1 轨道结构、
1.2 钢轨
1.2.1 钢轨的功用、性能和断面
钢轨是铁路轨道的主要部件,其作用是引导机车车辆车轮前进,承受车轮的巨大压力并将该力传递到轨枕或其他支承上。因此钢轨必须为车轮提供连续、平顺和阻力*小的滚动表面。在电气化铁路或自动闭塞区段,钢轨还可兼做轨道电路。
钢轨的工作条件非常复杂,车轮作用于钢轨上的力有垂直力、横向水平力和纵向水平力。此外,气候和其他因素也对钢轨使用性能有影响。钢轨除承受基本弯曲应力外,还有接触应力、残余应力、局部应力和温度应力等,使钢轨产生压缩、伸长、弯曲、扭转、压溃、磨损、断裂等。因此要求钢轨要有足够的强度、韧性和耐磨性能。
钢轨要有足够的强度,以延长其使用寿命,又要求具有一定的塑性,以防脆性折断;它需有一定的硬度增加耐磨性,又要有适当的韧性;要有相当的刚度,抵抗挠曲,又要有可挠性,以减轻轮轨的冲击;钢轨踏面应粗糙,以增加轮轨间的黏着力,又要光滑,以减少行车阻力。
以上矛盾的性能要求使钢轨的设计及制造成为一个非常复杂的问题。
钢轨断面采用抵抗弯曲*佳的“I”字形。断面分为轨头、轨腰和轨底三个部分。
轨头提供车轮的滚动表面,其外形应与车轮踏面相匹配,且应耐磨和抵抗压溃,轨头宜厚一些。支承在轨枕上的轨底宜宽一些,以保证钢轨的稳定性,并具有一定的厚度,以增加刚度和抵抗锈蚀的能力;为了使钢轨有较大的承载能力和抗弯能力,要求轨腰有足够的高度和厚度;从整个钢轨高度来说,应尽可能大一些,以保证有足够的惯性矩和断面系数来承受垂直动荷载。但钢轨过高,又影响其横向水平稳定性。一般要求轨高与轨底宽之比为1.15~1.20。
此外,轨头、轨腰和轨底各部分面积应比例适合,以保证在轧制过程中冷却均匀。
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