重載鐵路混凝土岔枕預(yù)埋鐵座定位裝置的研制

劉紅桃

(中鐵株洲橋梁有限公司，湖南株洲 412005)

1 研究背景

隨著物流運輸?shù)目焖侔l(fā)展，特別是大宗礦產(chǎn)資源的長距離運輸需求旺盛，市場對重載鐵路的需求愈加緊迫，這從客觀上促進了我國重載鐵路的發(fā)展。隨著重載鐵路對負(fù)重、過岔平穩(wěn)性要求的不斷提高，2012年開始了重載道岔及岔枕的研制。重載岔枕中預(yù)埋鐵座定位精度的控制是重載岔枕研究的重要內(nèi)容。

“山西中南部鐵路通道300 kN軸重重載道岔技術(shù)研究”是原鐵道部科研課題(2011G028-A)，根據(jù)課題組的安排，我公司承擔(dān)60 kg/m鋼軌和75 kg/m鋼軌單開道岔用重載混凝土岔枕的試制工作，并向各道岔集成廠家提供試鋪用岔枕。為了保證試制出合格的重載岔枕，公司成立了重載岔枕試生產(chǎn)工作小組，根據(jù)現(xiàn)有軌枕生產(chǎn)線和生產(chǎn)工藝，積極進行模具設(shè)計，研發(fā)出符合實際生產(chǎn)工藝要求的模型，其中模型中具有特色的重載岔枕預(yù)埋件定位裝置已經(jīng)申請了國家專利(專利號:201220659775.6)。本文重點介紹預(yù)應(yīng)力混凝土重載岔枕用預(yù)埋鐵座在模型中安裝的精確定位設(shè)計、制作工藝、質(zhì)量控制及質(zhì)量檢驗要點。

2 重載混凝土岔枕預(yù)埋鐵座定位裝置研制

2.1 重載混凝土岔枕簡介

現(xiàn)有岔枕一般采用預(yù)埋套管式，重載岔枕采用預(yù)埋鐵座式。套管安裝簡單，定位精度容易控制，此外，套管頂面與岔枕頂面平齊，套管的安裝方式不影響預(yù)應(yīng)力放張時岔枕的位移;而預(yù)埋鐵座形狀復(fù)雜，并凸出于岔枕上表面，這給預(yù)埋鐵座的精確定位和岔枕的生產(chǎn)帶來很大的困難。重載混凝土岔枕預(yù)埋鐵座在產(chǎn)品中安裝位置見圖1。預(yù)埋鐵座安裝定位的精確程度直接影響彈條扣件的扣壓力，從而影響鐵路行車安全。

圖1 預(yù)埋鐵座在岔枕中安裝位置

2.2 重載混凝土岔枕生產(chǎn)工藝難點及模型的結(jié)構(gòu)形式

根據(jù)我公司多年來預(yù)制軌枕產(chǎn)品的成熟經(jīng)驗，重載混凝土岔枕的生產(chǎn)工藝采用機組流水法，難點是如何控制好預(yù)埋鐵座在岔枕中的精確位置，因此模型中預(yù)埋鐵座定位裝置的設(shè)計至關(guān)重要。根據(jù)重載岔枕的特點，模型殼體采用現(xiàn)有岔枕模型殼體結(jié)構(gòu)形式，重點研制部位是預(yù)埋鐵座的安裝盒。安裝盒的設(shè)計既要保證安裝快捷精確，還要保證放張時預(yù)埋鐵座能產(chǎn)生微量位移以防止產(chǎn)品出現(xiàn)裂紋。借鑒現(xiàn)有軌枕預(yù)埋鐵座安裝方式，結(jié)合重載岔枕預(yù)埋鐵座外形尺寸和流水機組法生產(chǎn)工藝特點，通過多次試驗，確定了合適的安裝方案，在滿足高產(chǎn)量的同時又保證了關(guān)鍵尺寸的高精度和產(chǎn)品的高合格率。

