可减小侧弯风险的钢轨端部上弯补充矫直用压头的制作方法

1.本实用新型涉及冶金技术领域，尤其涉及一种可减小侧弯风险的钢轨端部上弯补充矫直用压头。


背景技术：

2.如果钢轨前端进矫直机前有较大的上弯，那么在矫直过程中就不能进行充分的弹塑性变形，仍会遗留较大的上弯，这种较大的上弯在补充矫直时容易形成侧弯，产生侧弯后需要反复补压上弯和侧弯，严重影响生产效率。
3.而传统钢轨端部补充矫直用压头为采用的弧面压头结构，如附图4所示的压头结构。而钢轨头部的往往也设置为弧面结构，其钢轨头部的弧形踏面实际为上拱的曲面结构；若钢轨前端有上弯，弧面压头需要与钢轨头部接触，弧面压头的弧形面与钢轨的弧形踏面进行接触，参照附图4中所示，一旦钢轨本身带有侧弯或者补充矫直过程中精度控制不到位，弧面压头的弧形面与钢轨的弧形踏面的接触面会发生相对位置偏差，弧面压头的弧形面与钢轨的弧形踏面往往不能保证绝对的正中对齐，即无法保证弧面压头的中线与钢轨的中线重合的情况；因此在进行补充矫直的过程中，弧形压头下压钢轨时所产生的下压作用力f将会产生一个导致钢轨侧翻的侧向分力作用，进而容易导致钢轨产生进一步的侧弯情况；而且随着钢轨原本侧弯尺寸越大，则补充矫直过程中引起的钢轨进一步侧弯问题更严重；具体的下压作用力f可参照附图5中所示的情况。
4.因此，采用传统的弧面压头进行对钢轨端部补充矫直作业时对钢轨与压头的位置精度要求非常高，而且补充矫直过程中存在容易导致钢轨发生侧弯的问题；尤其对于已经存在侧弯的钢轨而言，其导致侧弯量进一步加大的风险更大。


