專利名稱：榫形鋼軌端頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及運(yùn)輸軌道，具體地說(shuō)是一種用于運(yùn)輸軌道的榫形鋼軌端頭。
鐵路軌道和其它運(yùn)輸軌道都是由一節(jié)一節(jié)的鋼軌聯(lián)接而成。由于熱膨脹的因素，鋼軌會(huì)因溫度變化伸長(zhǎng)或縮短，所以，鋼軌鋪設(shè)時(shí)必須在聯(lián)接處留出一定的縫隙。夏天，溫度升高，鋼軌伸長(zhǎng)，兩節(jié)鋼軌間的縫隙減??；冬天，溫度降低，鋼軌縮短，縫隙就會(huì)增大。以鐵路為例，當(dāng)列車在鐵路軌道上行駛，車輪駛過(guò)鋼軌聯(lián)接處的縫隙，會(huì)使列車產(chǎn)生上下震動(dòng)，具體情況如


圖1-(1)和
圖1-(2)所示
圖1-(1)為車輪在軌道上行駛時(shí)的示意圖；
圖1-(2)為車輪行至鋼軌縫隙時(shí)的示意圖；如
圖1-(1)所示，列車在軌道上行駛時(shí)，車輪的最低點(diǎn)p就是車輪和軌道表面的接觸點(diǎn)，軌道表面的水平線上；如
圖1-(2)所示，車輪行至鋼軌聯(lián)接處的縫隙時(shí)，車輪的最低點(diǎn)p′懸空，它在軌道表面的水平線以下。
對(duì)比p點(diǎn)和p′點(diǎn)的高度，可以看出，當(dāng)列車駛過(guò)鋼軌聯(lián)接處的縫隙時(shí)，車輪的高度會(huì)經(jīng)過(guò)一個(gè)先下降，后上升的過(guò)程；車輪駛至縫隙時(shí)下降，駛出縫隙時(shí)上升。列車行駛在鐵路軌道上，車輪駛過(guò)一個(gè)個(gè)縫隙，會(huì)經(jīng)歷一次次的下降、上升過(guò)程，眾多的車輪經(jīng)過(guò)眾多的縫隙，就會(huì)造成列車行駛過(guò)程中的上下震動(dòng)，鋼軌間的縫隙越大，列車的上下震動(dòng)就越劇烈。由于鋼軌在軌道上必須能夠自由伸縮，而且相互聯(lián)接的兩節(jié)鋼軌伸縮的方向總是相反的，所以，兩節(jié)鋼軌用夾板聯(lián)接時(shí)不能十分牢固，必須能夠松動(dòng)；同時(shí)，由于路基不可能十分堅(jiān)硬，有一定的彈性，所以，鋼軌承載車輛時(shí)高度會(huì)下降，車輛駛過(guò)以后鋼軌又會(huì)恢復(fù)到原來(lái)的高度，車輪駛過(guò)兩節(jié)鋼軌的聯(lián)接處時(shí)，會(huì)出現(xiàn)如圖2-(1-3))所示的情形圖2-(1)是車輪駛至鋼軌A端點(diǎn)的示意圖；圖2-(2)是車輪駛至鋼軌縫隙的示意圖；圖2-(3)是車輪駛至鋼軌B端點(diǎn)的示意圖；如圖2-(1)所示，車輪壓至鋼軌A端點(diǎn)，此時(shí)A受壓下沉，B不受壓保持原來(lái)的高度，A、B的相對(duì)位置上下錯(cuò)位，A低B高，由于B的端點(diǎn)位置較高，此時(shí)壓在A端點(diǎn)上的車輪已經(jīng)接觸到B的端點(diǎn)；如圖2-(2)所示，車輪壓至鋼軌間的縫隙，此時(shí)A、B同時(shí)受壓，A的壓力減輕，開始上升，B的端點(diǎn)逐漸受壓，開始下降，當(dāng)A、B受壓均衡時(shí)，A、B會(huì)處于同一水平線上；如圖2-(3)所示，車輪離開A端，完全壓至B端，此時(shí)A已經(jīng)不受壓，繼續(xù)上升至平時(shí)不承載時(shí)的高度，B端壓力增大，繼續(xù)下降，A、B位置上下錯(cuò)位，A高B低。
