各種鋼軌參數(shù)

名稱＝重軌標(biāo)準(zhǔn)=GB/183-1963,GB/T182-1963,GB/T181-1963-----------------------------------------------------------序號=2鋼軌型號\kg/m=43A\mm=140B\mm=114C\mm=70D\mm=14.5截面面積\F\cm^2=57重心距離\至軌底Z1\cm=6.85重心距離\至軌頂Z2\cm=7.15慣性矩\Jx\cm^4=1480慣性矩\Jy\cm^4=260截面系數(shù)\W1=Jx\Z1\cm^3=217.3截面系數(shù)\W2=Jx\Z2\cm^3=208.3截面系數(shù)\W3=Jy\(B/2)/cm^3=45斜度\K=0.04375理論重量\kg/m=44.653通常長度\m=12.5，25標(biāo)準(zhǔn)號=GB182-63h1\mm=27h2\mm=42h3\mm=77.5a\mm=30.4b\mm=46g\mm=78f1\mm=11f2\mm=14f3\mm=r1\mm=13r2\mm=2r3\mm=4S1\mm=56S2\mm=110S3\mm=160φ=29R\mm=300R1\mm=5，10R2\mm=15名稱＝起重機(jī)鋼軌標(biāo)準(zhǔn)=YB/T5055-1993-----------------------------------------------------------序號=2型號=QU80理論重量\kg/m=63.69b\mm=80b1\mm=87b2\mm=130s\mm=32h\mm=130h1\mm=35h2\mm=26R\mm=400R1\mm=26R2\mm=44r\mm=8r1\mm=6r2\mm=2截面面積\cm^2=81.13重心距離y1\cm=6.43重心距離y2\cm=6.57慣性矩Ix\cm^4=1547.4慣性矩Iy\cm^4=482.3截面系數(shù)\W1=Ix/y1\cm^3=240.65截面系數(shù)\W2=Ix/y2\cm^3=235.52截面系數(shù)\W3=Iy/(b2/2)\cm^3=74.21參考資料：《機(jī)械設(shè)計手冊》起重機(jī)鋼軌（YB/T5055-1993）1、尺寸、外形、重量（1）尺寸1）鋼軌的截面形狀、部位名稱如圖1所示，其截面尺寸應(yīng)符合表1的規(guī)定。圖1表1型號-b1b2-hh1h2RR1R2rr1r2QU707076.51202812032.5244002338661.5QU8080871303213035264002644861.5QU1001001081503815040304503050882QU12012012917044170453550034568822）鋼軌截面尺寸允許偏差應(yīng)符合表2的規(guī)定。表2型號軌頭寬度b軌底寬度b2軌腰厚度s鋼軌高度hQU70QU80QU100QU120+1.0-2.0+1.0-2.0±1.0±1.03）鋼軌截面面積、理論重量及截面參數(shù)值應(yīng)符合表3的規(guī)定。表3型號截面積cm2理論重量kg/m參考數(shù)值重心距離/cm慣性矩/cm4截面系數(shù)/cm3y1y2IxIyw1=Ix/y1w2=Ix/y2w3=Iy/（b2/2）QU7067.3052.805.936.071081.99327.16182.46178.1254.53QU8081.1363.696.436.571547.40482.39240.56235.5274.21QU100113.3288.967.607.402864.73940.98376.94387.12125.45QU120150.44118.108.438.574923.791694.83584.08574.54199.39注：計算理論重量時，鋼的比重采用7.85dg/dm3。（2）長度1）鋼軌的標(biāo)準(zhǔn)長度為9、9.5、10、10.5、11、11.5、12、12.5m。2）經(jīng)供需雙方協(xié)}義并在合同中注明，可供應(yīng)一定比例的長度為4～8.9m的不定尺鋼軌。但計算重量時按100mm進(jìn)級。3）鋼軌長度允許偏差為+50mm。（3）外形1）鋼軌的側(cè)向彎曲度每米不得大于1.5mm，總彎曲度不得大于8mm。2）鋼軌的上、下方向總彎曲度不得大干6mm。3）鋼軌端部彎曲0.5m內(nèi)不得大于1mm。4）QU120起重機(jī)鋼軌因受矯直設(shè)備能力限制。其彎曲度由供需雙方協(xié)議。5）鋼軌扭轉(zhuǎn)不得大于鋼軌全長的1/10000。6）鋼軌橫截面與垂直軸線的不對稱：軌底不得大丁2mm，軌頭不得大于0.6mm。7）軌底部不應(yīng)凹下。軌底中央較兩邊凸出不得大于0.5mm。（4）重量鋼軌按理論重量交貨。2、牌號和化學(xué)成分起重機(jī)鋼軌的牌號和化學(xué)成分（熔煉分析）應(yīng)符合表4的規(guī)定。表4牌號化學(xué)成分/%CSiMn--U71Mn0.65～0.770.15～0.351.10～1.50≤0.040≤0.0403、力學(xué)性能鋼軌的抗拉強(qiáng)度不小于880MPa。4、表面質(zhì)量（1）鋼軌表面不得有裂紋、折疊、結(jié)疤、氣泡和夾雜。允許有深度不大于鋼軌尺寸允許負(fù)偏差數(shù)值的壓痕、麻點(diǎn)和劃傷及深度不大于1mm的發(fā)紋。（2）鋼軌端面不得有裂紋、分層與縮孔殘余。（3）鋼軌端面應(yīng)切得正直，端面歪斜在任何方向不得大于5mm。長度不小于4mm的毛刺應(yīng)清除掉。（4）鋼軌表面缺陷允許用風(fēng)鏟進(jìn)行縱向清理，清理深度（單面計算）不得大于尺寸允許負(fù)偏差。（5）鋼軌表面缺陷不允許焊補(bǔ)或填補(bǔ)。第一節(jié)

