各种钢轨参数

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名称＝重轨标准=GB/183-1963,GB/T182-1963,GB/T181-1963-----------------------------------------------------------序号=2钢轨型号\kg/m=43A\mm=140B\mm=114C\mm=70D\mm=14.5截面面积\F\cm^2=57重心距离\至轨底Z1\cm=6.85重心距离\至轨顶Z2\cm=7.15惯性矩\Jx\cm^4=1480惯性矩\Jy\cm^4=260截面系数\W1=Jx\Z1\cm^3=217.3截面系数\W2=Jx\Z2\cm^3=208.3截面系数\W3=Jy\(B/2)/cm^3=45斜度\K=0.04375理论重量\kg/m=44.653通常长度\m=12.5，25标准号=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名称＝起重机钢轨标准=YB/T5055-1993

1-----------------------------------------------------------序号=2型号=QU80理论重量\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截面面积\cm^2=81.13重心距离y1\cm=6.43重心距离y2\cm=6.57惯性矩Ix\cm^4=1547.4惯性矩Iy\cm^4=482.3截面系数\W1=Ix/y1\cm^3=240.65截面系数\W2=Ix/y2\cm^3=235.52截面系数\W3=Iy/(b2/2)\cm^3=74.21参考资料：《机械设计手册》起重机钢轨（YB/T5055-1993）1、尺寸、外形、重量（1）尺寸1）钢轨的截面形状、部位名称如图1所示，其截面尺寸应符合表1的规定。图1表1型号-b1b2-hh1h2RR1R2rr1r2QU707076.51202812032.5244002338661.5QU8080871303213035264002644861.5QU1001001081503815040304503050882QU12012012917044170453550034568822）钢轨截面尺寸允许偏差应符合表2的规定。

2表2型号轨头宽度b轨底宽度b2轨腰厚度s钢轨高度hQU70QU80QU100QU120+1.0-2.0+1.0-2.0±1.0±1.03）钢轨截面面积、理论重量及截面参数值应符合表3的规定。表3型号截面积cm2理论重量kg/m参考数值重心距离/cm惯性矩/cm4截面系数/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：计算理论重量时，钢的比重采用7.85dg/dm3。（2）长度1）钢轨的标准长度为9、9.5、10、10.5、11、11.5、12、12.5m。2）经供需双方协}义并在合同中注明，可供应一定比例的长度为4～8.9m的不定尺钢轨。但计算重量时按100mm进级。3）钢轨长度允许偏差为+50mm。（3）外形1）钢轨的侧向弯曲度每米不得大于1.5mm，总弯曲度不得大于8mm。2）钢轨的上、下方向总弯曲度不得大干6mm。3）钢轨端部弯曲0.5m内不得大于1mm。4）QU120起重机钢轨因受矫直设备能力限制。其弯曲度由供需双方协议。5）钢轨扭转不得大于钢轨全长的1/10000。6）钢轨横截面与垂直轴线的不对称：轨底不得大丁2mm，轨头不得大于0.6mm。7）轨底部不应凹下。轨底中央较两边凸出不得大于0.5mm。（4）重量钢轨按理论重量交货。2、牌号和化学成分起重机钢轨的牌号和化学成分（熔炼分析）应符合表4的规定。表4

