防震防爬鋼軋及防震道岔的製作方法

2023-04-23 14:32:01 2

專利名稱：防震防爬鋼軋及防震道岔的製作方法
技術領域：
本實用新型是關於鐵路防震防爬鋼軌及防震道岔的發明。鋼軌是各種有軌車輛行駛的基礎。由於熱脹冷縮，鋪設鋼軌時，要在兩根鋼軌之間留下軌縫。軌縫雖然解決了熱脹冷縮的問題，但給列車的運行又帶來了新的問題。每個車輪通過每個軌縫都要產生一次強烈的震動和噪音，影響旅客的休息。車輪對鋼軌端部不斷的衝擊，軌縫處就產生凹陷現象，加劇了鋼軌的縱向爬行，使鋼軌和車輛的使用壽命縮短並容易損壞。裂損嚴重時，會顛覆列車。震動對橋梁的影響也較大，易引起橋梁的共振。噪音對環境的汙染也較嚴重。同時，接頭處的軌枕損壞嚴重，是其它部位的3－5倍。
據資料統計，鋼軌出現裂損現象，有60％是發生在接頭處。養護一條鐵路用於維護接頭處的費用，要佔養護全部線路費用的30－50％。而且治理爬行病害的費用又要佔養護全部線路費用的30－40％。所以，解決軌道現存的問題是很有必要的。
在國外有人用先進的焊接技術發明了無縫軌。這種技術我國在1975年開始採用。所謂無縫軌就是將每根鋼軌焊接在一起，在一公裡或兩公裡處留有一個軌縫。無縫軌在一定程度上解決了震動和噪音的問題，但沒有從根本上解決上面所提出的問題，因還有軌縫的存在，所以還要有震動和噪音。且無縫軌在固定時，需要焊接及焊接的各種原材料，需要很多很多的特製扣件，需要大量的防爬設備，需要測量鎖定軌溫的問題，軌溫測量的不準會出現脹軌、斷軌，嚴重時會危及行車安全。每年還得定期大拆大卸做應力放散。由此可以看出，安裝和養護無縫軌需要大量的人力、物力和財力。而且在溫差大的地區只能採用幾百米一段的短距離無縫軌。
本實用新型的目的就是要從根本上解決現有直縫軌和無縫軌存在的問題。而防震防爬鋼軌的發明是完全可以從根本上解決現有直縫軌和無縫軌存在的問題。不需要焊接；不需要大量扣件、防爬器；不需要測量鎖定軌溫的問題；不存在脹軌跑道的問題；不受溫差大小的影響。也就是說，防震防爬鋼軌的發明完全可以節約養護全部普通線路50％以上的費用。同時還節約了用於無縫軌中的各種材料費用。
防震防爬鋼軌是怎樣解決震動噪音和爬行的呢？首先要知道震動噪音和爬行是怎樣產生的車輪通過軌縫時，如


