專利名稱：防震防爬鋼軋及防震道岔的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是關(guān)于鐵路防震防爬鋼軌及防震道岔的發(fā)明。鋼軌是各種有軌車輛行駛的基礎(chǔ)。由于熱脹冷縮，鋪設(shè)鋼軌時(shí)，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(wèn)題，但給列車的運(yùn)行又帶來(lái)了新的問(wèn)題。每個(gè)車輪通過(guò)每個(gè)軌縫都要產(chǎn)生一次強(qiáng)烈的震動(dòng)和噪音，影響旅客的休息。車輪對(duì)鋼軌端部不斷的沖擊，軌縫處就產(chǎn)生凹陷現(xiàn)象，加劇了鋼軌的縱向爬行，使鋼軌和車輛的使用壽命縮短并容易損壞。裂損嚴(yán)重時(shí)，會(huì)顛覆列車。震動(dòng)對(duì)橋梁的影響也較大，易引起橋梁的共振。噪音對(duì)環(huán)境的污染也較嚴(yán)重。同時(shí)，接頭處的軌枕?yè)p壞嚴(yán)重，是其它部位的3－5倍。
據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，鋼軌出現(xiàn)裂損現(xiàn)象，有60％是發(fā)生在接頭處。養(yǎng)護(hù)一條鐵路用于維護(hù)接頭處的費(fèi)用，要占養(yǎng)護(hù)全部線路費(fèi)用的30－50％。而且治理爬行病害的費(fèi)用又要占養(yǎng)護(hù)全部線路費(fèi)用的30－40％。所以，解決軌道現(xiàn)存的問(wèn)題是很有必要的。
在國(guó)外有人用先進(jìn)的焊接技術(shù)發(fā)明了無(wú)縫軌。這種技術(shù)我國(guó)在1975年開(kāi)始采用。所謂無(wú)縫軌就是將每根鋼軌焊接在一起，在一公里或兩公里處留有一個(gè)軌縫。無(wú)縫軌在一定程度上解決了震動(dòng)和噪音的問(wèn)題，但沒(méi)有從根本上解決上面所提出的問(wèn)題，因還有軌縫的存在，所以還要有震動(dòng)和噪音。且無(wú)縫軌在固定時(shí)，需要焊接及焊接的各種原材料，需要很多很多的特制扣件，需要大量的防爬設(shè)備，需要測(cè)量鎖定軌溫的問(wèn)題，軌溫測(cè)量的不準(zhǔn)會(huì)出現(xiàn)脹軌、斷軌，嚴(yán)重時(shí)會(huì)危及行車安全。每年還得定期大拆大卸做應(yīng)力放散。由此可以看出，安裝和養(yǎng)護(hù)無(wú)縫軌需要大量的人力、物力和財(cái)力。而且在溫差大的地區(qū)只能采用幾百米一段的短距離無(wú)縫軌。
本實(shí)用新型的目的就是要從根本上解決現(xiàn)有直縫軌和無(wú)縫軌存在的問(wèn)題。而防震防爬鋼軌的發(fā)明是完全可以從根本上解決現(xiàn)有直縫軌和無(wú)縫軌存在的問(wèn)題。不需要焊接；不需要大量扣件、防爬器；不需要測(cè)量鎖定軌溫的問(wèn)題；不存在脹軌跑道的問(wèn)題；不受溫差大小的影響。也就是說(shuō)，防震防爬鋼軌的發(fā)明完全可以節(jié)約養(yǎng)護(hù)全部普通線路50％以上的費(fèi)用。同時(shí)還節(jié)約了用于無(wú)縫軌中的各種材料費(fèi)用。
防震防爬鋼軌是怎樣解決震動(dòng)噪音和爬行的呢？首先要知道震動(dòng)噪音和爬行是怎樣產(chǎn)生的車輪通過(guò)軌縫時(shí)，如


圖1，車輪會(huì)掉進(jìn)軌縫中，再與另一根鋼軌的端部接觸時(shí)就產(chǎn)生了震動(dòng)和噪音，并使鋼軌縱向爬行。溫度的變化，車輪對(duì)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(dòng)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(chǎn)生位移，就可以解決由溫度、車輪對(duì)鋼軌的作用力引起的爬行。
防震防爬鋼軌就是把現(xiàn)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(guò)斜縫時(shí)，重量是由兩根鋼軌同時(shí)承擔(dān)，不存在車輪掉進(jìn)軌縫中的問(wèn)題。因此，震動(dòng)和噪音及其引起的爬行就可以消除。為什么要把角度設(shè)計(jì)成10－25°呢？經(jīng)查我國(guó)專利CN86207691U“一種斜端面鋼軌”的設(shè)計(jì)角度為45－55°。本人認(rèn)為這種設(shè)計(jì)角度還不是最理想的，因?yàn)樗鼪](méi)有最大限度地延長(zhǎng)鋼軌的使用壽命。通常鋼軌斜角正切值的大小與震動(dòng)和磨損的大小是成正比的，也就是角度越大，震動(dòng)和磨損也越大。角度為45°時(shí)的正切值為1，角度為10°時(shí)正切值約為0.2，兩值相比為51，也就是說(shuō)角度為45°的鋼軌和角度為10°的鋼軌相比，其震動(dòng)和磨損要比角度為10°的鋼軌大5倍。當(dāng)角度為90°時(shí)，也就是現(xiàn)有普通直縫鋼軌的情形，正切值為無(wú)窮大，所以，震動(dòng)噪音和磨損都為最大。所以設(shè)計(jì)的角度越小越好，并同時(shí)要滿足下列要求；除改變鋼軌端部形狀外，不改變鋼軌的長(zhǎng)度、幾何尺寸；不改變螺孔等數(shù)據(jù)；不改變魚(yú)尾板的各種數(shù)據(jù)；并保證經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性、安全性，且鋼軌的斜端長(zhǎng)度不超過(guò)魚(yú)尾板的長(zhǎng)度。所以，本發(fā)明將防震防爬鋼軌的角度設(shè)計(jì)為10－25°。其鋼軌壽命能最大限度的延長(zhǎng)。