3牌号化学成分/%CSiMn--U71Mn0.65～0.770.15～0.351.10～1.50≤0.040≤0.0403、力学性能钢轨的抗拉强度不小于880MPa。4、表面质量（1）钢轨表面不得有裂纹、折叠、结疤、气泡和夹杂。允许有深度不大于钢轨尺寸允许负偏差数值的压痕、麻点和划伤及深度不大于1mm的发纹。（2）钢轨端面不得有裂纹、分层与缩孔残余。（3）钢轨端面应切得正直，端面歪斜在任何方向不得大于5mm。长度不小于4mm的毛刺应清除掉。（4）钢轨表面缺陷允许用风铲进行纵向清理，清理深度（单面计算）不得大于尺寸允许负偏差。（5）钢轨表面缺陷不允许焊补或填补。第一节   钢   轨一、钢轨的功用及要求   钢轨是铁路轨道的主要组成部件。它的功用在于引导机车车辆的运行，承受车轮的巨大压力并传递到轨枕上，为车轮提供连续、平顺和阻力较小的滚动表面，在电气化铁路或自动闭塞区段，钢轨还兼做轨道电路之用。   为使列车能够安全、平稳和不间断地运行，钢轨除必须充分发挥上述诸功能外，还应保证在轮载和轨温变化作用下，应力和变形均不超过规定的限值。这就要求钢轨具有足够的强度、韧性和耐磨性。   机车依靠其动轮与钢轨顶面之间的摩擦牵引列车前进，这就要求钢轨顶面粗糙，使车轮与钢轨之间产生足够的摩擦力。但对车辆来说，摩阻力太大会使行车阻力增加，这就又要求钢轨有一个光滑的滚动表面。从这一矛盾的主要方面出发，钢轨仍应维持其光滑的表面，必要时，可用向轨面撒砂的方法提高机车动轮与钢轨之间的粘着力。   钢轨依靠本身的刚度抵抗轮载作用下的弹性弯曲，但是为了减轻车轮对钢轨的动力冲击作用，防止机车车辆走行部分及钢轨的折损，又要求钢轨具有必要的弹性。   车轮与钢轨之间接触面积很小，而来自车轮的压力却十分巨大，为使钢轨不致被压陷或磨耗太快，钢轨应具有足够的硬度。但硬度太高，钢轨又容易受冲击而折损，因此，要求钢轨具有一定的韧性。

4   此外，还应考虑到在我国的铁路建设事业中，每年需要大量的各种类型钢轨，因此，钢轨必须设计合理，价格低廉，轻重齐备，自成系列。   为满足上述这些要求，在设计和制造钢轨时，对其材质、断面形状、重量、强度、韧性和耐磨性能等都应充分考虑。二、钢轨的断面及类型   （一）钢轨断面作用于钢轨上的力主要是竖直力，其结果是使钢轨挠曲。钢轨可视为弹性基础上的连续长梁，而梁抵抗挠曲的最佳断面形状为工字形。因此，钢轨采用由轨头、轨腰和轨底三部分组成的宽底式工字图1-1钢轨断面形状形断面，如图1-1所示。   钢轨断面应满足下列要求：   1.钢轨头部是直接和车轮接触的部分。为改善轮轨接触条件，提高其抵抗压陷和耐磨的能力，轨头宜大而厚，并有足够的面积以备磨耗，其几何形状应适合轮轨的接触。   2.为使钢轨有较大的承载能力和抗弯能力，钢轨腰部必须有足够的厚度和高度。轨腰与钢轨头部及底部的连接，必须保证夹板能有足够的支承面，并使断面的变化不致于太突然，以免产生过大的应力集中。   3.钢轨底部直接支承在轨枕顶面上。为保持钢轨稳定，轨底应有足够的宽度和厚度，并具有必要的刚度和抵抗锈蚀的能力。   4.钢轨的头部顶面宽（b）、轨腰厚（c）、轨身高（H）及轨底宽（B）是钢轨断面的四个主要参数。钢轨高度应尽可能大一些，以保证有足够的惯性矩及断面系数来承受竖直轮载的动力作用。但钢轨愈高，其在横向水平力作用下的稳定性愈差。轨身高与轨底宽之间应有一个适当的比例，一般采用H/B=1.15～1.20。  （二）钢轨类型   钢轨的类型以每米长度钢轨的质量（kg/m）来表示。目前，我国铁路的钢轨类型主要有75、60、50、43kg/m等四种。60、75kg/m钢轨的断面尺寸如图1-2所示。钢轨各部分的尺寸及特征见表1-1。   随着机车车辆轴重的加大和行车速度的提高，钢轨正在向重型发展，目前世界上最重型的钢轨已达到77.5kg/m。我国钢轨的标准长度有12.5m及25m两种。另外，还有用于曲线轨道内股比12.5m标准轨缩短40、80、120mm和比25m标准轨缩短40、80、160mm的六种标准缩短轨。