這樣，車輪駛過(guò)A、B鋼軌聯(lián)接處時(shí)，A、B兩節(jié)鋼軌會(huì)出現(xiàn)一個(gè)上下擺動(dòng)的過(guò)程，列車行駛時(shí)，一個(gè)一個(gè)的車輪連續(xù)經(jīng)過(guò)A、B鋼軌聯(lián)接處，會(huì)使A、B鋼軌持續(xù)上下擺動(dòng)，形成顫動(dòng)。在圖2-(1)至圖2-(3)的瞬間過(guò)程中，B端點(diǎn)從接觸車輪開始受壓到完全承擔(dān)車輪壓力，車輪和B的端點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生猛烈撞擊，這種撞擊會(huì)貫串列車行駛過(guò)程的始終。
綜上所述，鋼軌聯(lián)接處的縫隙，造成了列車行駛過(guò)程中列車的上下震動(dòng)、車輪和鋼軌端頭的持續(xù)撞擊以及列車經(jīng)過(guò)的鋼軌的上下顫動(dòng)，這些震動(dòng)、撞擊和顫動(dòng)，會(huì)造成如下危害1、列車行駛過(guò)程中出現(xiàn)巨大噪聲；2、列車震動(dòng)影響列車平穩(wěn)行駛，同時(shí)使列車部件松動(dòng)，必須及時(shí)維修、養(yǎng)護(hù)，增加了費(fèi)用；3、車輪和鋼軌的撞擊加劇了磨損，減少了鋼軌和車輪的使用壽命；4、震動(dòng)、撞擊和顫動(dòng)，造成列車阻力時(shí)大時(shí)小，使機(jī)車牽引力的效率大大降低；5、鋼軌長(zhǎng)時(shí)間上下顫動(dòng)造成鐵路各部件之間松動(dòng)，使鋼軌線路扭曲，需要及時(shí)加固校正，增加了養(yǎng)護(hù)費(fèi)用；6、限制了列車行駛速度不能大幅度提高。
鐵路建設(shè)中有時(shí)采用無(wú)縫線路。無(wú)縫線路就是把25米的標(biāo)準(zhǔn)鋼軌，焊接成規(guī)定的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度，然后鋪入線路。無(wú)縫線路可以降低噪聲，減輕震動(dòng)，但由于無(wú)縫線路鋪設(shè)投資費(fèi)用多，焊接工作量大，鋪設(shè)養(yǎng)護(hù)條件復(fù)雜，更換鋼軌比較困難，因而在鐵路建設(shè)中不能大規(guī)模地推廣應(yīng)用。更多的鐵路目前仍然采用25米的標(biāo)準(zhǔn)鋼軌，按照常規(guī)方法留出縫隙鋪設(shè)，所以，列車行駛過(guò)程中列車的震動(dòng)、車輪和鋼軌的撞擊以及鋼軌的顫動(dòng)依然大量存在。
本實(shí)用新型的目的就是為了消除車輪和鋼軌端頭的撞擊，減輕因行駛造成的鋼軌上下顫動(dòng)，提供一種延長(zhǎng)車輪和鋼軌的使用壽命、延長(zhǎng)線路養(yǎng)護(hù)周期，節(jié)約養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，減小噪聲，穩(wěn)固可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的榫形鋼軌端頭。
