重载铁路混凝土岔枕预埋铁座定位装置的研制

刘红桃

(中铁株洲桥梁有限公司，湖南株洲 412005)

1 研究背景

随着物流运输的快速发展，特别是大宗矿产资源的长距离运输需求旺盛，市场对重载铁路的需求愈加紧迫，这从客观上促进了我国重载铁路的发展。随着重载铁路对负重、过岔平稳性要求的不断提高，2012年开始了重载道岔及岔枕的研制。重载岔枕中预埋铁座定位精度的控制是重载岔枕研究的重要内容。

“山西中南部铁路通道300 kN轴重重载道岔技术研究”是原铁道部科研课题(2011G028-A)，根据课题组的安排，我公司承担60 kg/m钢轨和75 kg/m钢轨单开道岔用重载混凝土岔枕的试制工作，并向各道岔集成厂家提供试铺用岔枕。为了保证试制出合格的重载岔枕，公司成立了重载岔枕试生产工作小组，根据现有轨枕生产线和生产工艺，积极进行模具设计，研发出符合实际生产工艺要求的模型，其中模型中具有特色的重载岔枕预埋件定位装置已经申请了国家专利(专利号:201220659775.6)。本文重点介绍预应力混凝土重载岔枕用预埋铁座在模型中安装的精确定位设计、制作工艺、质量控制及质量检验要点。

2 重载混凝土岔枕预埋铁座定位装置研制

2.1 重载混凝土岔枕简介

现有岔枕一般采用预埋套管式，重载岔枕采用预埋铁座式。套管安装简单，定位精度容易控制，此外，套管顶面与岔枕顶面平齐，套管的安装方式不影响预应力放张时岔枕的位移;而预埋铁座形状复杂，并凸出于岔枕上表面，这给预埋铁座的精确定位和岔枕的生产带来很大的困难。重载混凝土岔枕预埋铁座在产品中安装位置见图1。预埋铁座安装定位的精确程度直接影响弹条扣件的扣压力，从而影响铁路行车安全。

图1 预埋铁座在岔枕中安装位置

2.2 重载混凝土岔枕生产工艺难点及模型的结构形式

根据我公司多年来预制轨枕产品的成熟经验，重载混凝土岔枕的生产工艺采用机组流水法，难点是如何控制好预埋铁座在岔枕中的精确位置，因此模型中预埋铁座定位装置的设计至关重要。根据重载岔枕的特点，模型壳体采用现有岔枕模型壳体结构形式，重点研制部位是预埋铁座的安装盒。安装盒的设计既要保证安装快捷精确，还要保证放张时预埋铁座能产生微量位移以防止产品出现裂纹。借鉴现有轨枕预埋铁座安装方式，结合重载岔枕预埋铁座外形尺寸和流水机组法生产工艺特点，通过多次试验，确定了合适的安装方案，在满足高产量的同时又保证了关键尺寸的高精度和产品的高合格率。

模型为整体冲压壳体与主梁、端梁等拼焊而成的整体式结构。模型由主梁、张拉端梁、固定端梁、壳体、预埋铁座安装盒5个部件组成。主梁包括模型两侧承力主槽钢、张拉端的端托板及其在壳体底部的横向连接件;张拉端梁用槽钢和钢板拼焊而成，在两张拉杆通过处设导向管;模型壳体为厚度8 mm的钢板，在专用胎模上冲压而成。以下重点介绍预埋铁座安装盒的设计、制作及关键控制点。

2.3 重载混凝土岔枕预埋铁座安装盒设计

重载混凝土岔枕关键尺寸要求如表1所示。针对表1中关键尺寸公差要求，结合我公司现有的机组流水法轨枕生产工艺特点，先后设计了几套方案并进行了试制，最后确定了一种操作简单、定位精确度高的预埋铁座定位装置。

表1 重载混凝土岔枕关键尺寸要求

重载岔枕预埋铁座定位装置主要包括定位座、定位铁芯、密封件、侧向定位压条，如图2～图5所示。定位座呈凸字形状，该定位座设有用于安放预埋铁座上部的中间内腔，定位座底边内壁周边设有用于定位密封件的凸起圆柱，定位座顶面开有用于安装下拉定位铁芯的螺栓通孔，定位座凸起的左侧面两侧各开有一个用于定位侧向定位压条的螺纹孔。定位铁芯为梯形立方体，定位铁芯外形与预埋铁座匹配，定位铁芯底边开有用于下拉定位铁芯的螺纹孔，定位铁芯一侧斜边开有侧拉定位铁芯的螺纹孔。侧向定位压条为长方体，侧向定位压条两边对应定位座开有固定用通孔和侧拉螺栓用通孔。密封件外形与定位座内腔匹配，即密封件为方框形状，密封件内壁与预埋铁座和定位铁芯的组合外形匹配;密封件左、右两侧面上开有与定位座底边内壁周边的凸起圆柱相对应的密封件通孔。紧固螺栓分为侧拉定位铁芯的螺栓、固定侧向定位压条的螺栓及下拉定位铁芯的螺栓。

图2 定位座

图3 定位芯

图4 密封件

图5 侧向定位压条

2.4 预埋铁座安装

2.4.1 安装主要步骤

(1)清理模型型腔并涂好脱模剂。

(2)在固定于模型型腔底部的定位座内安放密封件，将定位芯置于预埋铁座槽口内，预埋铁座对位插入密封件中并保证到位。

(3)将侧向定位压条固定在定位座上，通过侧向定位压条上的侧向螺栓及定位座底部的下拉螺栓与定位芯上的对应螺孔对位拧紧，实现预埋铁座在定位座上的精确定位。

(4)测量并检查预埋铁座安装的精度，在模型中的预埋铁座安装如图6所示。

图6 在模型中的预埋铁座安装示意

2.4.2 安装时注意要点

在制作模型时实现定位座的精确定位，然后由侧拉螺栓及下拉螺栓来实现预埋铁座在定位座上的前后、左右、上下定位。由密封件实现灌造过程中的水泥浆密封，且实现脱模时的弹性脱模。基于以上因素，在预埋铁座安装和生产中必须注意以下几点。

(1)在安装预埋铁座之前，确保定位座内腔及与侧向定位压条接触面清理得相当干净，如有混凝土渣就会影响预埋铁座的精确定位。

(2)预埋铁座安装到位后要进行复测，以便及时纠偏。

(3)在重载岔枕放张前必须拆卸侧拉螺栓、下拉螺栓及侧向定位压条，然后放张脱模。

(4)使用工具安装预埋铁座，严禁大力敲打定位芯和预埋铁座。

3 结论

我公司重载混凝土岔枕预埋铁座定位尺寸合格率高，产品通过“山西中南部铁路通道工程建设关键技术研究——300 kN轴重重载道岔技术研究”科研项目评审，满足了供货工期，取得了用户的信任和好评。由于预埋件安装快捷，生产效率高，废次品少，虽然相比于常规产品增加了预埋铁座安装和拆卸两个工序，班产仍可达1组岔枕产品，生产成本大大降低，该项技术的应用产生了较好的经济效益，同时也为今后生产重载铁路岔枕系列产品积累了丰富的经验。

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