5 图1-2 60、75kg/m钢轨断面尺寸 （单位：mm） 表1-1                    常用钢轨断面尺寸及特征项目单位类型（kg/m）75605043每米质量kg74.41460.64051.51444.653断面积Fcm295.03777.4565.857.0钢轨高度Hmm192176152140轨头宽度bmm75737070轨底宽度Bmm150150132114轨腰厚度cmm2016.515.514.5螺栓孔直径mm31313129轨端至1孔中心距mm767660561孔至2孔中心距mm1401401501102孔至3孔中心距mm130140140160垂直轴的惯性矩Ⅰycm4665524377260水平轴的惯性矩Ⅰxcm44489321720371489轨头断面系数w头cm3432339251208轨底断面系数w低cm3509396287217钢轨垂直磨耗3(mm)Ⅰxcm44328306919461409w头cm3420318242200w低cm3496385283211钢轨垂直磨耗6(mm)Ⅰxcm44089287918271317w头cm3405291230189w低cm3482375275205钢轨垂直磨耗9(mm)Ⅰxcm43898269017021220w头cm3390264216176w低cm3470363264197三、钢轨的化学成分   钢轨的强度、耐磨性及韧性在很大程度上取决于钢轨的材质。钢轨材质的内部组织和机械性能，主要由轧制钢轨钢的化学成分决定。因此，化学成分是钢轨质量的第一个特征，严格控制钢的化学成分，是保证钢轨质量的一个主要因素。   钢轨除含铁（Fe）外，还含有碳（C）、锰（Mn）、硅（Si）及磷（P）、硫（S）等元素。

6钢的含碳量高，可提高其抗拉强度、硬度和耐磨性。但含碳量过高，也会使钢轨的塑性和韧性明显下降，还会使钢轨内部产生白点形成极微小裂纹，诱发钢轨断裂，危及行车安全。目前，普遍认为钢含碳量的极限值为0.82％。为了进一步提高钢轨的耐磨性能和强度，可对钢轨进行全长淬火或采用合金钢轨。如在钢轨的化学成分中增加铬（Cr）、镍（Ni）、钼（Mo）、铌（Nb）、钒（V）、钛（Ti）和铜（Cu）等元素，制成合金钢轨，可提高钢轨的抗拉和疲劳强度，以及耐磨和耐腐蚀的性能。   锰可以提高钢的强度和韧性。锰含量一般为0.6%～1.0%。锰含量为1.1%～1.5%时称为中锰钢，有较高的抗磨性能。   硅易与氧化合，能除去钢中气泡而使钢轨材质致密。其含量一般为0.15%～0.3%。提高钢的含硅量，能提高钢轨的耐磨性能。   磷、硫都是有害成分。磷含量大于0.1%时，会使钢轨具有冷脆性，在寒冷地区易突然断裂。硫会使金属在800℃～1200℃时发脆，在轧制及热加工时易出现裂纹。所以，磷、硫的含量必须严格加以控制。起重机车轮组的参量化设计3、车轮组各个要素3．1基本假定：本指导书假定：轨道与车轮间的接触呈线接触。最大静力强度所承受的载荷（PⅢ）不使接触面产生塑性变形，在当量载荷（PⅠ＝Pd）作用下，接触面最大应力不超过材料的屈服强度，工作状态下的最大载荷PⅡmax可能使车轮或轨道中的一个处于或接近处于弹塑性状态，但不至于明显地影响接触寿命。3、2、基本要求车轮的材质及其热处理，技术要求符合前面推荐内容。通过合理设计使车轮组中主要件基本等强或等寿命。轮轨间的匹配符合表1要求。3、3、线接触时的投影比压由材料的强度决定的许可投影比压按式（1）计算—适用于第Ⅰ类载荷情况。……………………………………………………（1）式中：σs─材料的屈服极限，取接触件中较弱者，N/mm2E─钢的弹性模量，取2.06×105N/mm2根据基本假定可获得PⅡ和PⅢ，其计算结果列于表2中。表2

