專利名稱：具有支撐功能的鋼軌減振連接內(nèi)夾板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及用于輪軌鐵路上軌道連接的一種結(jié)構(gòu)件，尤其是一種具有支撐功能的鋼軌減振連接內(nèi)夾板。
背景技術(shù)：
目前輪軌鐵路上所采用的軌道連接方式是將斷面為“工”字形的一根根頭部帶孔的鋼軌相對(duì)接，然后用兩塊與鋼軌“工”字形腰部兩側(cè)相吻合的鋼夾板用螺栓緊固來實(shí)現(xiàn)的。為了滿足自然條件下由于氣溫的變化而引起鋼軌熱脹冷縮，使其長度發(fā)生變化，在連接軌道時(shí)，需要在接頭處于預(yù)留出一定的縫隙以保證鋼軌沿長度方向可以隨氣溫變化自由伸縮。
當(dāng)列車行駛至這個(gè)縫隙處時(shí)，理論上車輪會(huì)產(chǎn)生“瞬間懸空”，車輪架上的彈簧和車輪自重形成向下的合力，由于此刻失去鋼軌的支撐而“瞬間懸空”，使車輪離開原行駛水平面而偏下，當(dāng)車輪越過縫隙至下一段前端時(shí)，車輪受該前端的支撐會(huì)瞬間回到原行駛水平面，則該前端與車輪之間將會(huì)產(chǎn)生很大的沖擊力。預(yù)留縫隙越大，列車速度越高，這種沖擊力就越大。它會(huì)給輪軌行駛帶來許多不利的影響。如沖擊會(huì)產(chǎn)生很大的噪聲污染；沖擊產(chǎn)生振動(dòng)會(huì)使列車的各個(gè)部件、路基、鋼軌及相關(guān)零部件的使用壽命顯著降低；振動(dòng)和噪音限制輪軌列車進(jìn)一步提高其行駛速度，過大的振動(dòng)甚至?xí)绊懥熊嚨陌踩旭偂?br> 為了解決上述問題，目前已應(yīng)用的技術(shù)有焊接限脹、縮無縫道鋼軌和磁懸浮鐵路。焊接軌的指導(dǎo)思想是將鋼軌一根根焊上實(shí)現(xiàn)全線無縫連接，鋼軌受氣溫影響而產(chǎn)生的脹縮是通過鋼軌自身的彈性變形來與之相抵消，這種方式振動(dòng)噪聲問題解決了，但存在的不足是為了克服彈性變形伸長和縮短鋼軌沿長度方向所產(chǎn)生的拉應(yīng)力或壓應(yīng)力對(duì)焊接強(qiáng)度要求很高，現(xiàn)場(chǎng)要用專用焊接及檢測(cè)設(shè)備，綜合工程造價(jià)會(huì)提高；對(duì)施工季節(jié)有要求，工期受限制，特別是在高寒地區(qū)，這種限制尤為突出；由于焊接軌是采用應(yīng)力變形來限制鋼軌的熱脹冷縮，這將會(huì)對(duì)路基和相關(guān)零部件提出更高的施工安裝要求，同時(shí)維修和更換鋼軌十分困難，特別是意外事故的搶修就更困難。這也會(huì)使焊接軌的運(yùn)營成本增加。
理論上講，采用磁懸浮技術(shù)是對(duì)于減少振動(dòng)和噪音最好的選擇，不足的是需要列車等綜合高技術(shù)配套，造價(jià)過高，維修困難。
一些專利申請(qǐng)文獻(xiàn)介紹了改進(jìn)鋼軌連接方式，使鋼軌連接縫形狀改變，從而達(dá)到減震目的。如專利申請(qǐng)ZL01128853.1，“鐵路鋼軌斜頭對(duì)接法”；ZL01115229，“鋼軌斜向伸縮縫無撞擊連接法”；ZL02118230.2，“鋼軌的連接方法”；ZL01110729.4，“縱向不間斷接觸的鋼軌連接結(jié)構(gòu)”。以上公開的專利申請(qǐng)，通過對(duì)鋼軌接頭進(jìn)行加工，有的把接縫改成斜縫；有的把接縫分成兩半，互相錯(cuò)開，形成橫向非貫穿接縫；有的把接縫分成三個(gè)半縫，鋼軌一側(cè)一個(gè)，另一側(cè)兩個(gè)，兩側(cè)縫錯(cuò)開，形成橫向非貫穿接縫。從理論上講這些連接方式減震效果是明顯的，方式也簡單實(shí)用，但從應(yīng)用角度分析，由于對(duì)鋼軌接頭進(jìn)行了加工，勢(shì)必影響鋼軌接頭部位的強(qiáng)度，如果用普通鋼夾板緊固接頭，恐怕難以承受車輪的沖擊，因此對(duì)這些連接方式需要進(jìn)一步改進(jìn)。
