一種尖端加厚的固定型銳角轍叉心軌的製作方法

2023-04-29 20:45:16

一種尖端加厚的固定型銳角轍叉心軌的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種尖端加厚的固定型銳角轍叉心軌，加厚心軌區域包括從心軌實際尖端斷面開始，至心軌寬度等於標準鋼軌軌頭寬度斷面為止。所述加厚心軌區域包括心軌實際尖端截面A-A與心軌最大加厚起始截面B-B為過渡區域；心軌最大加厚起始截面B-B至心軌理論寬度50mm截面C-C之間為最大平行加厚區域，心軌理論寬度50mm截面C-C至心軌寬度等於標準鋼軌軌頭寬度斷面的截面D-D為過渡區域。本實用新型的有益效果是，：通過增加心軌尖端作用邊的承壓面積，從而使該部位接觸應力明顯減小，提高抵抗被破壞的能力，達到提高使用壽命的目的。有利於改善轍叉該區域的受力狀況，減緩垂直磨耗、剝落掉塊過早發生的現象，提高產品的使用壽命。
【專利說明】 一種尖端加厚的固定型銳角轍叉心軌
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種鐵路線路道岔的尖端加厚的固定型銳角轍叉心軌，屬於鐵路路軌的改進【技術領域】。
【背景技術】
[0002]道岔是使機車車輛實現由一條線路進入或越過另一條線路的連接與交叉設備。轍叉是鐵路線路實現列車交叉運行的關鍵設備，是使車輪由一股鋼軌越過另一股鋼軌的設備。由於車輪走行的要求，使銳角轍叉形成兩側為翼軌，中間為心軌(叉心)的特殊結構形式。心軌尖端指心軌實際尖端至心軌斷面50mm區域，為列車運行中翼軌與心軌輪緣踏面受力的轉換區域，車輪輪對的垂直衝擊較大，因心軌該區域承載面積小，易發生磨耗、壓潰、剝落掉塊現象，影響行車安全，增大鐵路工務部門維修工作量。在固定型銳角轍叉的線路運營狀況調研統計中也顯示，心軌尖端區域最易傷損，是造成部分轍叉未達到承載運量提前下道的主要原因。
[0003]我國重載鐵路，尤其是大秦鐵路線目前的年運載量已超過4億噸，重載線路大軸重、高密度和超大運量的「三大」特徵既對工務道岔設備構成了及其嚴酷的運行條件，同時保證道岔設備的完好提高使用壽命減少線路維修又為實現超大運量的必須條件。

【發明內容】

[0004]為了解決銳角轍叉心軌前端易磨耗傷損的問題，本實用新型採用了對轍叉心軌薄弱斷面，即與標準鋼軌軌頭寬度相同寬度的心軌斷面之前的輪軌作用邊(工作邊)外移加厚的技術，以達到通過增加承載面積提高承載力，減緩因垂直磨耗、壓潰而發生的剝落掉塊現象，從而提聞徹叉的使用壽命。
[0005]本實用新型解決上述問題所採用的技術方案是:這種尖端加厚的固定型銳角轍叉心軌，加厚心軌區域包括從心軌實際尖端斷面開始，至心軌寬度等於標準鋼軌軌頭寬度斷面為止。
[0006]所述尖端加厚的固定型銳角轍叉心軌，所述加厚心軌區域包括心軌實際尖端截面A-A與心軌最大加厚起始截面B-B為過渡區域；心軌最大加厚起始截面B-B至心軌理論寬度50mm截面C-C之間為最大平行加厚區域；心軌理論寬度50mm截面C-C至心軌寬度等於標準鋼軌軌頭寬度斷面的截面D-D為過渡區域。
[0007]所述尖端加厚的固定型銳角轍叉心軌，所述的心軌最大平行加厚起始斷面的理論寬度d根據VsinP。< 3km/h計算出β。帶入如下公式:
[0008]2 (L-L0) tan ( β 0+ α /2) +d0，=2 (L-L0) tan ( α /2) +2 δ +d0
[0009]計算出L,帶入公式:d=2Ltan ( α /2)
[0010]其中:
[0011]V—轍叉容許通過列車速度，整組道岔設計時給定。