7轨道标准代号型号、材料标准车轮材料、技术要求比压许用值采用轨道头尺寸mmpⅠN/mm2pⅡN/mm2pⅢN/mm2型号或截面头宽b圆角r计算宽b0GB/T1591－94；Q420－Bбb≈520～680MPa；бs≥420MPаd1≤400,淬火330~380HBS;深15处≥260HBSd1〉400,淬火330~380HBS;深20处≥260HBS。荐用材料：碾锻时，CL60；锻造时，65Mn。2.74.234.6□50×5050540□80×5080570□100×50100590YB/T23－86；P15～24轻轨55Q；бb≥685N/mm25.68.719.6P1537727.66P1840730.66GB/T2585－81；P43重轨U71Mn；бb≥884N/mm27.8512.2713.35P24511333.67GB/T3426－82起重机钢轨U71MnU70MnSiбb≥884N/mm2QU807.511.7212.75P43701352.66QU8080869.33QU100QU1207.211.2512.24QU100100889.33QU1201208109.33注：pⅠ、pⅡ、pⅢ─分别为第Ⅰ、第Ⅱ、第Ⅲ载荷情况下的许用投影比压。3、4、车轮与轨道间许用轮压基准数据根据传动的需要，在确定了轨道和车轮直径后，依表2给定的许用投影比压按式（2）可得许用轮压基准数据（不计摩擦力的影响）。……………………………………..………………（2）式中：P0、PIImax、PIIImax─分别为第Ⅰ、第Ⅱ、第Ⅲ载荷情况的基准数据。b0─轨道计算宽度，mm。对于方钢轨道b0=b-2r；

8对于平顶圆角钢轨，。推荐的轨道及其计算宽度见表2。对于φ500～φ900车轮组的许用轮压的基准数据列于表3中。表3φ500～φ900车轮的许用轮压的基准数据KN车轮直径（mm）d1=500d1=630轨道型号P43QU80QU100QU120P43QU80QU100QU120载荷情况ⅠP0206260321393260327405496载荷情况ⅡPIImax323406502615407511633774载荷情况ⅢPIIImax351442546669442556688843车轮直径（mm）d1=710d1=800d1=900轨道型号P43QU80QU100QU120P43QU80QU100QU120QU100QU120载荷情况ⅠP0293369456558330416514629578708载荷情况ⅡPⅡmax4585767138735166508049849041107载荷情况ⅢPⅢmax49962777695056270787410709841204续表3φ500～φ900车轮的许用轮压的基准数据3.5轨道与车轮间的许用轮压第Ⅰ载荷情况下的许用轮压按式（3）计算kN………………………………………（3）式中：——车轮转速修正系数，见表4，——工作级别修正系数，见表5。第Ⅱ、Ⅲ载荷情况下的许用最大轮压PⅡmax和PⅢmax取表3中的相应数值。表4C1与车轮转速的关系转速（r/min）C1转速（r/min）C1转速（r/min）C1

92000.66500.94161.091600.72450.96141.11250.77400.9712.51.111120.7935.50.9911.21.121000.8231.51.00101.13900.84281.0281.14800.87251.036.31.15710.8922.51.045.61.16630.91201.065.01.17560.92181.07表5C2与机构工作级别的关系机构工作级别≤M3M4M5M6M7,M8C21.251.121.00.90.8由表4和表5可知，表3中的P0显然就是车轮转速为31.5r/min、工作级别为M5时的第Ⅰ类载荷情况下的许用工作轮压。牌号CSiMnSPVNbU71Mn0.65-0.760.15-0.351.10-1.40≤0.030≤0.030≤0.030≤0.0102.力学性能牌号抗拉强度（N/mm^2)断后伸长率A/%不小于不小于U71Mn8809