钢轨的矫直原理

钢轨经过缓冷后，由于断面各部厚度不同，其冷却速度也不同，加上金属从奥氏体向珠光体转变所引起的体积变化，均会引起钢轨弯曲。钢轨冷却后一般弯向头部。弯曲钢轨无法加工．也无法使用，因此在钢轨标准中各国均做出严格规定，即成品钢轨必须以平直状态交货。要达到平直状态就必须对钢轨进行矫直。

材料力学研究认为，钢轨的矫直过程是一个弹塑性变形的复杂过程。这一过程可看做两个阶段，即反向弯曲阶段和弹性恢复阶段。在反向弯曲阶段，钢轨受到外力和外力矩作用，产生弹塑性变形。在弹性恢复阶段，钢轨在存储在自身内的弹性变形能的作用下．力图恢复到原来的平衡状态。钢轨矫直就是要经过多次这样反向弯曲和弹性恢复的抗争，克服其内部反弹力矩，最后因屈服而达到平直。在钢轨矫直过程中，钢轨断面各部分受力不同，产生不同程度的变形。以其中性轴为界，在靠近中性轴附近多产生弹性变形．在远离中性轴处则产生塑性变形，见图。具体塑性变形深透程度是受矫直压力决定的。钢轨矫直的数学条件为：

1/ρ_反=1/ρ_弹+1/ρ_残

式中：ρ_反—反弯曲率半径；

           ρ_弹—弹性恢复曲率半径；

            ρ_残—残余曲率半径。

钢轨矫直变形示意图

只有在1/ρ_残=0时，才能实现1/ρ_反=1/ρ_弹，则钢轨才能被矫直。钢轨矫直应力应满足下式：

σ_ζ≤σ_矫<σ_b

即矫直应力最小要等于被矫钢轨钢的屈服强度，否则不可能产生永久的塑性变形；但矫直应力也不能过大，必须小于被矫钢轨钢的抗张强度，否则钢轨就要被矫断。