鋼

軌一、鋼軌的功用及要求

鋼軌是鐵路軌道的主要組成部件。它的功用在于引導(dǎo)機(jī)車車輛的運(yùn)行，承受車輪的巨大壓力并傳遞到軌枕上，為車輪提供連續(xù)、平順和阻力較小的滾動表面，在電氣化鐵路或自動閉塞區(qū)段，鋼軌還兼做軌道電路之用。

為使列車能夠安全、平穩(wěn)和不間斷地運(yùn)行，鋼軌除必須充分發(fā)揮上述諸功能外，還應(yīng)保證在輪載和軌溫變化作用下，應(yīng)力和變形均不超過規(guī)定的限值。這就要求鋼軌具有足夠的強(qiáng)度、韌性和耐磨性。

機(jī)車依靠其動輪與鋼軌頂面之間的摩擦牽引列車前進(jìn)，這就要求鋼軌頂面粗糙，使車輪與鋼軌之間產(chǎn)生足夠的摩擦力。但對車輛來說，摩阻力太大會使行車阻力增加，這就又要求鋼軌有一個光滑的滾動表面。從這一矛盾的主要方面出發(fā)，鋼軌仍應(yīng)維持其光滑的表面，必要時，可用向軌面撒砂的方法提高機(jī)車動輪與鋼軌之間的粘著力。

鋼軌依靠本身的剛度抵抗輪載作用下的彈性彎曲，但是為了減輕車輪對鋼軌的動力沖擊作用，防止機(jī)車車輛走行部分及鋼軌的折損，又要求鋼軌具有必要的彈性。

車輪與鋼軌之間接觸面積很小，而來自車輪的壓力卻十分巨大，為使鋼軌不致被壓陷或磨耗太快，鋼軌應(yīng)具有足夠的硬度。但硬度太高，鋼軌又容易受沖擊而折損，因此，要求鋼軌具有一定的韌性。

此外，還應(yīng)考慮到在我國的鐵路建設(shè)事業(yè)中，每年需要大量的各種類型鋼軌，因此，鋼軌必須設(shè)計合理，價格低廉，輕重齊備，自成系列。

為滿足上述這些要求，在設(shè)計和制造鋼軌時，對其材質(zhì)、斷面形狀、重量、強(qiáng)度、韌性和耐磨性能等都應(yīng)充分考慮。二、鋼軌的斷面及類型

（一）鋼軌斷面作用于鋼軌上的力主要是豎直力，其結(jié)果是使鋼軌撓曲。鋼軌可視為彈性基礎(chǔ)上的連續(xù)長梁，而梁抵抗撓曲的最佳斷面形狀為工字形。因此，鋼軌采用由軌頭、軌腰和軌底三部分組成的寬底式工字圖1-1鋼軌斷面形狀形斷面，如圖1-1所示。

鋼軌斷面應(yīng)滿足下列要求：

1.鋼軌頭部是直接和車輪接觸的部分。為改善輪軌接觸條件，提高其抵抗壓陷和耐磨的能力，軌頭宜大而厚，并有足夠的面積以備磨耗，其幾何形狀應(yīng)適合輪軌的接觸。

2.為使鋼軌有較大的承載能力和抗彎能力，鋼軌腰部必須有足夠的厚度和高度。軌腰與鋼軌頭部及底部的連接，必須保證夾板能有足夠的支承面，并使斷面的變化不致于太突然，以免產(chǎn)生過大的應(yīng)力集中。