[0012]β。一鎖尖角度，是依據VsinP。< 3km/h進行限定，把心軌實際尖端進行寬度減小處理；
[0013]d—最大平行加厚起始斷面的理論寬度，
[0014]dQ—表示心軌實際尖端的理論寬度，
[0015]dQ』 一表示心軌實際尖端的實際寬度，
[0016]α—轍叉夾角，
[0017]L 一理論尖端至最大平行加厚起始斷面在轍叉角平分線上的投影長度，
[0018]Ltl 一理論尖端至實際尖端在轍叉角平分線上的投影長度，
[0019]δ—單側加寬量，單位mm。
[0020]所述尖端加厚的固定型銳角轍叉心軌，所述心軌實際尖端截面A-A與心軌最大加厚起始截面B-B的過渡區域軌距線處呈直角三角形。
[0021]所述尖端加厚的固定型銳角轍叉心軌，所述的心軌最大加厚起始截面B-B至心軌理論寬度50mm截面C-C之間每側增加δ。
[0022]所述尖端加厚的固定型銳角轍叉心軌，所述的心軌最大加厚起始截面B-B至心軌理論寬度50mm截面C-C之間軌距線處單側最大加厚區域呈平行四邊形。
[0023]所述尖端加厚的固定型銳角轍叉心軌，其特徵在於:心軌理論寬度50mm截面C-C至心軌寬度等於標準鋼軌軌頭寬度斷面的截面D-D之間軌距線處單側過渡區域呈直角三角形。
[0024]所述尖端加厚的固定型銳角轍叉心軌，所述的鎖尖角度限定也可以依據VsinP max=3km/h,計算出最大容許衝擊角度,然後按β。小於β max選取鎖尖角。
[0025]所述尖端加厚的固定型銳角轍叉心軌，所述的心軌實際尖端的理論寬度與實際寬度之差即鎖尖量，按確保心軌實際尖端實際寬度度(V小於等於實際尖端理論寬度度Cltl的原則選擇。道岔設計中，根據強度適應性考慮，實際尖端的理論寬度選擇範圍6?16mm。
[0026]本實用新型的有益效果是，通過增加心軌尖端作用邊的承壓面積，從而使該部位接觸應力明顯減小，提高抵抗被破壞的能力，達到提高使用壽命的目的。有利於改善轍叉該區域的受力狀況，減緩垂直磨耗，剝落掉塊過早發生的現象，提高產品的使用壽命。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1是現有轍叉線型及心軌應用設計，
[0028]圖2是本實用新型心軌加厚形式的轍叉線型及應用設計，
[0029]圖3是圖2中W放大示意圖
[0030]圖4是圖2的A-A視圖，為心軌實際尖端，鎖尖的起點斷面；
[0031]圖5是圖2的B-B視圖，心軌最大平行加厚起始斷面，
[0032]圖6是圖2的C-C視圖，心軌最大加厚終止斷面，
[0033]圖7是圖2的D-D視圖，心軌加厚終止斷面，選取與鋼軌軌頭寬度相同的斷面，圖中:
[0034]1、心軌，2、輪緣槽平直段，3、心軌實際尖端斷面(鎖尖斷面)，
[0035]3-1、鎖尖後心軌寬度在軌距線上交點與輪緣槽底圓弧連線，
[0036]d、最大平行加厚起始斷面的心軌理論寬度，
[0037]dQ、鎖尖前心軌實際尖端的理論寬度，[0038](V、鎖尖後心軌實際尖端的實際寬度，δ、單側加寬量α、轍叉夾角
[0039]4、心軌最大平行加厚起始斷面，
[0040]5、心軌最大平行加厚終止斷面，即心軌寬度50mm斷面，
[0041]5-1、心軌理論寬度50_，
[0042]6、心軌寬度等於標準鋼軌軌頭寬度斷面，
[0043]6-1、心軌理論寬度等於標準鋼軌軌頭寬度
[0044]7、心軌理論尖端，8、心軌理論工作邊，9、心軌實際工作邊，
[0045]10、起始加厚過渡區域，11、心軌最大平行加厚區域，
[0046]12、過渡區域，13、叉心加厚區域(網格部分)，
[0047]14、軌距測量基準線(俗稱16mm線)，15、輪緣槽槽底圓弧。
