具有支撐功能的鋼軌減振連接內夾板的製作方法
2023-05-27 02:53:46
專利名稱：具有支撐功能的鋼軌減振連接內夾板的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及用於輪軌鐵路上軌道連接的一種結構件，尤其是一種具有支撐功能的鋼軌減振連接內夾板。
背景技術：
目前輪軌鐵路上所採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接，然後用兩塊與鋼軌「工」字形腰部兩側相吻合的鋼夾板用螺栓緊固來實現的。為了滿足自然條件下由於氣溫的變化而引起鋼軌熱脹冷縮，使其長度發生變化，在連接軌道時，需要在接頭處於預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。
當列車行駛至這個縫隙處時，理論上車輪會產生「瞬間懸空」，車輪架上的彈簧和車輪自重形成向下的合力，由於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，當車輪越過縫隙至下一段前端時，車輪受該前端的支撐會瞬間回到原行駛水平面，則該前端與車輪之間將會產生很大的衝擊力。預留縫隙越大，列車速度越高，這種衝擊力就越大。它會給輪軌行駛帶來許多不利的影響。如衝擊會產生很大的噪聲汙染；衝擊產生振動會使列車的各個部件、路基、鋼軌及相關零部件的使用壽命顯著降低；振動和噪音限制輪軌列車進一步提高其行駛速度，過大的振動甚至會影響列車的安全行駛。
為了解決上述問題，目前已應用的技術有焊接限脹、縮無縫道鋼軌和磁懸浮鐵路。焊接軌的指導思想是將鋼軌一根根焊上實現全線無縫連接，鋼軌受氣溫影響而產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生的拉應力或壓應力對焊接強度要求很高，現場要用專用焊接及檢測設備，綜合工程造價會提高；對施工季節有要求，工期受限制，特別是在高寒地區，這種限制尤為突出；由於焊接軌是採用應力變形來限制鋼軌的熱脹冷縮，這將會對路基和相關零部件提出更高的施工安裝要求，同時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。這也會使焊接軌的運營成本增加。
理論上講，採用磁懸浮技術是對於減少振動和噪音最好的選擇，不足的是需要列車等綜合高技術配套，造價過高，維修困難。
一些專利申請文獻介紹了改進鋼軌連接方式，使鋼軌連接縫形狀改變，從而達到減震目的。如專利申請ZL01128853.1，「鐵路鋼軌斜頭對接法」；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構」。以上公開的專利申請，通過對鋼軌接頭進行加工，有的把接縫改成斜縫；有的把接縫分成兩半，互相錯開，形成橫向非貫穿接縫；有的把接縫分成三個半縫，鋼軌一側一個，另一側兩個，兩側縫錯開，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，方式也簡單實用，但從應用角度分析，由於對鋼軌接頭進行了加工，勢必影響鋼軌接頭部位的強度，如果用普通鋼夾板緊固接頭，恐怕難以承受車輪的衝擊，因此對這些連接方式需要進一步改進。
實用新型內容 本實用新型針對已有技術中存在的不足，詳細的研究了列車運行時車輪與鋼軌間的力學關係，充分的考慮了列車在高速行駛時應保持的安全性和穩定性，在基本上不增加成本，不改變現有的安裝及維修操作規程的前提下，設計一種更為合理的連接結構件，「具有支撐功能的鋼軌減振連接內夾板」，以有效地解決輪軌鐵路運行時由於軌道接縫引起的振動和噪聲問題，以及安全運行問題。
有關這方面的設計主要是改變軌道面上的橫向貫穿縫隙來展開的，本實用新型採用的是品字形接縫的設計構思，沿用現有軌道連接外夾板。它與專利申請ZL01110729.4設計中接縫形式基本相同，使用該連接內夾板時，鋼軌連接處，軌頭的內側也要加工掉一部分，所不同的是軌底內側也相應加工掉一部分，按常規方式將鋼軌和該內夾板用螺栓固定後，內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定支撐結構。ZL01110729.4專利申請中，內夾板上凸形臺的下面沒有本實用新型中的軌底內側的支撐結構。當車輪經過凸臺時，支撐列車的重力是靠內夾板弧形下沿和軌底帶有斜面上沿的點接觸來實現的。顯然它構不成穩定支撐結構。另外，夾板和鋼軌腰部配合時，夾板上下沿與鋼軌都會有間隙的。這個間隙會導致凸形臺受載荷時，夾板會產生向下的位移，使凸形臺上表面低於鋼軌的上表面從而失去減震的作用。