3.鋼軌底部直接支承在軌枕頂面上。為保持鋼軌穩(wěn)定，軌底應(yīng)有足夠的寬度和厚度，并具有必要的剛度和抵抗銹蝕的能力。

4.鋼軌的頭部頂面寬（b）、軌腰厚（c）、軌身高（H）及軌底寬（B）是鋼軌斷面的四個主要參數(shù)。鋼軌高度應(yīng)盡可能大一些，以保證有足夠的慣性矩及斷面系數(shù)來承受豎直輪載的動力作用。但鋼軌愈高，其在橫向水平力作用下的穩(wěn)定性愈差。軌身高與軌底寬之間應(yīng)有一個適當(dāng)?shù)谋壤话悴捎肏/B=1.15～1.20。

（二）鋼軌類型

鋼軌的類型以每米長度鋼軌的質(zhì)量（kg/m）來表示。目前，我國鐵路的鋼軌類型主要有75、60、50、43kg/m等四種。60、75kg/m鋼軌的斷面尺寸如圖1-2所示。鋼軌各部分的尺寸及特征見表1-1。

隨著機(jī)車車輛軸重的加大和行車速度的提高，鋼軌正在向重型發(fā)展，目前世界上最重型的鋼軌已達(dá)到77.5kg/m。我國鋼軌的標(biāo)準(zhǔn)長度有12.5m及25m兩種。另外，還有用于曲線軌道內(nèi)股比12.5m標(biāo)準(zhǔn)軌縮短40、80、120mm和比25m標(biāo)準(zhǔn)軌縮短40、80、160mm的六種標(biāo)準(zhǔn)縮短軌。

圖1-2

60、75kg/m鋼軌斷面尺寸

（單位：mm）

表1-1

常用鋼軌斷面尺寸及特征項目單位類型（kg/m）75605043每米質(zhì)量kg74.41460.64051.51444.653斷面積Fcm295.03777.4565.857.0鋼軌高度Hmm192176152140軌頭寬度bmm75737070軌底寬度Bmm150150132114軌腰厚度cmm2016.515.514.5螺栓孔直徑mm31313129軌端至1孔中心距mm767660561孔至2孔中心距mm1401401501102孔至3孔中心距mm130140140160垂直軸的慣性矩Ⅰycm4665524377260水平軸的慣性矩Ⅰxcm44489321720371489軌頭斷面系數(shù)w頭cm3432339251208軌底斷面系數(shù)w低cm3509396287217鋼軌垂直磨耗3(mm)Ⅰxcm44328306919461409w頭cm3420318242200w低cm3496385283211鋼軌垂直磨耗6(mm)Ⅰxcm44089287918271317w頭cm3405291230189w低cm3482375275205鋼軌垂直磨耗9(mm)Ⅰxcm43898269017021220w頭cm3390264216176w低cm3470363264197三、鋼軌的化學(xué)成分

鋼軌的強(qiáng)度、耐磨性及韌性在很大程度上取決于鋼軌的材質(zhì)。鋼軌材質(zhì)的內(nèi)部組織和機(jī)械性能，主要由軋制鋼軌鋼的化學(xué)成分決定。因此，化學(xué)成分是鋼軌質(zhì)量的第一個特征，嚴(yán)格控制鋼的化學(xué)成分，是保證鋼軌質(zhì)量的一個主要因素。

鋼軌除含鐵（Fe）外，還含有碳（C）、錳（Mn）、硅（Si）及磷（P）、硫（S）等元素。鋼的含碳量高，可提高其抗拉強(qiáng)度、硬度和耐磨性。但含碳量過高，也會使鋼軌的塑性和韌性明顯下降，還會使鋼軌內(nèi)部產(chǎn)生白點(diǎn)形成極微小裂紋，誘發(fā)鋼軌斷裂，危及行車安全。目前，普遍認(rèn)為鋼含碳量的極限值為0.82％。為了進(jìn)一步提高鋼軌的耐磨性能和強(qiáng)度，可對鋼軌進(jìn)行全長淬火或采用合金鋼軌。如在鋼軌的化學(xué)成分中增加鉻（Cr）、鎳（Ni）、鉬（Mo）、鈮（Nb）、釩（V）、鈦（Ti）和銅（Cu）等元素，制成合金鋼軌，可提高鋼軌的抗拉和疲勞強(qiáng)度，以及耐磨和耐腐蝕的性能。