【具體實施方式】
[0048]下面結合附圖對本實用新型進一步說明，圖1所示現有的固定型銳角轍叉心軌，轍叉線形在心軌部分原為直線型。圖2陰影部分所示本實用新型加厚心軌區域，增加2 δ(單側增加S )的轍叉心軌部分區段線形為折線型。
[0049]具體技術方案為:上述加厚心軌區域包括從心軌實際尖端斷面3開始，至心軌寬度等於標準鋼軌軌頭寬度斷面6為止。
[0050]加厚心軌區域包括心軌實際尖端3截面A-A與心軌最大加厚起始截面B-B為過渡區域10 ;心軌最大加厚起始截面B-B至心軌理論寬度50mm截面C-C之間為最大平行加厚區域11，從心軌理論寬度50mm截面C-C到心軌寬度等於標準鋼軌軌頭寬度斷面的截面D-D為過渡區域12。
[0051]所述的心軌最大平行加厚起始斷面的理論寬度d根據VsinP。< 3km/h計算出β。帶入如下公式，參見圖3:
[0052]2 (L-L0) tan ( β 0+α/2)+d0，=2 (L-L0) tan ( α/2)+2 δ+dQ 計算出 L,帶入公式d=2Ltan (α/2)
[0053]其中:
[0054]V—轍叉容許通過列車速度，整組道岔設計時給定。
[0055]β。一鎖尖角度，是依據Vsin β。< 3km/h進行限定，把心軌實際尖端進行寬度減小處理；
[0056]d 一最大平行加厚起始斷面的理論寬度
[0057]Cltl 一表示心軌實際尖端的理論寬度
[0058]dQ』 一表示心軌實際尖端的實際寬度
[0059]α—轍叉夾角，
[0060]L 一理論尖端至最大平行加厚起始斷面在轍叉角平分線上的投影長度，
[0061]Ltl 一理論尖端至實際尖端在轍叉角平分線上的投影長度，
[0062]δ—單側加寬量，單位mm。
[0063]實際應用中，本實用新型以75kg/m_12#重載固定型轍叉為例，首先確定心軌最大平行加厚的起始端:已知:L0=144.2mm ； δ =3mm ； α =4.7636ο ；V=80km/h ；d0=12 ;d。』 =9 ;求出L=265.8mm,帶入公式:b=2Ltan( a /2),可求出b=22mm,而取值b=25mm。在實際設計中可選擇大於計算寬度的整數值作為加寬起點斷面，從而確定最大平行加厚斷面B-B為心軌理論厚度25mm處。而最大平行加厚終止斷面C-C選擇在心軌獨立承受荷載的斷面，一般選擇在心軌50mm斷面。
[0064]本實用新型心軌實際尖端3截面A-A與心軌最大加厚起始截面B-B的過渡區域10軌距線處呈直角三角形。
[0065]圖5、圖6所示心軌最大加厚起始截面B-B至心軌理論寬度50mm截面C-C之間每側增加S，軌距線處單側最大平行加厚區域11呈平行四邊形。
[0066]心軌理論寬度50mm截面C-C至心軌寬度等於標準鋼軌軌頭寬度斷面6截面D-D之間軌距線處單側過渡區域12呈直角三角形。
[0067]本實用新型與現有的心軌結構無加厚相比，加厚設計應用可有效增加心軌尖端的頂面寬度。
[0068]實際尖端3的鎖尖設計:「鎖尖」是為了確保列車運行安全而採取的補充措施，把心軌實際尖端進行寬度減小處理。從圖2中可以看到，心軌加厚雖然能夠提高轍叉使用壽命，但是心軌工作邊位置的凸出，則預示著車輪對工作邊的撞擊，這種撞擊越突然，就愈易引起脫軌危險，而導致安全事故的發生。為了消除安全隱患，這裡引入鎖尖角度β。(過渡區域工作邊方向與工作邊理論方向的夾角)作為衡量撞尖安全性的具體指標。通過鐵路運行的實踐經驗總結，依據Vsin β。< 3km/h進行限定和驗證，這裡V為轍叉容許通過列車速度，β。為鎖尖角度。也可以依據Vsini3max=3km/h，計算出最大容許衝擊角度，然後按β。小於選取鎖尖角。
