我國各型別扣件技術說明

2021-08-10 03:50:46 字數 4585 閱讀 2219

中國鐵道科學研究院鐵道建築研究所

2008.2

各型別扣件技術說明

我國扣件系統的研究與開發已有五十多年的歷史,開發了多種扣件型式。現將主要型別扣件進行歸納說明。

1. 有碴軌道用扣件系統

隨著混凝土軌枕的發展與應用,我國從2023年就開始混凝土枕用扣件的研究,開發了多種扣件型式,如螺栓扣板式扣件、63型扣板式扣件、67型拱形彈片式扣件、70型扣板式扣件、彈條i型扣件、彈條i型調高扣件、彈片i型調高扣件、彈條型扣件、彈條型扣件等。隨著客運專線建設的發展又新近研發了彈條iv型扣件和彈條v型扣件。以下主要介紹常用幾種扣件型式。

1.1 扣板式扣件

螺栓扣板式扣件、63型扣板式扣件、70型扣板式扣件扣壓件均採用剛性扣板,混凝土軌枕設擋肩,緊固扣板用的螺栓或固定於混凝土軌枕預留孔內的卡板中,或由下部螺旋旋入預埋於軌枕中的木套管中,或採用硫磺錨固錨入混凝土軌枕的預留孔中。這種扣件彈性較差,扣壓力率減較大,現已在正線全部淘汰。

圖1-1 螺栓扣板式扣件

圖1-2 63型扣板式扣件

圖1-3 70型扣板式扣件

1.2 彈片式扣件

67型拱形彈片式扣件採用彈片扣壓件,混凝土軌枕設擋肩,採用錨固在混凝土軌枕中的螺栓緊固彈片。為適應凍害地段大調高量的要求,開發了彈片型調高扣件。這種扣件扣壓件彈性較差,而且螺栓孔處存在應力集中,易造成彈片斷裂,因而採用較少。

圖1-4 67型拱形彈片式扣件圖1-5 彈片型調高扣件

1.3 有螺栓彈條扣件

彈條型扣件與彈條型扣件是隨著混凝土軌枕的應用以及無縫線路的鋪設而開發的彈性扣件,目前正**路上大量使用。該扣件由彈條、螺旋道釘、軌距擋板、擋板座、橡膠墊板等組成,混凝土軌枕設擋肩,為有螺栓扣件。同樣採用錨固在混凝土軌枕中的螺旋道釘緊固彈條扣壓鋼軌,彈條為ω形,利用軌距擋板與擋板座配合調整軌距,為適應大調高量的要求,開發了彈條型調高扣件。

彈條、型扣件適用於採用60 kg/m鋼軌並鋪設無縫線路的軌道,彈條型扣件也適用於採用50 kg/m鋼軌的軌道。

彈條i型扣件彈條分a、b兩種型別,a型彈條單個彈條扣壓力8 kn,彈程9 mm,b型彈條單個彈條扣壓力9 kn,彈程8 mm,軌下膠墊的靜剛度為90~120 kn/mm。

彈條型扣件單個彈條扣壓力10 kn,彈程10 mm,軌下膠墊的靜剛度為55~80、40~60 kn/mm(鋼軌接頭地段)。

彈條i型調高扣件結構與彈條i型扣件基本相同,如圖1-7所示。將型鋼軌距擋板用鑄造軌距擋板替代,擋板座也作相應改變,僅採用a型彈條,其調高量可達20 mm。

圖1-6 彈條、型扣件

圖1-7 彈條型調高扣件

1.4 無螺栓彈條扣件

為適應少維修軌道結構的要求,我國開發了彈條型扣件,該扣件結構類似於pandrol e型扣件,扣件由彈條、預埋鐵座、絕緣軌距塊、橡膠墊板組成,混凝土軌枕不設擋肩,為無螺栓扣件。該扣件具有零部件少,結構緊湊,扣壓力大,保持軌距能力強,維修工作量少等優點,尤其適用於採用大型機械作業的線路,但扣件不能進行鋼軌高低調整是其主要缺點。這種扣件單個彈條扣壓力大於11 kn,彈程13 mm,軌下膠墊的靜剛度為55~80 kn/mm。