模型為整體沖壓殼體與主梁、端梁等拼焊而成的整體式結(jié)構(gòu)。模型由主梁、張拉端梁、固定端梁、殼體、預(yù)埋鐵座安裝盒5個部件組成。主梁包括模型兩側(cè)承力主槽鋼、張拉端的端托板及其在殼體底部的橫向連接件;張拉端梁用槽鋼和鋼板拼焊而成，在兩張拉桿通過處設(shè)導(dǎo)向管;模型殼體為厚度8 mm的鋼板，在專用胎模上沖壓而成。以下重點介紹預(yù)埋鐵座安裝盒的設(shè)計、制作及關(guān)鍵控制點。

2.3 重載混凝土岔枕預(yù)埋鐵座安裝盒設(shè)計

重載混凝土岔枕關(guān)鍵尺寸要求如表1所示。針對表1中關(guān)鍵尺寸公差要求，結(jié)合我公司現(xiàn)有的機組流水法軌枕生產(chǎn)工藝特點，先后設(shè)計了幾套方案并進行了試制，最后確定了一種操作簡單、定位精確度高的預(yù)埋鐵座定位裝置。

表1 重載混凝土岔枕關(guān)鍵尺寸要求

重載岔枕預(yù)埋鐵座定位裝置主要包括定位座、定位鐵芯、密封件、側(cè)向定位壓條，如圖2～圖5所示。定位座呈凸字形狀，該定位座設(shè)有用于安放預(yù)埋鐵座上部的中間內(nèi)腔，定位座底邊內(nèi)壁周邊設(shè)有用于定位密封件的凸起圓柱，定位座頂面開有用于安裝下拉定位鐵芯的螺栓通孔，定位座凸起的左側(cè)面兩側(cè)各開有一個用于定位側(cè)向定位壓條的螺紋孔。定位鐵芯為梯形立方體，定位鐵芯外形與預(yù)埋鐵座匹配，定位鐵芯底邊開有用于下拉定位鐵芯的螺紋孔，定位鐵芯一側(cè)斜邊開有側(cè)拉定位鐵芯的螺紋孔。側(cè)向定位壓條為長方體，側(cè)向定位壓條兩邊對應(yīng)定位座開有固定用通孔和側(cè)拉螺栓用通孔。密封件外形與定位座內(nèi)腔匹配，即密封件為方框形狀，密封件內(nèi)壁與預(yù)埋鐵座和定位鐵芯的組合外形匹配;密封件左、右兩側(cè)面上開有與定位座底邊內(nèi)壁周邊的凸起圓柱相對應(yīng)的密封件通孔。緊固螺栓分為側(cè)拉定位鐵芯的螺栓、固定側(cè)向定位壓條的螺栓及下拉定位鐵芯的螺栓。

圖2 定位座

圖3 定位芯

圖4 密封件

圖5 側(cè)向定位壓條

2.4 預(yù)埋鐵座安裝

2.4.1 安裝主要步驟

(1)清理模型型腔并涂好脫模劑。

(2)在固定于模型型腔底部的定位座內(nèi)安放密封件，將定位芯置于預(yù)埋鐵座槽口內(nèi)，預(yù)埋鐵座對位插入密封件中并保證到位。

(3)將側(cè)向定位壓條固定在定位座上，通過側(cè)向定位壓條上的側(cè)向螺栓及定位座底部的下拉螺栓與定位芯上的對應(yīng)螺孔對位擰緊，實現(xiàn)預(yù)埋鐵座在定位座上的精確定位。

(4)測量并檢查預(yù)埋鐵座安裝的精度，在模型中的預(yù)埋鐵座安裝如圖6所示。

圖6 在模型中的預(yù)埋鐵座安裝示意

2.4.2 安裝時注意要點

在制作模型時實現(xiàn)定位座的精確定位，然后由側(cè)拉螺栓及下拉螺栓來實現(xiàn)預(yù)埋鐵座在定位座上的前后、左右、上下定位。由密封件實現(xiàn)灌造過程中的水泥漿密封，且實現(xiàn)脫模時的彈性脫模。基于以上因素，在預(yù)埋鐵座安裝和生產(chǎn)中必須注意以下幾點。