本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的一種由特制鋼軌制成的榫形鋼軌端頭，其要點(diǎn)在于鋼軌一端帶有數(shù)條長(zhǎng)短不一，上下錯(cuò)落的榫頭，兩段榫形端頭可以榫合對(duì)接。采用鋼軌端頭的榫形結(jié)構(gòu)，使兩節(jié)鋼軌聯(lián)接時(shí)能夠相互榫合，可把鋼軌聯(lián)接處的縫隙分成若干小段，錯(cuò)落地分布到一定長(zhǎng)度的鋼軌表面，不影響車輪平穩(wěn)滾動(dòng)；又使兩節(jié)鋼軌通過(guò)榫頭相互傳遞壓力，車輪駛過(guò)鋼軌聯(lián)接處時(shí)兩節(jié)鋼軌不會(huì)產(chǎn)生上下錯(cuò)位，從而避免車輪和鋼軌之間的撞擊，以減輕鋼軌的上下顫動(dòng)；同時(shí)，榫合的鋼軌不需要安裝夾板(魚尾板)。
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例詳細(xì)敘述本實(shí)用新型(把軌面縫隙分四小段，按60kg/m鋼軌的外形尺寸設(shè)計(jì))圖3-(1)為榫形鋼軌端頭立體圖；圖3-(2)為榫形鋼軌端頭軌道表面俯視圖；圖3-(3)為榫形鋼軌端頭軌道表面向下9cm處平面俯視圖；圖3-(4)為榫形鋼軌端頭軌道表面向下17cm處平面俯視圖；圖4-(1)為鋼軌榫合對(duì)接軌面示意圖；圖4-(2)為榫形鋼軌端頭側(cè)面示意圖；圖4-(3)為榫形鋼軌端頭側(cè)面示意圖；圖4-(4)為車輪輪面分割示意圖；如圖3-(1-4)設(shè)計(jì)的兩段榫形端頭，可實(shí)現(xiàn)榫合對(duì)接，其榫形鋼軌端頭的作用原理如下設(shè)有兩節(jié)鋼軌M、N，它們帶有如圖3-(1)所示的榫形端頭，兩節(jié)鋼軌對(duì)接時(shí)，軌道表面如圖4-(1)所示，鋼軌M表面的兩條榫頭M1、M2分別插入鋼軌N上面的凹槽里，并且都?jí)涸贜底部突出的榫頭上；同樣，N表面的兩條榫頭N1、N2分別插入M上面的凹槽里，并都?jí)涸贛底部突出的榫頭上，M1、M2、N1、N2所處位置的側(cè)視圖如圖4-(2)、4-(3)所示。兩節(jié)鋼軌之間聯(lián)接時(shí)必須留出縫隙，由于鋼軌端頭的表面的榫頭長(zhǎng)短不同，縫隙就在鋼軌表面分成了四部分，如圖4-(1)所示的S1、S2、S3、S4。為了更好地說(shuō)明車輪駛過(guò)榫形鋼軌端頭聯(lián)接處的情況，我們可以將車輪的輪面豎直分成四部分，如圖4-(4)所示的L1、L2、L3、L4。當(dāng)車輪駛過(guò)如圖4-(1)所示的鋼軌聯(lián)接處時(shí)，會(huì)依次通過(guò)S1、S2、S3、S4四段縫隙，車輪行至S1處時(shí)，對(duì)應(yīng)地，如圖4-(4)所示的車輪的L1部位會(huì)懸空，但是其余的三部分L2、L3、L4卻仍然由軌面支撐，不會(huì)懸空，因而車輪不會(huì)下沉，仍然會(huì)平穩(wěn)地向前滾動(dòng)；通過(guò)S2、S3、S4時(shí)，也是同樣的情況。這樣，車輪經(jīng)過(guò)鋼軌聯(lián)接處的每一部位，都不會(huì)下沉，照樣平穩(wěn)滾動(dòng)，因而就消除了車輛在駛過(guò)鋼軌聯(lián)接處時(shí)出現(xiàn)的上下震動(dòng)。
如圖4-(2)所示，當(dāng)車輪壓在鋼軌M上時(shí)，M因受壓會(huì)下沉，由于M1、M2壓在N上，壓力會(huì)通過(guò)M1、M2傳遞到N上，使N與M同步下沉；如圖4-(3)所示，當(dāng)車輪壓在鋼軌N上時(shí)，依靠N1、N2的作用，M也會(huì)與N同步下沉。這樣，依靠榫形端頭聯(lián)接的兩節(jié)鋼軌，無(wú)論哪一節(jié)受壓，它們都會(huì)同步下沉，當(dāng)壓力在兩節(jié)鋼軌上都消失時(shí)，它們又會(huì)同步上升，從而避免了兩節(jié)鋼軌上下錯(cuò)位，消除了車輪和鋼軌端頭的撞擊，也使鋼軌的上下顫動(dòng)大幅度地減弱。