錳可以提高鋼的強(qiáng)度和韌性。錳含量一般為0.6%～1.0%。錳含量為1.1%～1.5%時稱為中錳鋼，有較高的抗磨性能。

硅易與氧化合，能除去鋼中氣泡而使鋼軌材質(zhì)致密。其含量一般為0.15%～0.3%。提高鋼的含硅量，能提高鋼軌的耐磨性能。

磷、硫都是有害成分。磷含量大于0.1%時，會使鋼軌具有冷脆性，在寒冷地區(qū)易突然斷裂。硫會使金屬在800℃～1200℃時發(fā)脆，在軋制及熱加工時易出現(xiàn)裂紋。所以，磷、硫的含量必須嚴(yán)格加以控制。起重機(jī)車輪組的參量化設(shè)計3、車輪組各個要素3．1基本假定：本指導(dǎo)書假定：軌道與車輪間的接觸呈線接觸。最大靜力強(qiáng)度所承受的載荷（PⅢ）不使接觸面產(chǎn)生塑性變形，在當(dāng)量載荷（PⅠ＝Pd）作用下，接觸面最大應(yīng)力不超過材料的屈服強(qiáng)度，工作狀態(tài)下的最大載荷PⅡmax可能使車輪或軌道中的一個處于或接近處于彈塑性狀態(tài)，但不至于明顯地影響接觸壽命。3、2、基本要求車輪的材質(zhì)及其熱處理，技術(shù)要求符合前面推薦內(nèi)容。通過合理設(shè)計使車輪組中主要件基本等強(qiáng)或等壽命。輪軌間的匹配符合表1要求。3、3、線接觸時的投影比壓由材料的強(qiáng)度決定的許可投影比壓按式（1）計算—適用于第Ⅰ類載荷情況?！?）式中：σs─材料的屈服極限，取接觸件中較弱者，N/mm2E─鋼的彈性模量，取2.06×105N/mm2根據(jù)基本假定可獲得PⅡ和PⅢ，其計算結(jié)果列于表2中。表2軌道標(biāo)準(zhǔn)代號型號、材料標(biāo)準(zhǔn)車輪材料、技術(shù)要求比壓許用值采用軌道頭尺寸mmpⅠN/mm2pⅡN/mm2pⅢN/mm2型號或截面頭寬b圓角r計算寬b0GB/T1591－94；Q420－Bбb≈520～680MPa；бs≥420MPаd1≤400,淬火330~380HBS;深15處≥260HBSd1〉400,淬火330~380HBS;深20處≥260HBS。薦用材料：碾鍛時，CL60；鍛造時，65Mn。2.74.234.6□50×5050540□80×5080570□100×50100590YB/T23－86；P15～24輕軌55Q；бb≥685N/mm25.68.719.6P1537727.66P1840730.66GB/T2585－81；P43重軌U71Mn；бb≥884N/mm27.8512.2713.35P24511333.67GB/T3426－82起重機(jī)鋼軌U71MnU70MnSiбb≥884N/mm2QU807.511.7212.75P43701352.66QU8080869.33QU100QU1207.211.2512.24QU100100889.33QU1201208109.33注：pⅠ、pⅡ、pⅢ─分別為第Ⅰ、第Ⅱ、第Ⅲ載荷情況下的許用投影比壓。3、4、車輪與軌道間許用輪壓基準(zhǔn)數(shù)據(jù)根據(jù)傳動的需要，在確定了軌道和車輪直徑后，依表2給定的許用投影比壓按式（2）可得許用輪壓基準(zhǔn)數(shù)據(jù)（不計摩擦力的影響）?！?.………………（2）式中：P0、PIImax、PIIImax─分別為第Ⅰ、第Ⅱ、第Ⅲ載荷情況的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。b0─軌道計算寬度，mm。對于方鋼軌道b0=b-2r；對于平頂圓角鋼軌，。推薦的軌道及其計算寬度見表2。對于φ500～φ900車輪組的許用輪壓的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)列于表3中。表3φ500～φ900車輪的許用輪壓的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)KN車輪直徑（mm）d1=500d1=630軌道型號P43QU80QU100QU120P43QU80QU100QU120載荷情況ⅠP0206260321393260327405496載荷情況ⅡPIImax323406502615407511633774載荷情況ⅢPIIImax351442546669442556688843車輪直徑（mm）d1=710d1=800d1=900軌道型號P43QU80QU100QU120P43QU80QU100QU120QU100QU120載荷情況ⅠP0293369456558330416514629578708載荷情況ⅡPⅡmax4585767138735166508049849041107載荷情況ⅢPⅢmax49962777695056270787410709841204續(xù)表3φ500～φ900車輪的許用輪壓的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)3.5軌道與車輪間的許用輪壓第Ⅰ載荷情況下的許用輪壓按式（3）計算kN………（3）式中：——車輪轉(zhuǎn)速修正系數(shù)，見表4，——工作級別修正系數(shù)，見表5。第Ⅱ、Ⅲ載荷情況下的許用最大輪壓P