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曲面打磨,一種全新的鋼軌打磨技術(shù)!

關(guān)鍵詞 曲面打磨 , 鋼軌打磨 , 砂輪|2019-02-13 11:00:58|來(lái)源 軌道交通網(wǎng)
摘要 近年來(lái)隨著我國(guó)軌道交通的快速發(fā)展,鋼軌傷損這種情況已逐漸明顯的加重。鋼軌傷損不僅影響行車品質(zhì),甚至可能導(dǎo)致斷軌,嚴(yán)重影響行車的穩(wěn)定性和安全。因此,提高軌道交通鋼軌使用壽命,已成為目...

       近年來(lái)隨著我國(guó)軌道交通的快速發(fā)展,鋼軌傷損這種情況已逐漸明顯的加重。鋼軌傷損不僅影響行車品質(zhì),甚至可能導(dǎo)致斷軌,嚴(yán)重影響行車的穩(wěn)定性和安全。因此,提高軌道交通鋼軌使用壽命,已成為目前急需解決的問(wèn)題。鋼軌打磨是線路養(yǎng)護(hù)維修中的一種重要方法,也是用來(lái)提高鋼軌壽命和使用性能的一種手段,經(jīng)過(guò)大量實(shí)踐和理論研究,都印證了這種措施的實(shí)用性和可靠性。鋼軌打磨已得到國(guó)內(nèi)外廣泛的應(yīng)用,并能有效提高軌道交通鋼軌使用壽命。

       2018年,一種全新的打磨技術(shù)被引入中國(guó)——曲面打磨,也叫切線打磨,它與傳統(tǒng)的打磨最大的不同之處就是在于砂輪與鋼軌在打磨時(shí)的接觸位置:傳統(tǒng)的打磨利用砂輪的軸向面,也就是平面與鋼軌進(jìn)行磨削(見(jiàn)圖1),而曲面打磨則是利用砂輪的徑向面,也就是圓周曲面與鋼軌接觸磨削。見(jiàn)圖2,砂輪曲面與鋼軌的縱向水平線相切,所以也叫切線打磨。

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圖1 傳統(tǒng)杯型打磨

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圖2 曲面打磨

       正是因?yàn)榧夹g(shù)原理的巨大差異,所以與傳統(tǒng)打磨技術(shù)相比,曲面打磨有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。下面以意大利MecnoService公司生產(chǎn)的MS-12S型(見(jiàn)圖3)打磨車為基礎(chǔ),闡述曲面打磨的幾個(gè)典型特點(diǎn)。

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圖3 MS-12S打磨車

       一、打磨質(zhì)量的優(yōu)越性

       曲面打磨原理利用砂輪“自銳”特征,使用砂輪打磨后形成的弧面,僅用4-5片砂輪便能完全覆蓋鋼軌表面,其中至少有2組砂輪是鎖定在一個(gè)位置,因此在以下幾個(gè)方面有著特別的優(yōu)勢(shì):

       1、橫向廓形:弧面飽滿,沒(méi)有小平面,見(jiàn)下圖4-1為曲面打磨后的形面,圖4-2為傳統(tǒng)杯型打磨后的形面。

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       2、縱向平順度:有2組磨石設(shè)計(jì)在同一縱向平面,這對(duì)于處理焊接頭和波磨效果良好。見(jiàn)圖5-1及圖5-2焊接頭打磨處理前后對(duì)比。

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       3、粗糙度:見(jiàn)圖6,打磨后鋼軌表面粗糙度平均不到4μm。

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圖6 打磨粗糙度

       二、作業(yè)效率和能力的多變性

       該車設(shè)計(jì)一共有12個(gè)砂輪,每邊6個(gè),但如前面描述的那樣,一般4-5片砂輪就能完全覆蓋鋼軌表面,實(shí)際上這取決于所選砂輪的厚度。該車另一特別之處就是,可根據(jù)鋼軌的不同需求,使用硬度、厚度不一的砂輪。

       1、打磨砂輪因地制宜,靈活組合:如不需修改廓形,則只用內(nèi)外兩片60mm厚的砂輪便能覆蓋整個(gè)鋼軌表面,完成一遍平均0.2mm左右的打磨量。而針對(duì)內(nèi)側(cè)有肥邊的病害狀況,可以設(shè)置25mm的砂輪專門用來(lái)高效削除病害。另外,如需打磨例如60N等在軌距角處磨削量大的廓形,可以使用35mm厚度的砂輪設(shè)置在該區(qū)域。總之,能根據(jù)不同的工況需要,設(shè)置不同的砂輪厚度組合,完成有針對(duì)性的打磨。

       2、打磨遍數(shù):鑒于砂輪的不同組合,最少一遍可以實(shí)現(xiàn)新軌預(yù)打磨,達(dá)到去除脫碳層的目的。而打磨量較大的廓形修復(fù),一般6-8遍也能達(dá)到設(shè)計(jì)廓形。

       3、作業(yè)速度:平均1-2km/h的作業(yè)速度,能在慢速的走行中觀察打磨狀況,及時(shí)調(diào)整打磨策略。這對(duì)于打磨道岔優(yōu)勢(shì)明顯。

       三、無(wú)障礙設(shè)計(jì)的作業(yè)范圍

       鑒于曲面打磨的磨石設(shè)計(jì),磨石在作業(yè)過(guò)程中不會(huì)干涉鋼軌兩邊的各類設(shè)施,因此該打磨車幾乎是無(wú)太多的障礙物影響作業(yè),作業(yè)時(shí)不需要額外拆除鋼軌兩旁設(shè)備。