實(shí)用新型內(nèi)容 本實(shí)用新型針對(duì)已有技術(shù)中存在的不足，詳細(xì)的研究了列車運(yùn)行時(shí)車輪與鋼軌間的力學(xué)關(guān)系，充分的考慮了列車在高速行駛時(shí)應(yīng)保持的安全性和穩(wěn)定性，在基本上不增加成本，不改變現(xiàn)有的安裝及維修操作規(guī)程的前提下，設(shè)計(jì)一種更為合理的連接結(jié)構(gòu)件，“具有支撐功能的鋼軌減振連接內(nèi)夾板”，以有效地解決輪軌鐵路運(yùn)行時(shí)由于軌道接縫引起的振動(dòng)和噪聲問題，以及安全運(yùn)行問題。
有關(guān)這方面的設(shè)計(jì)主要是改變軌道面上的橫向貫穿縫隙來展開的，本實(shí)用新型采用的是品字形接縫的設(shè)計(jì)構(gòu)思，沿用現(xiàn)有軌道連接外夾板。它與專利申請(qǐng)ZL01110729.4設(shè)計(jì)中接縫形式基本相同，使用該連接內(nèi)夾板時(shí)，鋼軌連接處，軌頭的內(nèi)側(cè)也要加工掉一部分，所不同的是軌底內(nèi)側(cè)也相應(yīng)加工掉一部分，按常規(guī)方式將鋼軌和該內(nèi)夾板用螺栓固定后，內(nèi)夾板底與軌枕上墊板直接平面接觸，形成與列車載荷方向相垂直的穩(wěn)定支撐結(jié)構(gòu)。ZL01110729.4專利申請(qǐng)中，內(nèi)夾板上凸形臺(tái)的下面沒有本實(shí)用新型中的軌底內(nèi)側(cè)的支撐結(jié)構(gòu)。當(dāng)車輪經(jīng)過凸臺(tái)時(shí)，支撐列車的重力是靠內(nèi)夾板弧形下沿和軌底帶有斜面上沿的點(diǎn)接觸來實(shí)現(xiàn)的。顯然它構(gòu)不成穩(wěn)定支撐結(jié)構(gòu)。另外，夾板和鋼軌腰部配合時(shí)，夾板上下沿與鋼軌都會(huì)有間隙的。這個(gè)間隙會(huì)導(dǎo)致凸形臺(tái)受載荷時(shí)，夾板會(huì)產(chǎn)生向下的位移，使凸形臺(tái)上表面低于鋼軌的上表面從而失去減震的作用。
本實(shí)用新型提供的一種具有支撐功能的鋼軌減震連接內(nèi)夾板，其特征在于內(nèi)夾板中間斷面呈L型，上部是內(nèi)夾板頭1，中部是內(nèi)夾板腰2和連接螺栓孔3，下部是內(nèi)夾板底4，內(nèi)夾板頭、腰和底為一體結(jié)構(gòu)。
本實(shí)用新型與已有技術(shù)比較，產(chǎn)生的有益效果是1、軌面品字形半橫向鋼軌連接的設(shè)計(jì)，有效地解決了列車的車輪經(jīng)過軌道連接處時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲問題，同時(shí)列車軌道及相關(guān)零部件的使用壽命也相應(yīng)的延長；2、加工后的鋼軌按原有連接方式螺栓固定后，其上表面形成品字形橫向非貫穿接縫，其底部形成與原鋼軌相類似的支撐結(jié)構(gòu)，保證列車安全平穩(wěn)行駛；3.該構(gòu)件由于腰部厚度大于現(xiàn)有的鋼軌腰部的厚度，因而它具有獨(dú)立支撐列車重力載荷的能力。


圖1-1是內(nèi)夾板頭、內(nèi)夾板腰、內(nèi)夾板底等長的鋼軌減震連接內(nèi)夾板示意圖；圖1-2是內(nèi)夾板頭、內(nèi)夾板底長度小于內(nèi)夾板腰的鋼軌減震連接內(nèi)夾板示意圖；圖2是鋼軌接頭處內(nèi)側(cè)軌頭和軌底被加工后的示意圖；圖3是鋼軌接頭被加工后，用具有支撐功能的鋼軌減震連接內(nèi)夾板連接的俯視圖；圖4是是鋼軌接頭被加工后，用具有支撐功能的鋼軌減震連接內(nèi)夾板連接的裝配橫截面圖。
具體實(shí)施方式
方案1如圖1-1、圖2所示，內(nèi)夾板中間斷面呈L型，上部是內(nèi)夾板頭1，中部是內(nèi)夾板腰2和連接螺栓孔3，下部是內(nèi)夾板底4，內(nèi)夾板頭、腰和底為一體結(jié)構(gòu)。內(nèi)夾板頭1的斷面形狀和尺寸與所連接的鋼軌被加工軌頭斷面5相同。內(nèi)夾板腰2的厚度d是所連接鋼軌軌腰6的厚度的1～1.5倍。內(nèi)夾板底4的斷面形狀和尺寸與所連接的鋼軌被加工軌底斷面7相同。內(nèi)夾板頭長度a、內(nèi)夾板腰長度b、內(nèi)夾板底長度c相等，均等于所連接鋼軌外夾板的長度，內(nèi)夾板總高度與所連接鋼軌的總高度相等。
