钢轨在铁路轨道中的关键作用及生产工艺与检测技术

文/荀保明、马超群、王雷·江苏徐州锻压机床厂集团有限公司

张亚丽·中国矿业大学

钢轨是铁路轨道的主要组成部分。它们用于引导机车车辆的车轮，承受车轮的巨大压力，并将其传递给枕木。导轨为轮子提供了连续、光滑的滚动表面，且阻力最小。在电气化铁路或自动闭塞路段中，钢轨还可作为轨道电路，与枕木和道床（包括路基）组成完整的铁路线路，支撑和引导机车车辆的车轮，保持列车安全行驶。

由于钢轨精度对轨道交通至关重要，因此必须保证高度和水平线性精度。为了满足高铁的建设质量，各国对铁路用主要钢材（钢轨、轮轴）的生产均采用严格的生产工艺和先进的检测技术，保证钢材的质量，从而保证高铁的质量。确保铁路运营。安全。世界各国对钢轨的要求是：高强度、高韧性、高纯净度、高精度和良好的焊接性。为了满足上述要求，必须做到“三精化”，即精炼、精轧、精整。

对于钢轨精加工工艺，传统的钢轨压力矫直设备仅包括一对压头，需要不断检测钢轨形状缺陷并进行调整和修正。操作繁琐、效率低，尤其是在校正轨端直线度时。不良、留下过多的弯曲量等。

针对传统精整设备的缺点，我公司开发了双向钢轨精整液压机，可同时校正钢轨的高度方向和水平直线方向，提高钢轨的精度，操作简单操作简单，工作效率高。

双向钢轨精整液压机简介

双向钢轨精整液压机主要用于高锰钢系列钢轨的精整，矫直辙叉轨底面、顶面的平整度和工作边缘的直线度。也适用于各种长板材、型钢、细长轴类的冷矫直。件。双向钢轨精加工液压机的工作工况如表1所示，主要技术参数如表2所示。

表1 双向钢轨精整液压机使用条件

表2 滑块及移动工作台参数表

机器结构形式及功能

⑴双向钢轨光整液压机由主机、液压传动系统、移动工作台进给系统、冷却系统、润滑系统和电气控制系统组成，如图1、图2所示。

图1 设备示意图

图2 移动工作台示意图

⑵双向钢轨精加工液压机的操作方式有调节、手动、半自动三种操作方式。操作方式由开关选择，按钮集中控制。

⑶移动工作台有调节和手动两种操作方式。操作方式由开关选择，按钮集中控制。

⑷双向导轨精整液压机主体为卧式C型整体机身和三梁四柱机身组合而成。水平C型整体机身也是三梁四柱机身的基础。主要部件采用钢板焊接而成。结构。

⑸垂直滑块为上传动单缸加压结构，油缸为活塞油缸。

⑹ 水平滑块采用水平传动单缸加压结构。油缸为活塞油缸。滑块导轨为45°平面导轨。水平滑块装有快速气缸，具有快速前进功能。

⑺液压系统主控制系统采用二通插装阀集成系统。

⑻垂直滑动主缸采用活塞式缸。

⑼水平滑块主缸采用活塞缸，快速缸采用柱塞缸。

⑽双向钢轨精加工液压机配有移动工作台，可左右移出，可自动移动50米长的钢轨。

⑾动力系统及电器箱置于地面，操作箱置于机器右前方。

⑿移动按钮站设有双手操作按钮，液压系统设有过载保护装置和液压安全支撑保险回路。

⒀液压系统设有油位指示、油冷却及过滤系统。工业空调采用油冷却。

⒁滑块导轨润滑采用稀油集中润滑，自动润滑器设有故障报警装置。

⒂液压系统关键部位设有压力检测点。通过压力检测点，可以快速诊断液压机的故障，监控液压机的工作状态。

⒃垂直滑块的压力控制采用压力传感器控制，可实现数字显示和控制。调压元件由比例阀和遥控调压阀控制。压力在触摸屏上显示和设置。压力调节范围为公称压力的15%～100%。

⒄水平滑块的压力控制采用压力传感器控制，可实现数字显示和控制。调压元件由比例阀和遥控调压阀控制。压力在触摸屏上显示和设置。压力调节范围为公称压力的15%～100%。

⒅垂直滑块和水平滑块行程均可数字显示和控制。行程检测采用数字磁尺位移传感器控制，控制精度高。

移动工作台

⑴双向导轨精整液压机配有左右移动工作台。活动工作台本体为钢板焊接结构。焊接采用CO2气体保护焊，焊后时效处理。移动工作台本体承受模具和工件的重量以及工作载荷，并将工作载荷传递到机身底座。

⑵移动工作台采用变频减速齿轮传动，具有变频调速。两端刚性挡块和限位开关，液压缸浮动和下降移动工作台；移动工作台内有三组工件升降油缸，升降油缸为柱塞式油缸；为了防止移动工作台平面碰撞和砸伤，在移动工作台的平面上安装了一层淬火钢板；移动工作台与主机的动作是联动的。

⑶移动工作台配备16个浮动轮。液压缸推动浮动轮使移动工作台浮动和下降。内部有驱动装置。本机移动工作台装置采用“三合一”减速齿轮传动。变频器使电机能够调节频率和速度，使运动平稳可靠。

