摘 要

此毕业设计对钢轨轨顶的损伤情况和国内外钢轨防损伤保护方法进行介绍，选择某企业的轨顶摩擦剂，从轨顶摩擦剂的配方设计和性能等方面，对材料进行评价，并对现有的轨顶摩擦剂涂覆设备进行介绍及改进，从而设计出一种操作简便且成本低廉的多功能涂覆装置，在现有技术的基础上进行改进和创新。对小车储罐、喷嘴装置和安装连接装置进行参数计算与设计，并选择合适的发电机、空气压缩机等型号。

本设计立足于实现工业化、轻便化和时间把握等目标，从材质选择上，力求轻便又符合强度要求。主要特点有：（1）增加了打磨装置，提高了摩擦剂的粘着力。（2）利用车载发电机进行供能，实现涂料喷涂功能，可长时间作业。（3）设计可拆卸储罐封头，方便清洗，增加储罐使用期限。（4）灵活的喷嘴设计，满足钢轨轨顶的涂覆需求，适合不同的复杂地理环境。

关键词：钢轨轨顶损伤；轨顶摩擦控制剂；涂覆设备设计；

Abstract

This graduation design introduces the damage of rail top and the protection methods of rail anti damage at home and abroad, selects the friction agent for rail top of an enterprise, evaluates the material from the formula design and performance of the friction agent for rail top, introduces and improves the existing friction agent coating equipment for rail top, so as to design a multi-functional coating device with simple operation and low cost We should improve and innovate on the basis of existing technology. Parameter calculation and design are carried out for the storage tank, nozzle device and installation connection device of the trolley, and appropriate models of generator and air compressor are selected.

The design is based on the goal of industrialization, portability and time control. From the material selection, it strives to be light and meet the strength requirements. The main features are as follows: (1) The grinding device is added to improve the adhesion of the friction agent.；(2) The power is supplied by the vehicle mounted generator to realize the paint spraying function, which can work for a long time.；(3) The removable tank head is designed to facilitate cleaning and increase the service life of the tank； (4) Flexible nozzle design can meet the coating requirements of rail top and adapt to different complex geographical environment.

Key words: rail top damage; rail top friction control agent; coating equipment design;

目 录

摘要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

第一章 绪论 1

1.1 课题背景 1

1.2 钢轨损伤的类型及原理 1

1.3 国内外铁轨防伤损措施的研究现状 3

1.4 轨顶摩擦控制剂概论 5

1.5 涂覆设备设计方案 6

1.5.1 现有涂覆设备类型 6

1.5.2 设计概况………………………………………………………………………… 8

1.5.3 功能设计要求 9

1.6 本章小节 9

第二章 轨顶摩擦控制剂选择与性能检测 11

2.1 轨顶摩擦控制剂选择 11

2.2 性能检测 11

2.2.1 转速对粘着系数的影响 11

2.2.2 蠕滑率-转速 12

2.2.3 附着力 13

2.2.4 热性能 14

2.2.5 流变性 14

2.3 评价 16

第三章 小车本体设计 18

3.1 车身材料选择及设计 18

3.2 车身强度校验 19

第四章 摩擦控制剂储罐设计 21

4.1 简介 21

4.2 筒体直径和高度的确定 21

4.3 确定筒体的材料和壁厚 22

4.4 封头的设计 23

4.5 水压试验及强度校核 24

4.6 重量计算 25

第五章 喷头喷嘴设计 26

5.1 简介 26

5.2 喷嘴的选择 26

5.3 喷嘴结构设计 28

5.4 喷嘴的其他计算 30

5.5 喷嘴配套设计 31

5.6 本章小结 32

第六章 打磨装置设计及其他装置的选型 33

6.1 简介 33

6.2 打磨方法的选择 33

6.3 发电机、油泵的选择 34

第七章 总结 35

参考文献 36

致 谢 37

第一章 绪论

课题背景

轨道交通在上世纪里得到了高速发展^[1]，列车轴重、速度、牵引质量、编组密度、年运量等指标的增高，轮轨伤损也呈现急剧上升趋势。造成钢轨伤损主要有磨耗、锈蚀和折断等诱因，也有钢轨表面因长时间使用而造成的表面裂纹，严重者导致细小的剥离。钢轨受损情况的繁复出现，增加了日常维护工作量，缩短了更换轨道周期，造成铁路运营成本开支不断增加。同时轮轨伤损不仅会产生振动、噪音，影响列车的乘坐舒适性；而且会增加燃料的消耗，缩短轮轨的使用寿命，面对这些问题的产生，就要进行大量的维护保养工作，增加了铁路部门的额外工作量，对铁路的整体运行效率造成很大影响；甚至会增加列车运行安全的风险。因此及时对轮轨损伤进行预防、消除或修复非常必要。由于列车轴重和运行速度不断提高，导致轮轨相互作用力不断增大，曲线半径线路钢轨由磨耗造成的伤损日益突出。我国的轨道长度是全世界之最，钢轨经过平原、山川、海道等复杂地段，这也意味着我国铁路磨损的水平远比国外高且复杂，尤其是曲线路段因车轮与钢轨之间的复杂力学作用而造成的轨顶波磨与侧磨，对小半径曲线而言更加严重，钢轨波磨已成为决定钢轨使用寿命的关键因素之一。因此，有效解决铁路小半径曲线钢轨的波磨问题，是控制钢轨疲劳伤损、延长钢轨使用寿命的关键^[2]。

1.2 钢轨损伤的类型及原因

钢轨损伤指火车在铁路上行驶过程中，由于力及其他因素钢轨出现断裂、裂纹等影响钢轨承载功能的各种状况。钢轨伤损的状态包括波磨、侧磨、剥落和压溃，这些损伤在总量中可达80%。

钢轨压溃主要发生于火车负载较重的路段，其形成和连续塑性形变有关。尤其是在火车载重较重线路的曲线区段，时常会发生钢轨的压溃现象。