适用于磨耗型车轮的铁路弯道用60kg/m钢轨制造技术

本实用新型专利技术提供一种适用于磨耗型踏面车轮相匹配的铁路弯道用60kg/m钢轨，该钢轨包括具有廓面的轨头、轨底和连接该轨头和轨底的轨腰，其特征在于，该廓面的横截面包括由彼此连接并相切的多段圆弧构成的弧曲部和与该弧曲部的外侧端点分别连接的两条n∶10斜线段，其中，该弧曲部关于轨头的垂向中心线对称，且所述两条n∶10斜线段关于该垂向中心线彼此对称，且3.2≤n≤3.6。其带来的技术效果包括改善弯道钢轨在使用中的轮轨接触状态和轮轨配合性能；增加轮轨接触面积，大大减少轮轨接触应力。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于轨道交通领域，涉及铁路用钢轨，特别是适用于磨耗型车轮的铁路弯道用60kg/m钢轨。
技术介绍
根据路面情况和延伸方向，铁路线路通常由直道和弯道组合而成。列车通过直道或弯道时由于工况不同，轮轨接触状态也不相同，钢轨受到车轮的作用力也不尽相同。特别是当列车通过弯道时，弯道外侧钢轨不仅遭受来自车轮尤其是轮缘的大侧向力，而且其接触应力数倍于直道钢轨。这显著加快了钢轨在该部位磨耗和接触疲劳损伤。根据实验和实践表明，弯道中钢轨的使用寿命大大短于直道中的钢轨。然而在现有技术中，各国铁路目前无论弯道还是直道均采用具有相同截面的钢轨，这必然造成弯道钢轨在使用初期与车轮不匹配，从而造成轮轨接触状况恶化，磨耗加剧。且现有技术中针对轮轨配合不佳通常采用的方法是通过轮轨在使用中磨损磨合，使轮轨的接触状态趋于匹配，以达到相对稳定。例如如图1所示的我国现使用的60kg/m钢轨， 其轨头廓面主要由5段圆弧构成，并且如本领域技术人员所公知的包括一段居中地设置的 R300圆弧段、关于垂向中心线对称的两段R80圆弧段和在最外侧的两段R13圆弧段。在弯道中(尤其是上股)在使用的初期，由于运行列车的侧向力作用，往往使钢轨的上缘角和车轮的轮缘相接触，并且由于现有技术中上缘角(R80和R13部位)与车轮的轮缘不相匹配， 因此导致钢轨和轮对的磨损非常严重。此外，该钢轨廓面与车轮踏面也不相匹配，因此它们的接触不发生在R300圆弧段而是主要发生在R80圆弧段。也就是说现有技术的钢轨在用于弯道时(尤其是上股)主要在R80和R13与不相匹配的车轮的踏面和轮缘相接触，导致轮轨接触效果特别差。因此，需要针对我国铁路用磨耗型踏面车轮，特别是LM型磨耗型踏面车轮，提供改善弯道钢轨(特别是弯道外侧钢轨)的轮轨接触状态，降低轮轨接触应力，延长钢轨使用寿命的铁路弯道用60kg/m钢轨。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种适用于铁路线路弯道并与磨耗型踏面车轮相匹配的弯道用60kg/m钢轨，以改善弯道钢轨在使用中的轮轨接触状态和轮轨配合性能，增加轮轨接触面积，大大减小轮轨接触应力。为实现上述目的，本技术提供这样的一种适用于磨耗型车轮的铁路弯道用 60kg/m钢轨，包括具有廓面的轨头、轨底和连接该轨头和轨底的轨腰。该廓面的横截面包括由彼此连接并相切的多段圆弧构成的弧曲部和与该弧曲部的外侧端点分别连接的两条 n: 10斜线段。弧曲部关于轨头的垂向中心线对称。所述两条n: 10斜线段关于垂向中心线彼此对称，且3. 2彡η彡3.6。本技术的技术方案与现有技术相比，通过提供n: 10斜线段而使得本技术的钢轨在用于弯道中(尤其上股钢轨)能够至少获得上述优点。根据本技术进一步的实施例，所述多段圆弧包括关于该中心线对称的第一圆弧段、位于该第一圆弧段外侧的关于该中心线彼此对称的第二和第三圆弧段、分别位于该第二和第三圆弧段外侧的关于该中心线彼此对称的第四和第五圆弧段和分别位于该第四和第五圆弧段外侧的关于该中心线彼此对称的第六和第七圆弧段。相比于现有技术中在弧曲部只提供5段圆弧，本技术进一步的技术方案通过在弧曲段提供7段圆弧段可以改进钢轨和车轮的接触，并且也有利于弧曲段与该n: 10斜线段的平滑过渡。