圖1，車輪會掉進軌縫中，再與另一根鋼軌的端部接觸時就產生了震動和噪音，並使鋼軌縱向爬行。溫度的變化，車輪對鋼軌的作用力也是使鋼軌縱向爬行的原因。因此，只要保證車輪與鋼軌的接觸線不落入軌縫，就可以避免震動和噪音，由其引起的爬行也隨之消失。使鋼軌的中部與軌枕緊密地固定在一起，鋼軌和軌枕不產生位移，就可以解決由溫度、車輪對鋼軌的作用力引起的爬行。
防震防爬鋼軌就是把現有鋼軌的軌端做成斜形的，如圖2，即軌縫是斜縫的。其斜角為10－25°。車輪通過斜縫時，重量是由兩根鋼軌同時承擔，不存在車輪掉進軌縫中的問題。因此，震動和噪音及其引起的爬行就可以消除。為什麼要把角度設計成10－25°呢？經查我國專利CN86207691U「一種斜端面鋼軌」的設計角度為45－55°。本人認為這種設計角度還不是最理想的，因為它沒有最大限度地延長鋼軌的使用壽命。通常鋼軌斜角正切值的大小與震動和磨損的大小是成正比的，也就是角度越大，震動和磨損也越大。角度為45°時的正切值為1，角度為10°時正切值約為0.2，兩值相比為51，也就是說角度為45°的鋼軌和角度為10°的鋼軌相比，其震動和磨損要比角度為10°的鋼軌大5倍。當角度為90°時，也就是現有普通直縫鋼軌的情形，正切值為無窮大，所以，震動噪音和磨損都為最大。所以設計的角度越小越好，並同時要滿足下列要求；除改變鋼軌端部形狀外，不改變鋼軌的長度、幾何尺寸；不改變螺孔等數據；不改變魚尾板的各種數據；並保證經濟性、實用性、安全性，且鋼軌的斜端長度不超過魚尾板的長度。所以，本發明將防震防爬鋼軌的角度設計為10－25°。其鋼軌壽命能最大限度的延長。
在每根鋼軌的中部設置防爬器，如圖3，使鋼軌的中部緊密地固定在軌枕上，鋼軌的中部與軌枕不產生縱向相對移動，鋼軌的脹縮只能以中部為起點向兩端脹縮。因此由溫度的變化、車輪與鋼軌的作用力等引起的爬行也就消除了。解決了鋼軌存在的爬行、大軌縫、瞎縫的問題，提高了軌道的整體強度和平順性。同時有軌縫的存在，鋼軌的脹縮均能自如，也避免了脹軌跑道的發生。本發明完全依據現有技術的各種數據，除改變鋼軌端部的形狀外，鋼軌的其它尺寸均不改變，也不改變魚尾板等各種連接件的尺寸，具有通用性、互換性。為了防止軌端下落，在斜縫下鋪墊軌枕，如圖2、圖4所示，使軌與軌之間的連接更加牢固，強度更大的提高。在直縫軌和斜縫軌混用時，可製造一些一端為直縫形另一端為斜縫形的鋼軌來過渡。在實施中防震防爬鋼軌也可採用圖4的設計，即軌端由兩直邊和一斜邊組成的鋼軌，其角度也是10－25°。
本發明在使用中會出現在斜縫處磨損較大的問題，這是因為車輪與鋼軌在接縫處的接觸面積減小，壓力增大，因而出現磨損加劇的情況。解決這個問題有兩種方法一是儘可能減小鋼軌斜角，角度越小，磨損也越小；二是對斜軌端進行熱處理，增加其在斜縫處的硬度，提高耐磨性，使其在接縫處的磨損與整根鋼軌的磨損接近一致，其淬火軌端長為25－40cm。
本發明還提出了與防震防爬鋼軌相配套的防震道岔的結構。如圖5，1、2是翼軌，3是轍叉心軌，4、6是與圖2相同的斜端面，也可與圖4的端面相同，5是轍叉咽喉，7是車輪踏面，圖6是圖5的A－A剖面圖。轍叉咽喉5到轍叉心軌3尖端的這段距離，因鋼軌工作邊中斷，這段距離稱為有害空間。由於車輪踏面7是有斜度的，車輪通過有害空間時，車軸與水平面之間的距離發生變化，就象上下臺階一樣，產生的震動比軌縫引起的震動還強烈，損害相當嚴重。解決這個問題是在1、2翼軌上有害空間這段距離內設置與車輪踏面相同並相對應的斜度，如圖6，A－A剖面，斜度為120，這樣車軸與水平面之間的距離不發生改變，從而解決了道岔有害空間引起的震動問題，使用防震防爬鋼軌及防震道岔這一整套防震系統，可使列車運行的噪音和磨損降到最低限度，各種機件的使用壽命能最大限度延長。為使用滾動軸承創造條件，具有一定的經濟效益和社會效益。
權利要求1.一種斜端面防震防爬鋼軌，軌端面是由兩直邊和一斜邊組成，其特徵在於斜角為10-25°，鋼軌中部設置防爬器。
2.根據權利要求1所述的鋼軌，其特徵在於設置兩個以上的防爬器，軌端25－40釐米處進行熱處理，軌縫下鋪墊軌枕。
3.一種防震道岔是由兩個斜端面的鋼軌組成，每個端面由兩個直邊和一斜邊組成，斜角為10－25°。
4.一種如權利要求3所述的防震道岔，其特徵在於翼軌上有害空間設置與車輪踏面相同並相對應的斜度。
專利摘要本實用新型是關於鐵路防震防爬鋼軌及防震道岔的發明。該裝置解決了現有技術中直縫軌和道岔存在的震動噪音和爬行的問題，解決了無縫軌在安裝和養護過程中需要大量人力、物力和財力的問題。採用斜角為10—25°的鋼軌來解決震動和噪音的問題。在鋼軌的中部設置防爬器來解決爬行的問題。大大延長了鋼軌、道岔、車輛的使用壽命，大大降低了養護工人的勞動強度，節約了大量的人力、物力和財力。
文檔編號E01B11/24GK2049647SQ89203749
公開日1989年12月20日 申請日期1989年3月29日 優先權日1989年3月29日
發明者翟長鴻 申請人:翟長鴻