(1)在安裝預(yù)埋鐵座之前，確保定位座內(nèi)腔及與側(cè)向定位壓條接觸面清理得相當(dāng)干凈，如有混凝土渣就會影響預(yù)埋鐵座的精確定位。

(2)預(yù)埋鐵座安裝到位后要進行復(fù)測，以便及時糾偏。

(3)在重載岔枕放張前必須拆卸側(cè)拉螺栓、下拉螺栓及側(cè)向定位壓條，然后放張脫模。

(4)使用工具安裝預(yù)埋鐵座，嚴(yán)禁大力敲打定位芯和預(yù)埋鐵座。

3 結(jié)論

我公司重載混凝土岔枕預(yù)埋鐵座定位尺寸合格率高，產(chǎn)品通過“山西中南部鐵路通道工程建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)研究——300 kN軸重重載道岔技術(shù)研究”科研項目評審，滿足了供貨工期，取得了用戶的信任和好評。由于預(yù)埋件安裝快捷，生產(chǎn)效率高，廢次品少，雖然相比于常規(guī)產(chǎn)品增加了預(yù)埋鐵座安裝和拆卸兩個工序，班產(chǎn)仍可達1組岔枕產(chǎn)品，生產(chǎn)成本大大降低，該項技術(shù)的應(yīng)用產(chǎn)生了較好的經(jīng)濟效益，同時也為今后生產(chǎn)重載鐵路岔枕系列產(chǎn)品積累了豐富的經(jīng)驗。

［1］中鐵工程設(shè)計咨詢集團有限公司.TJ/GW110—2013 30 t軸重道岔用混凝土岔枕技術(shù)條件(暫行)［S］.北京:中鐵工程設(shè)計咨詢集團有限公司，2013.

［2］中鐵工程設(shè)計咨詢集團有限公司.［專線3462］60、75 kg/m鋼軌18號單開道岔用混凝土岔枕［S］.北京:中鐵工程設(shè)計咨詢集團有限公司，2013.

［3］中鐵工程設(shè)計咨詢集團有限公司.［專線3461］60、75 kg/m鋼軌12號單開道岔用混凝土岔枕［S］.北京:中鐵工程設(shè)計咨詢集團有限公司，2013.

［4］盧祖文.客運專線鐵路軌道［M］.北京:中國鐵道出版社，2005.

［5］徐灝，機械設(shè)計手冊［M］.北京:機械工業(yè)出版社，1991.

［6］朱洪濤，劉廣路.高速鐵路軌枕定位技術(shù)的研究［J］.鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，2012(8):5-7.

［7］中華人民共和國鐵道部.TB/T3275—2011 鐵路混凝土［S］.北京:中國鐵道出版社，2012.

［8］陳嶸，王平.75 kg/m鋼軌12號高錳鋼固定轍叉單開道岔剛度均勻化設(shè)計研究［J］.鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，2012(8):1-5.

［9］姜忠仁，曹鳳潔，蘇華峰，等.重載軌枕和岔枕預(yù)埋鐵座的固定裝置:中國，ZL201120565091［P］.北京:北京中鐵房山橋梁有限公司，2012-09-05.

［10］劉紅桃，陳衛(wèi)，采娜，等.重載岔枕預(yù)埋鐵件定位裝置:中國，ZL201220659775.6［P］.株州:中鐵株洲橋梁有限公司，2013-05-29.

［11］中華人民共和國鐵道部.TB/T 2190—2013 混凝土枕［S］.北京:中國鐵道出版社，2013.

［12］中華人民共和國鐵道部.TB/T 3080—2003 混凝土岔枕技術(shù)條件［S］.北京:鐵道部科學(xué)技術(shù)司，2003.