采用榫形鋼軌端頭聯(lián)接鋼軌，同現(xiàn)有的鋼軌聯(lián)接方式相比，具有以下有益效果1、消除了因軌道縫隙造成的車輛上下震動(dòng)，使車輛行駛更加平穩(wěn)；2、消除了車輪和鋼軌端頭的撞擊，延長(zhǎng)了車輛和鋼軌的使用壽命；3、因車輛行駛造成的鋼軌上下顫動(dòng)明顯減弱，延長(zhǎng)了線路養(yǎng)周期，節(jié)約了養(yǎng)護(hù)費(fèi)用；4、車輛行駛過(guò)程中的噪聲明顯減?。?、線路軌面連續(xù)平滑，穩(wěn)固可靠，車輛行駛過(guò)程中所受阻力均衡，機(jī)車牽引力效率明顯提高，同時(shí)為進(jìn)一步提高車輛行駛速度創(chuàng)造了條件；6、鋼軌之間利用榫頭榫合對(duì)接，鋼軌只能前后自由伸縮，避免了兩節(jié)鋼軌左右錯(cuò)位，鋪設(shè)線路時(shí)可以省略安裝魚尾板的工序；7、榫形端頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適合批量生產(chǎn)，可以在較短時(shí)間內(nèi)對(duì)現(xiàn)有鐵路進(jìn)行更新改造。
榫形鋼軌端頭的應(yīng)用方式有兩種1、將榫形端頭直接制造在新出廠的鋼軌上，隨著新鋼軌的使用陸續(xù)推廣應(yīng)用。
2、利用成型的榫形端頭對(duì)現(xiàn)有鐵路進(jìn)行改造。具體方法是將線路上鋼軌的一端截去一定長(zhǎng)度(等于兩段榫合的榫形端頭的長(zhǎng)度)，然后將榫合的兩段端頭放入截出的缺口，把端頭分別焊接到兩節(jié)鋼軌上，一個(gè)接頭一個(gè)接頭地向下順延。應(yīng)用此種方法，鋼軌不用卸下線路，只在列車行駛的間隔時(shí)間內(nèi)操作，因此，不會(huì)影響線路運(yùn)行。
權(quán)利要求一種特制的榫形鋼軌頭，其特征是鋼軌的端頭帶有數(shù)條長(zhǎng)短不一、上下錯(cuò)落的榫頭，兩段帶有榫形端頭的鋼軌可以榫合對(duì)接。
專利摘要一種榫形鋼軌端頭,是一段特制的鋼軌,端頭帶有數(shù)條長(zhǎng)短不一、上下錯(cuò)落的榫頭;兩段同樣的榫形端頭可以榫合對(duì)接。將其固定安裝在鋼軌上,能使聯(lián)接的鋼軌榫合對(duì)接,不影響車輪平穩(wěn)滾動(dòng);榫合對(duì)接的兩節(jié)鋼軌通過(guò)榫頭互相傳遞壓力,車輪駛過(guò)鋼軌聯(lián)接處時(shí)鋼軌表面保持平滑,不出現(xiàn)上下錯(cuò)位,從而使車輛行駛時(shí)所受阻力均衡,消除車輪與鋼軌的撞擊及車輛上下震動(dòng),減輕鋼軌上下顫動(dòng)。同時(shí),榫合的鋼軌只能前后自由伸縮,左右不能錯(cuò)位,不需要用夾板(魚尾板)聯(lián)接。
文檔編號(hào)E01B5/00GK2391904SQ99246668
公開日2000年8月16日 申請(qǐng)日期1999年10月10日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月10日
發(fā)明者袁春剛 申請(qǐng)人:袁春剛