⑷移动工作台采用电缆拖链保护。

液压传动及控制系统

液压传动与控制系统主要由泵、阀块、充液阀、冷却与过滤系统、压力显示与控制系统、管路等组成。借助电气系统的控制，液压机的各种动作被控制。

⑴动力系统。

1）液压系统中主油泵采用手动变量柱塞泵和定量叶片泵。该泵结构先进，性能优越。立式油缸和卧式油缸由同一泵组供油。

2）液压系统中阀块采用二通插装阀块，集成度高，减少管路。二通插装阀具有结构紧凑、响应快、内泄漏小、动作灵敏可靠、流量大、抗污染能力强、使用维护方便、使用寿命长等优点。

3）双向导轨精加工液压机移动工作台上使用的油泵采用轴向柱塞泵。

⑵液体灌装阀。

立式油缸和卧式油缸所用的充液阀均为常闭式充液阀。该阀门为标准产品，性能优良可靠。

⑶冷却、过滤系统。

液压系统配备工业空调，保持系统的清洁度，使油温保持在液压系统允许的温度范围内。

⑷管道。

液压系统高压管路采用法兰连接，防止管路泄漏。安装时必须对管道进行酸洗和钝化。

⑸油箱。

油箱为钢板焊接结构，其上装有油位指示器。安装时油箱必须经过酸洗、钝化、防锈处理。

⑹ 压力显示装置。

主系统压力显示采用压力表显示和数字显示，压力传感器采集的信号显示在触摸屏上。辅助系统压力显示采用抗振压力表，压力传感器采用进口件。

电气控制系统

⑴电气控制箱设有照明、通风装置。电气控制箱密封性能好，能有效防止灰尘侵入。电气控制系统分为动力系统和控制系统两部分。

⑵电源系统包括主电源的控制、各电机的启停及保护开关等。电机采用降压启动，电源采用三相四线制，AC380V，50Hz。

⑶控制系统包括控制箱、主操作台和移动操作台。控制箱配备PLC可编程控制系统，可完成机器所有动作的控制；主操作控制台可完成机器所有动作的操作。设有液压机各部分的操作按钮，并设有功能转换开关、触摸屏、各种电机的启动和停止按钮、各部分的报警和监控指示灯等；移动操作平台上设有双手按压按钮、返回和急停按钮以及电源指示灯。

⑷控制装置采用PLC可编程控制器控制；显示装置采用触摸屏显示器，安装在主控制台上；位移控制装置采用光电编码器控制水平滑块和垂直滑块行程，光电编码器采集信号。 PLC处理，触摸屏数字显示位移和速度，实现位移控制；操作方式有调节、手动、半自动；控制方式有恒压加压和定程加压。

润滑系统

水平滑块和垂直滑块采用独立的润滑系统，采用稀油集中润滑，保证运动部件之间的润滑。

双向钢轨精加工 液压机精加工说明

为了达到同时对钢轨进行高度方向和水平直线方向精加工的目的，根据双向钢轨精加工液压机的结构特点，包括机身、移动工作台和安装在其上的液压缸。机身部分，从设备结构、校准原理、精度关键和快速空中推进四个方面进行了阐述。

设备结构

立式液压缸输出端装有垂直压头，卧式液压缸输出端装有水平压头；工作台砧座具有与轨道宽度一致的工作槽，工作槽底部安装有顶升油缸；立式液压缸的垂直中心线与工作槽宽度中心线重合；卧式液压缸的水平中心线与工作槽的高度中心线重合；顶升油缸的缸头宽度小于工作槽的宽度；垂直液压缸的外端还设有垂直液压缸导向机构，水平液压缸的外端还设有水平液压缸导向机构。

校准原理

导轨置于移动工作台上的工作槽内，顶升油缸处于缩回状态。立式气缸驱动垂直压头对钢轨施压，进行高度方向矫直，水平气缸驱动水平压头对钢轨施压，进行水平方向直线矫直。定向矫直；当工件压紧完成时，水平液压缸和垂直液压缸处于缩回状态时，顶升缸将工件顶起，以便于工件的卸载；垂直液压缸导向机构和水平液压缸导向机构分别对垂直液压缸和水平液压缸进行导向，导向精度高，保证了钢轨的校正精度。

准确性是关键

该导向机构用于避免活塞杆在伸缩过程中的变形，从而提高液压缸的导向精度和使用寿命以及双向导轨精加工液压机的精加工精度。

快速空前进

加液罐在空行程时快速向卧式液压缸和立式液压缸注油，达到快速空行程的目的；泵站在加压行程中向卧式液压缸和立式液压缸注满油，以达到高压工作的目的。

设备试制精度

根据TB/T 3276-2011《高速铁路用钢轨》标准要求，钢轨直线度和扭转公差要求见表3。

表3 钢轨直线度及扭曲度公差表

对现场试制工件进行检测，发现工件的直线度、扭曲度完全符合TB/T 3276-2011《高速铁路用钢轨》标准的要求，产品合格。

结论

我公司研制的双向导轨精加工液压机具有双向精加工功能。可一次性上料，同时将导轨水平直线方向和高度方向矫直。它掌握了精确、快速送风的关键。与传统矫直设备相比，生产效率提高40%，工件合格率提高15%，保证工件质量。

——文章选自：《锻造与冲压》2022年第1期