我國大量鋪設無擋肩無螺栓扣件的線路為秦沈客運專線和上海、蘭州、成都、鄭州和烏魯木齊鐵路局的部分線路。大部分線路扣件使用情況良好,區域性地段出現一些問題,主要問題在以下幾方面:由於無螺栓扣件不能調整鋼軌高低位置,個別寒冷地區道床板結後給養護維修帶來不便;山區小半徑曲線地段由於橫向荷載較大,絕緣軌距塊出現強度不足而壓潰現象,彈條加工質量不穩定出現斷裂或殘餘變形較大;個別線路養護時進行墊板作業,造成彈條產生嚴重的殘餘變形。

圖1-8 彈條型扣件

1.5 小阻力彈條扣件

為滿足橋上鋪設無縫線路的要求,我國在90年代初開發了有碴軌道小阻力彈性扣件。該扣件結構與有螺栓彈條扣件類似,採用扣壓力較小的ω形彈條扣壓件,單個彈條扣壓力4 kn,彈程7.1 mm。

軌下使用帶有不鏽鋼板的復合膠墊,單組扣件鋼軌防爬阻力為4kn,該扣件已經應用十餘年,相繼在廣深線石龍大橋、南京長江大橋、濟南黃河大橋等特大橋上鋪設,運營實踐表明使用效果良好。

圖1-9 小阻力彈條扣件

1.6 客運專線用彈條iv型扣件

彈條型扣件系統是為滿足客運專線運營條件,針對鋪設預應力混凝土無擋肩枕的有碴軌道的線路條件,並依據《客運專線扣件系統暫行技術條件》而設計的一種無擋肩無螺栓扣件系統,是在原彈條型扣件系統的基礎上經多年深入研究和大量試驗優化改進而成的。彈條型扣件系統重點在以下幾個方面優化完善:1)對彈條的結構進一步優化,降低其工作應力,減小殘餘變形;2)橡膠墊板物理效能採用uic標準與國際接軌;3)為實現軌距的精確調整,絕緣軌距塊號碼按1mm一級配置;4)對零部件的製造驗收提出更高要求。

1)主要設計引數

主要設計引數見表1-1。

2)系統組成

扣件系統的聯接組裝如圖1-10所示,扣件系統由c4型彈條、絕緣軌距塊、橡膠墊板和定位於預應力混凝土無擋肩枕的預埋鐵座組成。鋼軌接頭處採用ja、jb型彈條和接頭絕緣軌距塊。

圖1-10 彈條型扣件系統結構

3)結構特徵

與彈條型扣件系統一樣,彈條型扣件系統為無螺栓扣件系統,屬軌枕不帶混凝土擋肩的彈性不分開式扣件。具有零部件少,結構緊湊,扣壓力大,保持軌距能力強,維修工作量少等優點,尤其適用於採用大型機械作業的線路。其主要結構特徵如下:

a)在製作混凝土軌枕時預先埋設預埋鐵座,彈條通過插入預埋鐵座扣壓鋼軌,無需螺栓緊固。

b)預埋鐵座擋肩與鋼軌間設定絕緣軌距塊用以調整軌距並起絕緣作用,通過更換不同號碼的絕緣軌距塊可實現鋼軌左右位置調整。

c)鋼軌與混凝土軌枕承軌面間設橡膠墊板起絕緣緩衝和減振作用。

d)扣件系統與預應力混凝土無擋肩軌枕配套使用。彈條型扣件結構可以安裝在原b型預應力混凝土枕上。

4)配套軌枕接**術要求

扣件系統對軌枕介面的技術要求主要是承軌槽的型式尺寸和軌枕中預埋鐵座的埋設位置和精度,與既有b型無擋肩預應力混凝土枕相配套。

1.7 客運專線用彈條v型扣件

彈條v型扣件系統是為滿足客運專線運營條件,針對鋪設預應力混凝土有擋肩枕的有碴軌道的線路條件,並依據《客運專線扣件系統暫行技術條件》而設計的一種有擋肩有螺栓扣件系統。該扣件系統是在原彈條、型扣件、彈條型調高扣件以及石龍橋小阻力扣件的基礎上,保持現有軌枕承軌槽尺寸和位置不變的條件下改進而成的。