本實用新型提供的一種具有支撐功能的鋼軌減震連接內夾板，其特徵在於內夾板中間斷面呈L型，上部是內夾板頭1，中部是內夾板腰2和連接螺栓孔3，下部是內夾板底4，內夾板頭、腰和底為一體結構。
本實用新型與已有技術比較，產生的有益效果是1、軌面品字形半橫向鋼軌連接的設計，有效地解決了列車的車輪經過軌道連接處時產生振動和噪聲問題，同時列車軌道及相關零部件的使用壽命也相應的延長；2、加工後的鋼軌按原有連接方式螺栓固定後，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構，保證列車安全平穩行駛；3.該構件由於腰部厚度大於現有的鋼軌腰部的厚度，因而它具有獨立支撐列車重力載荷的能力。
圖1-1是內夾板頭、內夾板腰、內夾板底等長的鋼軌減震連接內夾板示意圖；圖1-2是內夾板頭、內夾板底長度小於內夾板腰的鋼軌減震連接內夾板示意圖；圖2是鋼軌接頭處內側軌頭和軌底被加工後的示意圖；圖3是鋼軌接頭被加工後，用具有支撐功能的鋼軌減震連接內夾板連接的俯視圖；圖4是是鋼軌接頭被加工後，用具有支撐功能的鋼軌減震連接內夾板連接的裝配橫截面圖。
具體實施方式
方案1如圖1-1、圖2所示，內夾板中間斷面呈L型，上部是內夾板頭1，中部是內夾板腰2和連接螺栓孔3，下部是內夾板底4，內夾板頭、腰和底為一體結構。內夾板頭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。內夾板頭長度a、內夾板腰長度b、內夾板底長度c相等，均等於所連接鋼軌外夾板的長度，內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，內夾板中間斷面呈L型，上部是內夾板頭1，中部是內夾板腰2和連接螺栓孔3，下部是內夾板底4，內夾板頭、腰和底為一體結構。內夾板頭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，最大與內夾板腰長度b相等。內夾板腰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最小等於所連接鋼軌下面的軌枕8之間的軸線距離，最大與內夾板腰相等，內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是加工後的鋼軌接頭、10是現有鋼軌接頭外夾板。
權利要求1.一種具有支撐功能的鋼軌減震連接內夾板，其特徵在於內夾板中間斷面呈L型，上部是內夾板頭(1)，中部是內夾板腰(2)、連接螺栓孔(3)，下部是內夾板底(4)，內夾板頭、腰和底為一體結構。
2.如權利要求1所述的具有支撐功能的鋼軌減震連接內夾板，其特徵在於所說的內夾板頭(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，內夾板頭長度a、內夾板腰長度b、內夾板底長度c相等，均等於所連接鋼軌外夾板的長度，內夾板總高度與所連接鋼軌的總高度相等。
3.如權利要求1所述的具有支撐功能的鋼軌減震連接內夾板，其特徵在於所說的內夾板頭(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，最大與內夾板腰長度b相等，內夾板腰(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最小等於所連接鋼軌下面的軌枕(8)之間的軸線距離，最大與內夾板腰相等，內夾板總高度與所連接鋼軌總高度相等。
專利摘要本實用新型公開了一種具有支撐功能的鋼軌減振連接內夾板，解決輪軌鐵路運行時由於軌道接縫引起的振動和噪聲問題，以及安全運行問題。鋼軌減震連接內夾板中間斷面呈L型，上部是內夾板頭，中部是內夾板腰和連接螺栓孔，下部是內夾板底，內夾板頭、腰和底為一體結構。軌面品字形半橫向鋼軌連接的設計，不但解決了列車的車輪經過軌道連接處時產生振動和噪聲問題，同時列車軌道及相關零部件的使用壽命也相應的延長；加工後的鋼軌按原有連接方式螺栓固定後，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構，保證列車安全平穩行駛；該構件由於腰部厚度大於現有的鋼軌腰部的厚度，因而它具有獨立支撐列車重力載荷的能力。
文檔編號E01B11/20GK2630304SQ03213748
公開日2004年8月4日 申請日期2003年6月20日 優先權日2003年6月20日
發明者陶軍, 李勝利, 苗信成 申請人:鞍山科技大學