技术实现要素：

5.本实用新型解决的技术问题是提供一种可减小侧弯风险的钢轨端部上弯补充矫直用压头。
6.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：可减小侧弯风险的钢轨端部上弯补充矫直用压头，包括压头本体，其特征在于：所述压头本体呈长方体形结构，压头本体上用于与钢轨头部的弧形踏面下压接触配合的下压表面为平面结构。
7.进一步的是：所述下压表面为矩形平面。
8.进一步的是：所述下压表面的长边为a，短边为b，并且下压表面两侧的长边a为与钢轨走向垂直。
9.进一步的是：长边a设置为圆弧倒角结构。
10.进一步的是：短边b设置为圆弧倒角结构。
11.进一步的是：压头本体的四周侧边设置为圆弧倒角结构。
12.进一步的是：各圆弧倒角结构的倒角半径为3
‑
5mm。
13.进一步的是：长边a的尺寸为钢轨头部宽度尺寸l的1～1.4倍；短边b的尺寸取100
～400mm。
14.进一步的是：长边a的尺寸为钢轨头部宽度尺寸l的1.2倍；短边b的尺寸取200mm。
15.进一步的是：压头本体的抗拉强度低于钢轨的抗拉强度；压头本体的抗拉强度的为钢轨的抗拉强度的1/3～1/2。
16.本实用新型的有益效果是：本实用新型通过分析传统的弧面压头结构在进行针对钢轨端部上弯补充矫直作业过程中存在容易导致钢轨发生侧弯的问题及其机理；提出将弧面压头改进为平面结构的压头形式，这样一来在上弯补充矫直作业过程中压头施于钢轨头部的弧形踏面的下压力总是在弧形踏面的最高点，可有效地避免产生对钢轨的侧向分力，进而能有效地减小矫直过程中的侧弯风险。另外，本实用新型通过进一步设置相应的圆弧倒角结构，可降低在矫直过程中相应的棱边损伤钢轨顶面的情况。另外，通过设置压头本体的抗拉强度低于钢轨的抗拉强度，可进一步降低在矫直过程中损伤钢轨的情况。
附图说明
17.图1为本实用新型所述的可减小侧弯风险的钢轨端部上弯补充矫直用压头与钢轨的位置关系示意图；
18.图2为图1的主视图；
19.图3为本实用新型所述的可减小侧弯风险的钢轨端部上弯补充矫直用压头的下压表面的示意图；
20.图4为现有技术中弧面压头结构与钢轨的位置关系示意图；
21.图5为图4中弧面压头结构对钢轨的下压作用力f的示意图。
22.图中标记为：压头本体1、弧形踏面2、下压表面3、弧面压头结构4。
具体实施方式
23.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。
24.需要说明，若本实用新型中有涉及方向性指示用语，如上、下、左、右、前、后的方向、方位用语，是为了利于构件间相对位置联系的描述，非为相关构件、构件间位置关系的绝对位置特指，仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。若本实用新型中有涉及数量的用语，如“多”、“多个”、“若干”等，具体指的是两个及两个以上。
25.如图1至图3中所示，本实用新型所述的可减小侧弯风险的钢轨端部上弯补充矫直用压头，包括压头本体1，所述压头本体1呈长方体形结构，压头本体1上用于与钢轨头部的弧形踏面2下压接触配合的下压表面3为平面结构。本实用新型由于采用平面结构的下压表面3，这样一来在上弯补充矫直作业过程中压头施于钢轨头部的弧形踏面2的下压力总是在弧形踏面2的最高点，可有效地避免产生对钢轨的侧向分力，进而能有效地减小矫直过程中的侧弯风险。
26.更具体的，参照附图3中所示，本实用新型中进一步可设置所述下压表面3为矩形平面；并且该矩形平面对应的长边为a，短边为b；使用时矩形平面的下压表面3两侧的长边a为与钢轨走向垂直设置，如附图1中所示，矫直过程中钢轨为沿相应的箭头方向移动。
27.更具体的，本实用新型中进一步可将长边a设置为圆弧倒角结构。这样可避免在长
边a处形成的锐利的棱角损伤钢轨顶面。同理，可进一步将短边b设置为圆弧倒角结构；以及将压头本体1的四周侧边设置为圆弧倒角结构，其中压头本体1的四周侧边指的是其四周与下压表面3大致垂直的四条棱边。这样一来可使得压头本体1的相应棱边为圆弧结构，可降低在与钢轨接触时损伤钢轨的情况。更为具体的，上述各圆弧倒角结构的尺寸均可在倒角半径为3
‑
5mm的范围内进行合理的设置。
28.另外，为确保对钢轨的有效接触下压作用，本实用新型中对于长边a的尺寸优选设置为钢轨头部宽度尺寸l的1～1.4倍，进一步可优选设置为1.2倍；另外，考虑与钢轨弧形踏面2的关系：弧形踏面2对应的圆弧越大，则长边a取上述倍数的值越偏上；反之，则取值越偏下限。而对于短边b的尺寸，一般可取100～400mm；同时与钢轨规格的关系：钢轨规格越大，则短边b取值越大，反之越小；而与钢轨强度的关系为：钢轨强度越大，则短边b取值偏小，反之偏大。
29.更具体的，本实用新型中进一步设置压头本体1的抗拉强度低于钢轨的抗拉强度；压头本体1的抗拉强度的为钢轨的抗拉强度的1/3～1/2。这样可降低在矫直过程中损伤钢轨的情况。
30.具体实施例1
31.以60kg/m u71mn高速轨的补充矫直为例：
32.a、60kg/m u71mn高速轨的钢轨头部宽l为73mm，顶面最大圆弧为r300mm。根据压头长边a与补充矫直钢轨头宽l的关系，长边a取轨头宽l的1.2倍，即长边a为87.6mm；
33.b、根据短边b的确定原则，取压头短边b为200mm；
34.c、为防止压头上的棱角在补充矫直过程与钢轨头部的弧形踏面接触时损伤钢轨顶面，压头的两侧长边a对应的棱角设置为圆弧倒角结构，圆弧半径为3mm；其余棱角边也可同样进行倒角处理。
35.d、标定钢轨中心线位置，在台架上安装本实用新型所述的补充矫直用压头，以防止压偏产生侧向力导致钢轨出现侧弯现象；
36.e、根据生产经验，60kg/m u71mn钢轨矫后产生的上弯通常出现在钢轨前端1.6m
‑
3.6m之间，高速轨标准要求前端1.6m
‑
3.6m之间上弯≤0.4mm，侧弯≤0.6mm；
37.f、适当减小矫直机的水平辊压力，使矫后钢轨前端有较大的上弯，大于0.4mm，以便后续进行钢轨端部上弯补充矫直过充观测本实用新型的压头消除反侧弯的效果；
38.g、以100kn的工作压力对辊矫后的钢轨端部进行补充矫直，补充矫直时间为6s；
39.h、测量钢轨矫直后1.6m
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3.6m之间上弯、侧弯大小，补充矫直上弯后再测量侧弯大小；
40.i、补充矫直过程检查钢轨表面无压痕，钢轨头型无压偏情况，机械系统无异常，不需要调整压头位置；
41.j、测量钢轨前端辊矫后和补充矫直后平直度，如下表所示，mm；
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k、根据实用新型专利提供的压头补充矫直后，可见其上弯减弱效果明显。当钢轨前端上弯小于0.6mm，本实用新型的压头能够有效防止侧弯的扩大；当钢轨前端上弯大于0.6mm，本实用新型的压头的效果有所减弱，但效果符合生产需要，高速轨标准要求。该实用新型专利提出的技术方法对改善钢轨辊矫后端部上弯现象效果明显，同时几乎不会增加钢轨的侧弯情况，因此能够在钢轨端部上弯补充矫直过程中有效地减小侧弯风险；有助于提高钢轨生产质量和作业效率，具有较大的经济效益。