       1、道岔:可打磨道岔的任何區(qū)域,包含尖軌、岔心位置,但為防止該區(qū)域的打磨影響道岔相關(guān)幾何參數(shù),在該區(qū)域打磨量控制較為謹(jǐn)慎,而曲尖軌和直尖軌的基本軌區(qū)段、曲基軌、直基軌區(qū)段,可以不受任何限制。

       2、線路:線路中的各類設(shè)施,比如計(jì)軸器、自動(dòng)潤(rùn)滑裝置、護(hù)軌、人防門等,均不影響打磨作業(yè)。

       3、槽型軌:普通輪對(duì)通過(guò)有軌電車專用的槽型軌時(shí),輪緣厚度決定了通過(guò)道岔的安全系數(shù)。MecnoService曲面打磨車設(shè)計(jì)可置換輪對(duì),在打磨槽型軌時(shí)使用較薄輪緣的輪對(duì),能安全地在槽型軌上運(yùn)行和作業(yè)。另外該車的曲面打磨設(shè)計(jì)也能輕易避開(kāi)軌槽,從而輕易完成打磨作業(yè)。

       4、極端線路狀況:該車走行系統(tǒng)為機(jī)械傳動(dòng),能在80‰的坡度上作業(yè);另外該車較小的外形尺寸(長(zhǎng)13962mm*寬2320mm*高2700mm)也能讓它順利通過(guò)20米的小半徑彎道,對(duì)于城市軌道而言,這是非常重要的作業(yè)能力。

       打磨實(shí)際效果分析:

       根據(jù)引入該打磨技術(shù)的北京同和時(shí)代科技有限公司負(fù)責(zé)人介紹,在2018年,他們利用Mecno曲面打磨技術(shù),一共在三種不同的場(chǎng)合下進(jìn)行了打磨效果驗(yàn)證:

       一是在川藏線成蒲段進(jìn)行了道岔和站線新軌廓形打磨。成蒲段是川藏鐵路的先導(dǎo)段,設(shè)計(jì)運(yùn)營(yíng)時(shí)速200km/h,按照鐵路管理部門的要求,該區(qū)段道岔60D和60N兩種高鐵適用廓形,最大打磨量在軌距角區(qū)域達(dá)到1.3mm。該車作業(yè)8-10遍可達(dá)到60N設(shè)計(jì)廓形,并在后期運(yùn)行中發(fā)現(xiàn),打磨后的廓形對(duì)于預(yù)防道岔曲股早期側(cè)磨和魚(yú)鱗紋有著非常重要的作用。下圖7是打磨后的道岔宏觀狀態(tài),圖8是打磨廓形對(duì)比。

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圖7 道岔打磨后

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圖8 打磨后廓形與設(shè)計(jì)廓形比對(duì)

       二是在廣州有軌電車海珠試驗(yàn)段進(jìn)行槽型軌修復(fù)性打磨。廣州有軌電車敷設(shè)在珠江邊上,沿途經(jīng)過(guò)兩個(gè)高檔住宅小區(qū),因接頭和波磨的原因?qū)е螺嗆壗佑|噪聲讓居民抱怨。經(jīng)過(guò)打磨后,輪軌關(guān)系改善明顯,列車運(yùn)行噪聲最大降低了5分貝。圖9是波磨打磨前后對(duì)比,圖10噪聲打磨前后測(cè)試結(jié)果。

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圖9 波磨打磨前后數(shù)據(jù)(深藍(lán)色為打磨前,亮青色為打磨后)

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圖10 打磨前后噪聲測(cè)量值

       三是在濟(jì)南地鐵R1線進(jìn)行全線新軌預(yù)打磨。相關(guān)研究證明,新軌在開(kāi)通前進(jìn)行預(yù)打磨,去除表面脫碳層和部分安裝時(shí)造成的病害,能在后期運(yùn)營(yíng)中大大降低鋼軌出現(xiàn)疲勞傷損的幾率,尤其是微小裂紋、擦傷、焊接頭不平順等,能起到很好的消除作用。下圖11為打磨線路后的宏觀表面。

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圖11 濟(jì)南地鐵打磨后宏觀形面

       另外,該車設(shè)計(jì)能快速分解和組合,利用汽車運(yùn)輸至打磨地點(diǎn)(見(jiàn)圖12),這對(duì)于打磨調(diào)度十分便利,尤其是城市地鐵線路中,部分線路沒(méi)有聯(lián)絡(luò)線,無(wú)法提高打磨車的利用率,該車的設(shè)計(jì)能很好地解決這一問(wèn)題。

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圖12 曲面打磨車的快捷運(yùn)輸

       在不同的場(chǎng)合和工況下,該車表現(xiàn)堪稱完美,既能和傳統(tǒng)打磨一樣為鋼軌的病害修理,延長(zhǎng)鋼軌壽命上表現(xiàn)卓越,又能在傳統(tǒng)打磨受限區(qū)域發(fā)揮優(yōu)勢(shì),填補(bǔ)技術(shù)空白。這將是未來(lái)打磨技術(shù)的先驅(qū)力量,為軌道交通行業(yè)的工務(wù)維保添磚加瓦,發(fā)光發(fā)熱。

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