、原铁道部的重视、南北车集团投入研发等