本扣件系統在原有扣件結構的基礎上重點對以下幾方面進行優化改進:1)提高扣件系統的絕緣性能;2)提高彈條的疲勞效能;3)同時考慮可安裝小釦壓力彈條和摩擦係數小的復合墊板,具備小阻力扣件的功能。

1)主要設計引數

主要設計引數見表1-1。

2)系統組成

扣件系統的聯接組裝如圖1-11所示,扣件系統由彈條、螺旋道釘、平墊圈、軌距擋板、軌下墊板和定位於預應力混凝土有擋肩枕的預埋套管組成。鋼軌高低調整時採用調高墊板。

圖1-11 彈條v型扣件系統結構

3)結構特徵

本扣件為有螺栓扣件系統,屬軌枕帶混凝土擋肩的彈性不分開式扣件。扣件具有以下結構特徵:

a)採用螺旋道釘與套管配合緊固彈條,提高了扣件系統的絕緣性能。

b)可安裝多種彈條,既可安裝大扣壓力彈條也可安裝小釦壓力彈條。配合不同摩擦係數的軌下墊板(橡膠墊板或復合墊板),滿足不同線路阻力的要求。

c)利用工程塑料製造的軌距擋板調整軌距並起絕緣作用,減少扣件部件數量,避免調整軌距時影響螺旋道釘的受力狀態;

d)通過在軌下墊板與混凝土軌枕承軌面間墊入調高墊板實現鋼軌高低調整。

4)配套軌枕接**術要求

扣件系統對軌枕介面的技術要求主要是承軌槽的型式尺寸和軌枕中預埋套管的埋設位置和精度。既有a型有擋肩預應力混凝土枕僅需在原釘孔位置按規定埋設預埋套管,彈條v型扣件系統便可與其相配套。

表1-1 彈條、v型扣件系統主要設計引數

2. 無砟軌道用扣件系統

我國從60年代開始無碴軌道的研究,採用過多種扣件型式。如tf-m型扣件、tf-y型彈性扣件、64-ⅲ型扣件、秦嶺隧道整體道床用彈性扣件、彈條、型彈性分開式扣件、彈條型彈性分開式扣件、wj-1型扣件、wj-2型扣件等。隨著客運專線建設的發展又新近研發了wj-7型扣件和wj-8型扣件。

以下主要介紹常用幾種扣件型式。

2.1 tf-y型彈性扣件

tf-y型彈性扣件主要適用於鋪設50 kg/m鋼軌、鋼筋混凝土支承塊式整體道床線路。如圖2-1所示,該扣件屬分開式彈性扣件,由預埋塑料套管與螺旋道釘配合緊固鐵墊板,採用楔形軌距塊調整軌距,鐵墊板上設有t型螺栓插入座,由t型螺栓緊固彈條扣壓鋼軌,彈條由直徑為14 mm的彈簧鋼製造,扣壓力較大。該扣件的主要優點是軌距調整量大(直線地段-16~+12 mm,曲線地段增加了丙型楔形軌距塊,調整量為-20~+8 mm),扣壓力大,鐵墊板下設塑料墊板,可減小列車荷載對鋼筋混凝土支承塊的衝擊。

但使用中發現塑料套管與螺旋道釘配合出現問題,塑料套管不易養護,加之部件通用性差,給養護維修帶來困難圖2-1 tf-y型彈性扣件

2.2 彈性整體道床用彈性扣件

秦嶺隧道整體道床採用彈性支承塊式軌道結構,混凝土支承塊周圍設橡膠套靴,支承塊底部設有緩衝減振墊層,為彈性整體道床結構,該結構與法國無碴軌道結構類似。混凝土支承塊上扣件結構為無擋肩不分開式彈性扣件,如圖2-2所示。扣壓件採用圓形截面的ω形彈條,鋼軌與混凝土支承塊間設橡膠墊板,固定螺栓的預埋鐵座預埋在混凝土支承塊中,用t型螺栓緊固彈條,軌距擋板起到支承彈條和調整軌距作用,絕緣軌距塊既起絕緣作用又可調整軌距,該扣件可承受橫向力60 kn,鋼軌調高量10 mm,軌距調整量為-12~+8 mm。

這種型別的扣件已經鋪設在寶天線的白清隧道和西康線的秦嶺特長隧道的整體道床中,整體運營效能較好,其缺點是結構強度不足,預埋鐵座有斷裂現象。

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