根据本技术进一步特征，所述廓面的横截面还包括分别位于所述n: 10斜线段外侧的两条1:20斜线段和分别与相邻的n: 10斜线段和1:20斜线段连接并相切的第八和第九圆弧段。这为两条斜线段之间提供了圆滑过渡，从而对轮轨接触性能有所改善并且防止形成应力集中点。根据一个优选实施例，第一圆弧段具有在200mm至250mm范围的第一半径和沿水平方向测得的在15mm至20mm范围的长度。该实施例是特别有利的，因为其还具有与车轮踏面的良好匹配，也即是车轮踏面主要与第一圆弧段相接触，这进一步增大了轮轨接触面和降低了轮轨接触应力。根据本技术进一步特征，所述第二和第三圆弧段均具有在50mm至65mm范围的第二半径，该第二和第三圆弧段各自的外侧端点之间沿水平方向测得的间距在46mm至 52mm的范围。优选，所述第四和第五圆弧段均具有在14mm至20mm范围的第三半径。所述第六和第七圆弧段优选均具有在13mm至16mm范围的第四半径。所述第八和第九圆弧段优选具有8mm至IOmm范围的第五半径，且所述第八和第九圆弧段各自的外侧端点之间的间距为71. 12mm且该外侧端点距轨头的顶点之间的垂直距离为 17. 53mm根据进一步优选实施例，所述轨头具有48. 5mm的轨头高度和73mm的轨头宽度。此外，本技术还提供适合与磨耗型车轮相匹配的铁路弯道，包括1:40的轨底坡和铺设在轨底坡上的根据本技术的钢轨。该铁路弯道铺用本技术钢轨具有的技术效果例如包括使用寿命更长优选地，本技术的钢轨总体尺寸符合铁路行业标准《TB/T2341. 3-93 :60kg/m 钢轨型式尺寸》的规定，适于生产、铺设使用和与现有钢轨结合使用和降低替换成本。附图说明以下，结合附图来详细说明本技术的实施例，其中图1示出了现有技术的60kg/m钢轨横截面图；图2示出了根据本技术的钢轨的轨头廓面的实施例；图3示出了本技术的钢轨的轨头的优选实施例；图4示出了根据本技术的钢轨的实施例，其具有图3所示的轨头；图5示出了本技术的钢轨的又一实施例；图6示出了本技术的钢轨的再一实施例；图7示出了根据本技术的钢轨的实施例用于弯道中与车轮相接触的示意图。具体实施方式图2示出了本技术的适用于磨耗型车轮(也称作磨耗型踏面车轮)的铁路弯道用60kg/m钢轨1的轨头的实施例。本技术对于现行60kg/m钢轨的最大改进之处在于对钢轨轨头2的廓面3的几何形状和参数进行改进，而本技术的优点也正是通过该改进而获得的。此外，本技术的钢轨其它型式尺寸与现有钢轨总体上是一致的，这有利于替换和组合使用，并有利于成本节约。如图2所示，根据本技术的钢轨的轨头廓面3的横截面包括由彼此连接并相切的多段圆弧构成的弧曲部和与该弧曲部的外侧端点分别连接的两条n: 10斜线段。其中， 该弧曲部关于轨头的垂向中心线Y-Y对称，且所述两条η 10斜线段关于该垂向中心线彼此对称，其中3. 2 < η < 3. 6。在图2的实施例中，多段圆弧包括关于该中心线对称的第一圆弧段、位于该第一圆弧段外侧的关于该中心线彼此对称的第二和第三圆弧段、分别位于该第二和第三圆弧段外侧的关于该中心线彼此对称的第四和第五圆弧段和分别位于该第四和第五圆弧段外侧的关于该中心线彼此对称的第六和第七圆弧段。且这些圆弧段与其相邻的圆弧段相连接并且相切。此外，如图2所示，该弧曲部与其两侧的n: 10斜线段连接并相切。所述廓面的横截面还包括分别位于所述η:10斜线段外侧的两条1:20斜线段。如图2 所示，廓面3的横截面还包括设置n: 10斜线段和1 20斜线段之间的第八和第九圆弧段，如图所示第八和第九圆弧段关于垂向中心线对称并且与其两侧的η 10斜线段和1 20斜线段连接并相切。如图2所示，所述第一圆弧段具有在200mm至250mm范围的第一半径Rl和沿水平方向测得的在15mm至20mm范围的长度A。同样如图2所示，所述第二和第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周清跃，张银花，陈朝阳，刘丰收，俞喆，周镇国，
申请(专利权)人：中国铁道科学研究院金属及化学研究所，
类型：实用新型
国别省市：