鞍形磨耗(saddle wear of rail)是指形似馬鞍形的鋼軌垂直磨耗現象。多發生在普通線路接頭區，標準軌軌端常被打塌，軌端淬火長度20-70mm上因硬度較高而成鞍峰，緊接則為鞍谷，磨耗深度一般為2.5-6mm，總長度為200-300mm。在鋪設混凝土軌枕的地段這種現象比較明顯，發展也較快。此外，在未經熱處理的鋼軌焊接接頭區也時有發生。
基本介紹
- 中文名：鞍形磨耗
- 外文名：saddle wear of rail
- 學科：交通工程
- 領域：鐵路
- 釋義：馬鞍形的鋼軌垂直磨耗
- 發生於：普通線路接頭區
簡介,形成鞍磨的原因,鞍磨的後果,處理鞍磨的辦法,鞍磨圖象的直角座標表示法,
簡介
鞍形磨耗(saddle wear of rail)是指形似馬鞍形的鋼軌垂直磨耗現象。多發生在普通線路接頭區，標準軌軌端常被打塌，軌端淬火長度20-70mm上因硬度較高而成鞍峰，緊接則為鞍谷，磨耗深度一般為2.5-6mm，總長度為200-300mm。在鋪設混凝土軌枕的地段這種現象比較明顯，發展也較快。此外，在未經熱處理的鋼軌焊接接頭區也時有發生。
形成鞍磨的原因
1.接頭枕下硬層
在同樣條件下，木枕線路很少出現鞍磨，即使出現也是輕度的。因木枕的剛度比混凝土軌枕小，彈性變形大，這是其一。木枕線路比棍凝土軌枕線路容易穩定，因而搗固次數、鎬數和強度遠較混凝土軌枕為低，所以木枕下不易出現硬層，道床彈性也就好得多，總之，木枕線路的鋼軌基礎彈性始終是良好的，能夠通過變形大量吸收輪軌衝擊能，所以不易出現鞍磨。
值得注意的是，在鋼樑橋面上由於枕下基礎是堅硬的鋼樑，所以鋼軌淬火過渡區也有鞍形磨耗，磨耗區也在接頭橋枕上。
硬層是造成鞍磨的重要條件，但不是充分條件，它必須和其它條件配合起來才能形成硬層。
2.大軌縫
大家都有一個共同的認識，即混凝土軌枕線路害怕大軌縫。10mm以上的軌縫就足以使車輪和軌端發生劇烈地衝擊。這就在接頭附近範圍內大大增加了車輪動壓力。1965年，日本國有鐵道部發表一個試驗報告指出，當軌縫達到時，接頭處的鋼軌振動加速度為中間的5倍以上。
3.低接頭和高抬接頭
低接頭和高接頭都是線路不平順的表現形式，它們的存在使接頭附近範圍內產生附加動壓力。
4.接頭“空板”
棍凝土軌枕線路養護不良時，接頭軌枕很容易出現空吊現象。形成空板後產生附加動壓力，加劇接頭衝擊。
5.鋼軌淬火過渡不良
現用的鋼軌淬火硬度遞減長度太短，在淬火過渡區軌面硬度幾乎是突變的。這就使相差懸殊的變形量在過渡區街接不起來，形成一個馬鞍形。
鞍磨的後果
鞍磨是軌面上的短急不平順，它增大了車輪動壓力，由它而引起了車輛、線路的強烈振動，再結合硬層等因素而造成低塌接頭。
鞍磨對車輪動壓力究竟有多大影響，我們根據已有資料作了計算。因為計算過程十分繁複，這裡不再贅述，詳細計算過程將在另外的文章里闡述。機車、車輛對線路的動力作用屬於系統振動範疇。因而用振動理論來計算比較合適。
線路上因鞍磨而存在短急不平順後，鋼軌上所受輪壓力將比平順線路多兩個部份第一部份是簧上結構質量和簧下結構質量因不平順而得到初位移和初速度後，發生自由振動所生的附加垂道力第二部份是輪子在不平順範圍內移動時發生的強迫振動所生的附加垂道力。對簧上結構和簧下結構分別建立動力平衡微分方程。採用鞍磨實測資料和機車車輛有關參數，經過一系列計算後，可求得微分方程的數值解。
求解結果表明，實測的一千多個鞍磨波形中，比較嚴重的那些，能使車輪動壓力增大36%以上。現場調查資料也說明了這一點：幾乎有87%的低塌接頭是由鞍磨引起的。
處理鞍磨的辦法
最好的辦法當然是大刨、大篩、大換，再進行鋼軌打磨。但這樣做要在一個相當長的時期內投入大量勞力，還相當困難。
1.用電砂輪打磨小車把鞍磨波峰磨掉。
2.刨去接頭5孔範圍內的道心硬層上部，使道心硬層頂面低於枕下硬層，並向線路兩側作成排水坡，再刨去軌枕兩端的道床邊坡硬層。
3.對刨出的混碴進行清篩倒換。
4.進行接頭6根軌枕的墊砂。墊砂的作用有二：一為消滅接頭“空板”、低接頭；二為增加彈性，起減振作用。
5.調整軌縫，消滅大軌縫。
6.整理扣件、墊扳，使之處於良好狀態。
鞍磨圖象的直角座標表示法
直角座標的原點O是軌端踏面中心，橫軸OX是原點和鞍磨區以外沿鋼軌線路方向的軌面連線。縱軸OY是由原點O所作的垂線。我們所稱呼的“ 鞍磨區” 大致是從軌端向中間60mm範圍處開始， 到300mm左右處結束的軌面區域。
鞍磨圖象的直角座標表示法
