重載鐵路混凝土岔枕預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

隨著物流運輸的快速發展，特別是大宗礦產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展。隨著重載鐵路對負重、過岔平穩性要求的不斷提高，2012年開始了重載道岔及岔枕的研制。重載岔枕中預埋鐵座定位精度的控制是重載岔枕研究的重要內容。

“山西中南部鐵路通道300 kN軸重重載道岔技術研究”是原鐵道部科研課題(2011G028-A)，根據課題組的安排，我公司承擔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工作小組，根據現有軌枕生產線和生產工藝，積極進行模具設計，研發出符合實際生產工藝要求的模型，其中模型中具有特色的重載岔枕預埋件定位裝置已經申請了國家專利(專利號:201220659775.6)。本文重點介紹預應力混凝土重載岔枕用預埋鐵座在模型中安裝的精確定位設計、制作工藝、質量控制及質量檢驗要點。

2 重載混凝土岔枕預埋鐵座定位裝置研制

2.1 重載混凝土岔枕簡介

現有岔枕一般采用預埋套管式，重載岔枕采用預埋鐵座式。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應力放張時岔枕的位移;而預埋鐵座形狀復雜，并凸出于岔枕上表面，這給預埋鐵座的精確定位和岔枕的生產帶來很大的困難。重載混凝土岔枕預埋鐵座在產品中安裝位置見圖1。預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 預埋鐵座在岔枕中安裝位置

2.2 重載混凝土岔枕生產工藝難點及模型的結構形式

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

模型為整體沖壓殼體與主梁、端梁等拼焊而成的整體式結構。模型由主梁、張拉端梁、固定端梁、殼體、預埋鐵座安裝盒5個部件組成。主梁包括模型兩側承力主槽鋼、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導向管;模型殼體為厚度8 mm的鋼板，在專用胎模上沖壓而成。以下重點介紹預埋鐵座安裝盒的設計、制作及關鍵控制點。

2.3 重載混凝土岔枕預埋鐵座安裝盒設計

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

表1 重載混凝土岔枕關鍵尺寸要求

重載岔枕預埋鐵座定位裝置主要包括定位座、定位鐵芯、密封件、側向定位壓條，如圖2～圖5所示。定位座呈凸字形狀，該定位座設有用于安放預埋鐵座上部的中間內腔，定位座底邊內壁周邊設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，定位座凸起的左側面兩側各開有一個用于定位側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，定位鐵芯一側斜邊開有側拉定位鐵芯的螺紋孔。側向定位壓條為長方體，側向定位壓條兩邊對應定位座開有固定用通孔和側拉螺栓用通孔。密封件外形與定位座內腔匹配，即密封件為方框形狀，密封件內壁與預埋鐵座和定位鐵芯的組合外形匹配;密封件左、右兩側面上開有與定位座底邊內壁周邊的凸起圓柱相對應的密封件通孔。緊固螺栓分為側拉定位鐵芯的螺栓、固定側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 側向定位壓條

2.4 預埋鐵座安裝

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安放密封件，將定位芯置于預埋鐵座槽口內，預埋鐵座對位插入密封件中并保證到位。

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

(4)測量并檢查預埋鐵座安裝的精度，在模型中的預埋鐵座安裝如圖6所示。

圖6 在模型中的預埋鐵座安裝示意

2.4.2 安裝時注意要點

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

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

(2)預埋鐵座安裝到位后要進行復測，以便及時糾偏。

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

(4)使用工具安裝預埋鐵座，嚴禁大力敲打定位芯和預埋鐵座。

3 結論

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

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