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鐵路搗固

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       鐵路路基的質量是否穩定可靠, 是列車安全高效運行的基礎。目前我國乃至世界大部分鐵路路基,都是采用枕木碎石道床的結構,它有一個特點就是需要每隔一段時間(視列車的頻次而定)都需要進行搗固作業(即將被擠開的碎石重新填至枕木以下并搗實)。

 鐵路搗固正文.jpg

隨著我國鐵路建設的高速發展, 為保障鐵路安全、高效運營, 對鐵路養護裝備、工具的現代化提出了更高的要求。我國已經能夠制造出具有國際領先水平的3枕連續式搗固穩定車,能夠自動調整2條鐵軌間的水平和間距偏差, 還能夠同時對3條枕木進行搗固和穩定作業, 比傳統的設備提高工效1倍多, 為高速列車的安全運行提供了可靠的技術保障。與之相配套使用的鐵路路基搗固鎬頭, 是鐵路路基維護過程中, 消耗量最大的易損易耗工具。因此, 新型高強度鐵路路基搗固鎬頭的研發, 有著廣闊的國內外市場前景和巨大的社會經濟效益。

 

1.搗鎬的工作原理

一臺搗固車共裝有32把搗鎬, 成對排列在軌枕的兩邊。搗鎬是搗固車的重要零件, 也是主要的磨耗件。目前主要依賴進口, 價格昂貴。搗固作業時, 依靠搗固裝置快速下降的慣性沖力和升降油缸的下插力, 將所有搗鎬插入道床。通過高頻振動, 使石碴向較穩定的方向移動, 增加道床的密實度; 利用搗鎬的夾持作用, 把軌枕間隔中的石碴向枕底擠壓, 使枕底石碴更加密實, 提高軌道的穩定性。搗固作業時, 搗鎬插入道床的瞬間要承受很大的沖擊力, 在振動夾持過程中要承受振動力和夾持彎矩, 同時還伴有鎬掌與石碴的強烈摩擦。由于道床是散粒結構, 因此, 作用于搗鎬的力很復雜, 不僅有交變應力, 而且有沖擊磨損和滑動磨料磨損, 這就要求搗鎬有足夠的抗疲勞能力和較高的耐磨性。

    

2.搗鎬的磨損機理

搗固作業時, 搗鎬首先以一定的速度撞擊石碴,隨后插入道床。石碴棱角在鎬掌上滑動, 隨著搗鎬的振動和夾持, 帶有銳利棱角的石碴切削鎬掌而形成顯微切屑, 比較圓滑的石碴造成鎬掌表面塑性變形或生擦傷。金屬經多次碾壓變形使變形度超過材料允許的延伸極限而產生裂紋, 繼續與石碴相互作用, 裂紋擴展。由于鎬掌的前端較薄, 又先碰到石碴, 受到作用力也最大, 因而局部因磨損而變成近似拋物線形狀。磨損隨著作業里程增加而加劇。因此, 搗鎬的磨損是受沖擊的滑動磨料磨損, 鎬掌高度方向的磨損速度遠大于厚度方向磨損速度。由于磨料為各種巖石, 硬度不一, 道床情況也各不相同, 對于疏松的石碴道床, 搗鎬所受作用力較小, 磨損就少。對于密實的花崗巖石碴的道床, 搗鎬磨損就嚴重。另外, 對于潮濕的道床, 因水的腐蝕作用, 也會降低搗鎬的耐磨性。此外, 因作業時各鎬所處位置不同, 所受的阻力有較大差異。兩側的外鎬, 單個插入軌枕道床內, 較容易把石碴排開, 所受阻力較小; 中間的內鎬, 成對插入軌枕道床內, 石碴擠得較緊, 難以排開, 搗鎬所受阻力較大, 因此, 內鎬比外鎬磨損快。但外鎬磨損情況也不相同, 從前進方向來看, 前外鎬插入的是未經作業的軌枕道床, 而后外鎬, 一般插入的是經過前一次搗固作業的軌枕道床, 道床較松, 故前面的搗鎬比后面的磨損快。內鎬側面磨損較嚴重的原因, 是作業時相鄰內鎬間隙較大, 石碴較易擠入兩鎬之間; 外鎬相鄰搗鎬間隙較小, 石碴不易擠入, 造成內鎬側面磨損嚴重。因此, 搗鎬的磨損不僅與搗鎬的材質和受力有關, 而且還與石碴的硬度、粒度、形狀以及道床條件、環境等因素有關。

 

3.搗鎬的斷裂機理

搗固作業時, 搗鎬承受交變應力作用, 搗鎬的斷裂失效方式是疲勞斷裂。正常工作下, 這些周期性變化應力遠低于材料的屈服強度, 然而因偶然的過載, 如操作不慎搗鎬擊打在水泥枕上, 或因線路多年失修道床變得硬實等, 可能使搗鎬應力集中區的實際應力超過材料的屈服強度, 發生局部塑性變形, 萌生微裂紋。在繼續過載時, 形成多源性的斷裂源, 當裂源發展到一定程度時, 這些交變應力將誘發疲勞裂紋擴展, 最終導致斷裂。此外, 在作業時, 由于不同位置的各鎬受力情況不同, 兩側的搗鎬所受阻力較小, 中間的搗鎬所受阻力較大, 因此, 內鎬的斷裂失效比外鎬的多。由此可見, 搗鎬的斷裂不僅取決于搗鎬的材質和加工質量, 而且與受力狀態、線路條件、工人操作

水平等多種因素有關。

 

            山東易斯特機械設備有限公司生產的硬質合金搗鎬具有以下特點:

1.    基體材質選用優質合金結構鋼,經過調質處理后具有優良的綜合機械性能。

2.    硬質合金排布及形狀經過計算機建模優化,強度高,阻力小。

3.    鎬掌幾何尺寸用加工中心加工而成,精度高,使得與硬質合金貼合良好。

4.    頭部采用高鈷粗晶硬質合金,具有優良的抗沖擊性能;側面為低鈷粗晶硬質合金,抗磨損性好。

5.    每塊硬質合金貼合面都經過磨床精磨。

6.    采用超音頻沉底式感應焊接,加熱迅速,焊料液化時間短,焊接質量好。

7.    釬焊時用氮氣做保護,防止合金表面脫碳而影響產品質量。

經客戶證明,我公司生產的搗鎬,搗固里程數長,質量達到了國內先進水平。

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