方案2如圖1-2、圖2、圖3、所示，內(nèi)夾板中間斷面呈L型，上部是內(nèi)夾板頭1，中部是內(nèi)夾板腰2和連接螺栓孔3，下部是內(nèi)夾板底4，內(nèi)夾板頭、腰和底為一體結(jié)構(gòu)。內(nèi)夾板頭1的斷面形狀和尺寸與所連接的鋼軌被加工軌頭斷面5相同，其長度a最小為100mm，最大與內(nèi)夾板腰長度b相等。內(nèi)夾板腰2的厚度d為所連接鋼軌軌腰6厚度的1～1.5倍，長度b與所連接鋼軌外夾板的長度相等，高度h與所連接鋼軌軌腰高度相等。內(nèi)夾板底4的斷面形狀和尺寸與所連接的鋼軌被加工軌底斷面7相同，其長度c最小等于所連接鋼軌下面的軌枕8之間的軸線距離，最大與內(nèi)夾板腰相等，內(nèi)夾板總高度與所連接鋼軌總高度相等。
圖4裝配圖中，8是軌枕、9是加工后的鋼軌接頭、10是現(xiàn)有鋼軌接頭外夾板。
權(quán)利要求1.一種具有支撐功能的鋼軌減震連接內(nèi)夾板，其特征在于內(nèi)夾板中間斷面呈L型，上部是內(nèi)夾板頭(1)，中部是內(nèi)夾板腰(2)、連接螺栓孔(3)，下部是內(nèi)夾板底(4)，內(nèi)夾板頭、腰和底為一體結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的具有支撐功能的鋼軌減震連接內(nèi)夾板，其特征在于所說的內(nèi)夾板頭(1)的斷面形狀和尺寸與所連接的鋼軌被加工軌頭斷面(5)相同，內(nèi)夾板腰(2)的厚度d是所連接鋼軌軌腰(6)的厚度的1～1.5倍，內(nèi)夾板底4的斷面形狀和尺寸與所連接的鋼軌被加工軌底斷面(7)相同，內(nèi)夾板頭長度a、內(nèi)夾板腰長度b、內(nèi)夾板底長度c相等，均等于所連接鋼軌外夾板的長度，內(nèi)夾板總高度與所連接鋼軌的總高度相等。
3.如權(quán)利要求1所述的具有支撐功能的鋼軌減震連接內(nèi)夾板，其特征在于所說的內(nèi)夾板頭(1)的斷面形狀和尺寸與所連接的鋼軌被加工軌頭斷面(5)相同，其長度a最小為100mm，最大與內(nèi)夾板腰長度b相等，內(nèi)夾板腰(2)的厚度d為所連接鋼軌軌腰(6)厚度的1～1.5倍，長度b與所連接鋼軌外夾板的長度相等，高度h與所連接鋼軌軌腰高度相等，內(nèi)夾板底(4)的斷面形狀和尺寸與所連接的鋼軌被加工軌底斷面(7)相同，其長度c最小等于所連接鋼軌下面的軌枕(8)之間的軸線距離，最大與內(nèi)夾板腰相等，內(nèi)夾板總高度與所連接鋼軌總高度相等。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種具有支撐功能的鋼軌減振連接內(nèi)夾板，解決輪軌鐵路運(yùn)行時(shí)由于軌道接縫引起的振動(dòng)和噪聲問題，以及安全運(yùn)行問題。鋼軌減震連接內(nèi)夾板中間斷面呈L型，上部是內(nèi)夾板頭，中部是內(nèi)夾板腰和連接螺栓孔，下部是內(nèi)夾板底，內(nèi)夾板頭、腰和底為一體結(jié)構(gòu)。軌面品字形半橫向鋼軌連接的設(shè)計(jì)，不但解決了列車的車輪經(jīng)過軌道連接處時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲問題，同時(shí)列車軌道及相關(guān)零部件的使用壽命也相應(yīng)的延長；加工后的鋼軌按原有連接方式螺栓固定后，其上表面形成品字形橫向非貫穿接縫，其底部形成與原鋼軌相類似的支撐結(jié)構(gòu)，保證列車安全平穩(wěn)行駛；該構(gòu)件由于腰部厚度大于現(xiàn)有的鋼軌腰部的厚度，因而它具有獨(dú)立支撐列車重力載荷的能力。
文檔編號(hào)E01B11/20GK2630304SQ03213748
公開日2004年8月4日 申請(qǐng)日期2003年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月20日
發(fā)明者陶軍, 李勝利, 苗信成 申請(qǐng)人:鞍山科技大學(xué)