在每根鋼軌的中部設(shè)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(chǎn)生縱向相對(duì)移動(dòng)，鋼軌的脹縮只能以中部為起點(diǎn)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(wèn)題，提高了軌道的整體強(qiáng)度和平順性。同時(shí)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(fā)生。本發(fā)明完全依據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的各種數(shù)據(jù)，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(yú)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(qiáng)度更大的提高。在直縫軌和斜縫軌混用時(shí)，可制造一些一端為直縫形另一端為斜縫形的鋼軌來(lái)過(guò)渡。在實(shí)施中防震防爬鋼軌也可采用圖4的設(shè)計(jì)，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(fā)明在使用中會(huì)出現(xiàn)在斜縫處磨損較大的問(wèn)題，這是因?yàn)檐囕喤c鋼軌在接縫處的接觸面積減小，壓力增大，因而出現(xiàn)磨損加劇的情況。解決這個(gè)問(wèn)題有兩種方法一是盡可能減小鋼軌斜角，角度越小，磨損也越?。欢菍?duì)斜軌端進(jìn)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(zhǎng)為25－40cm。
本發(fā)明還提出了與防震防爬鋼軌相配套的防震道岔的結(jié)構(gòu)。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。由于車輪踏面7是有斜度的，車輪通過(guò)有害空間時(shí)，車軸與水平面之間的距離發(fā)生變化，就象上下臺(tái)階一樣，產(chǎn)生的震動(dòng)比軌縫引起的震動(dòng)還強(qiáng)烈，損害相當(dāng)嚴(yán)重。解決這個(gè)問(wèn)題是在1、2翼軌上有害空間這段距離內(nèi)設(shè)置與車輪踏面相同并相對(duì)應(yīng)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(fā)生改變，從而解決了道岔有害空間引起的震動(dòng)問(wèn)題，使用防震防爬鋼軌及防震道岔這一整套防震系統(tǒng)，可使列車運(yùn)行的噪音和磨損降到最低限度，各種機(jī)件的使用壽命能最大限度延長(zhǎng)。為使用滾動(dòng)軸承創(chuàng)造條件，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
權(quán)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，其特征在于斜角為10-25°，鋼軌中部設(shè)置防爬器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼軌，其特征在于設(shè)置兩個(gè)以上的防爬器，軌端25－40厘米處進(jìn)行熱處理，軌縫下鋪墊軌枕。
3.一種防震道岔是由兩個(gè)斜端面的鋼軌組成，每個(gè)端面由兩個(gè)直邊和一斜邊組成，斜角為10－25°。
4.一種如權(quán)利要求3所述的防震道岔，其特征在于翼軌上有害空間設(shè)置與車輪踏面相同并相對(duì)應(yīng)的斜度。
專利摘要本實(shí)用新型是關(guān)于鐵路防震防爬鋼軌及防震道岔的發(fā)明。該裝置解決了現(xiàn)有技術(shù)中直縫軌和道岔存在的震動(dòng)噪音和爬行的問(wèn)題，解決了無(wú)縫軌在安裝和養(yǎng)護(hù)過(guò)程中需要大量人力、物力和財(cái)力的問(wèn)題。采用斜角為10—25°的鋼軌來(lái)解決震動(dòng)和噪音的問(wèn)題。在鋼軌的中部設(shè)置防爬器來(lái)解決爬行的問(wèn)題。大大延長(zhǎng)了鋼軌、道岔、車輛的使用壽命，大大降低了養(yǎng)護(hù)工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約了大量的人力、物力和財(cái)力。
文檔編號(hào)E01B11/24GK2049647SQ89203749
公開(kāi)日1989年12月20日 申請(qǐng)日期1989年3月29日 優(yōu)先權(quán)日1989年3月29日
發(fā)明者翟長(zhǎng)鴻 申請(qǐng)人:翟長(zhǎng)鴻