[0069]本實用新型的使用限制:
[0070]1、心軌尖端加厚的設計應用，只能鋪設在重載列車方向，不宜鋪設在快速列車方向，轍叉容許通過速度120km/h ；
[0071]2、為了解決由加厚尖設計帶來的可能撞尖問題，採取了鎖尖處理。
[0072]通過上述措施，可滿足列車安全通過的要求。
【權利要求】
1.一種尖端加厚的固定型銳角轍叉心軌，其特徵在於:加厚心軌區域包括從心軌實際尖端斷面(3)開始，至心軌寬度等於標準鋼軌軌頭寬度斷面(6)為止。
2.根據權利要求1所述尖端加厚的固定型銳角轍叉心軌，其特徵在於:所述加厚心軌區域(13)包括心軌實際尖端(3)截面A-A與心軌最大加厚起始截面B-B為過渡區域(10);心軌最大加厚起始截面B-B至心軌理論寬度50mm截面C-C之間為最大平行加厚區域(11);心軌理論寬度50mm截面C-C至心軌寬度等於標準鋼軌軌頭寬度斷面(8)的截面D-D為過渡區域(12)。
3.根據權利要求2所述尖端加厚的固定型銳角轍叉心軌，其特徵在於:所述的心軌最大平行加厚起始斷面的理論寬度d根據VsinP。< 3km/h計算出β。帶入如下公式:
2 (L-Ltl) tan ( β Q+ a /2) +d。』 =2 (L-L0) tan ( α /2) +2 δ +d。計算出 L,帶入公式:d=2Ltan (α/2) 其中: V—轍叉容許通過列車速度，整組道岔設計時給定。 β。一鎖 尖角度，是依據Vsin β。< 3km/h進行限定，把心軌實際尖端進行寬度減小處理； d—最大平行加厚起始斷面的理論寬度， 屯一鎖尖前心軌實際尖端的理論寬度， (V —鎖尖後心軌實際尖端的實際寬度， α —轍叉夾角， L一理論尖端至最大平行加厚起始斷面在轍叉角平分線上的投影長度， Ltl 一理論尖端至實際尖端在轍叉角平分線上的投影長度， δ —單側加寬量,單位mm。
4.根據權利要求2所述尖端加厚的固定型銳角轍叉心軌，其特徵在於:所述心軌實際尖端(3)截面A-A與心軌最大加厚起始截面B-B的過渡區域(10)軌距線處呈直角三角形。
5.根據權利要求2所述尖端加厚的固定型銳角轍叉心軌，其特徵在於:所述的心軌最大加厚起始截面B-B至心軌理論寬度50mm截面C-C之間每側增加δ。
6.根據權利要求2所述尖端加厚的固定型銳角轍叉心軌，其特徵在於:所述的心軌最大加厚起始截面B-B至心軌理論寬度50mm截面C-C之間軌距線處單側最大加厚區域(11)呈平行四邊形。
7.根據權利要求2所述尖端加厚的固定型銳角轍叉心軌，其特徵在於:心軌理論寬度50mm截面C-C至心軌寬度等於標準鋼軌軌頭寬度斷面(8)的截面D-D之間軌距線處單側過渡區域(12)呈直角三角形。
8.根據權利要求3所述尖端加厚的固定型銳角轍叉心軌，其特徵在於:所述的鎖尖角度限定也可以依據VsinP max=3km/h,計算出最大容許衝擊角度,然後按β。小於βΜΧ選取鎖尖角O
9.根據權利要求3所述尖端加厚的固定型銳角轍叉心軌，其特徵在於:所述的心軌實際尖端的理論寬度與實際寬度之差即鎖尖量，按確保心軌實際尖端實際寬度度(V小於等於實際尖端理論寬度度Cltl的原則選擇。道岔設計中，根據強度適應性考慮，實際尖端的理論寬度選擇範圍6~16mm。
【文檔編號】E01B7/10GK203741652SQ201320889475
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2013年12月31日 優先權日:2013年12月31日
【發明者】劉輝, 魏建明, 趙振華, 陳寶功, 張振忠, 鹿廣清, 劉洪柱 申請人:中鐵山橋集團有限公司