一種尖端加厚的固定型銳角轍叉心軌的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種尖端加厚的固定型銳角轍叉心軌，加厚心軌區(qū)域包括從心軌實(shí)際尖端斷面開始，至心軌寬度等于標(biāo)準(zhǔn)鋼軌軌頭寬度斷面為止。所述加厚心軌區(qū)域包括心軌實(shí)際尖端截面A-A與心軌最大加厚起始截面B-B為過(guò)渡區(qū)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(qū)域，心軌理論寬度50mm截面C-C至心軌寬度等于標(biāo)準(zhǔn)鋼軌軌頭寬度斷面的截面D-D為過(guò)渡區(qū)域。本發(fā)明的有益效果是，：通過(guò)增加心軌尖端作用邊的承壓面積，從而使該部位接觸應(yīng)力明顯減小，提高抵抗被破壞的能力，達(dá)到提高使用壽命的目的。有利于改善轍叉該區(qū)域的受力狀況，減緩垂直磨耗、剝落掉塊過(guò)早發(fā)生的現(xiàn)象，提高產(chǎn)品的使用壽命。
【專利說(shuō)明】一種尖端加厚的固定型銳角轍叉心軌
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明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，屬于鐵路路軌的改進(jìn)【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]道岔是使機(jī)車車輛實(shí)現(xiàn)由一條線路進(jìn)入或越過(guò)另一條線路的連接與交叉設(shè)備。轍叉是鐵路線路實(shí)現(xiàn)列車交叉運(yùn)行的關(guān)鍵設(shè)備，是使車輪由一股鋼軌越過(guò)另一股鋼軌的設(shè)備。由于車輪走行的要求，使銳角轍叉形成兩側(cè)為翼軌，中間為心軌(叉心)的特殊結(jié)構(gòu)形式。心軌尖端指心軌實(shí)際尖端至心軌斷面50mm區(qū)域，為列車運(yùn)行中翼軌與心軌輪緣踏面受力的轉(zhuǎn)換區(qū)域，車輪輪對(duì)的垂直沖擊較大，因心軌該區(qū)域承載面積小，易發(fā)生磨耗、壓潰、剝落掉塊現(xiàn)象，影響行車安全，增大鐵路工務(wù)部門維修工作量。在固定型銳角轍叉的線路運(yùn)營(yíng)狀況調(diào)研統(tǒng)計(jì)中也顯示，心軌尖端區(qū)域最易傷損，是造成部分轍叉未達(dá)到承載運(yùn)量提前下道的主要原因。
[0003]我國(guó)重載鐵路，尤其是大秦鐵路線目前的年運(yùn)載量已超過(guò)4億噸，重載線路大軸重、高密度和超大運(yùn)量的“三大”特征既對(duì)工務(wù)道岔設(shè)備構(gòu)成了及其嚴(yán)酷的運(yùn)行條件，同時(shí)保證道岔設(shè)備的完好提高使用壽命減少線路維修又為實(shí)現(xiàn)超大運(yùn)量的必須條件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決銳角轍叉心軌前端易磨耗傷損的問題，本發(fā)明采用了對(duì)轍叉心軌薄弱斷面，即與標(biāo)準(zhǔn)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(shù)，以達(dá)到通過(guò)增加承載面積提高承載力，減緩因垂直磨耗、壓潰而發(fā)生的剝落掉塊現(xiàn)象，從而提聞徹叉的使用壽命。
[0005]本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案是:這種尖端加厚的固定型銳角轍叉心軌，加厚心軌區(qū)域包括從心軌實(shí)際尖端斷面開始，至心軌寬度等于標(biāo)準(zhǔn)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(qū)域包括心軌實(shí)際尖端截面A-A與心軌最大加厚起始截面B-B為過(guò)渡區(qū)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(qū)域；心軌理論寬度50mm截面C-C至心軌寬度等于標(biāo)準(zhǔn)鋼軌軌頭寬度斷面的截面D-D為過(guò)渡區(qū)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(jù)VsinP。< 3km/h計(jì)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(jì)算出L,帶入公式:d=2Ltan ( α /2)
[0010]其中:
[0011]V—轍叉容許通過(guò)列車速度，整組道岔設(shè)計(jì)時(shí)給定。
[0012]β。一鎖尖角度，是依據(jù)VsinP。< 3km/h進(jìn)行限定，把心軌實(shí)際尖端進(jìn)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(shí)際尖端的理論寬度，
[0015]dQ’ 一表示心軌實(shí)際尖端的實(shí)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(zhǎng)度，
[0018]Ltl 一理論尖端至實(shí)際尖端在轍叉角平分線上的投影長(zhǎng)度，
[0019]δ—單側(cè)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(shí)際尖端截面A-A與心軌最大加厚起始截面B-B的過(guò)渡區(qū)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(cè)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(cè)最大加厚區(qū)域呈平行四邊形。
[0023]所述尖端加厚的固定型銳角轍叉心軌，其特征在于:心軌理論寬度50mm截面C-C至心軌寬度等于標(biāo)準(zhǔn)鋼軌軌頭寬度斷面的截面D-D之間軌距線處單側(cè)過(guò)渡區(qū)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(jù)VsinP max=3km/h,計(jì)算出最大容許沖擊角度,然后按β。小于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(shí)際尖端的理論寬度與實(shí)際寬度之差即鎖尖量，按確保心軌實(shí)際尖端實(shí)際寬度度(V小于等于實(shí)際尖端理論寬度度Cltl的原則選擇。道岔設(shè)計(jì)中，根據(jù)強(qiáng)度適應(yīng)性考慮，實(shí)際尖端的理論寬度選擇范圍6?16mm。
[0026]本發(fā)明的有益效果是，通過(guò)增加心軌尖端作用邊的承壓面積，從而使該部位接觸應(yīng)力明顯減小，提高抵抗被破壞的能力，達(dá)到提高使用壽命的目的。有利于改善轍叉該區(qū)域的受力狀況，減緩垂直磨耗，剝落掉塊過(guò)早發(fā)生的現(xiàn)象，提高產(chǎn)品的使用壽命。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1是現(xiàn)有轍叉線型及心軌應(yīng)用設(shè)計(jì)，
[0028]圖2是本發(fā)明心軌加厚形式的轍叉線型及應(yīng)用設(shè)計(jì)，
[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(shí)際尖端，鎖尖的起點(diǎn)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(shí)際尖端斷面(鎖尖斷面)，
[0035]3-1、鎖尖后心軌寬度在軌距線上交點(diǎn)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(shí)際尖端的理論寬度，[0038](V、鎖尖后心軌實(shí)際尖端的實(shí)際寬度，δ、單側(cè)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、心軌寬度等于標(biāo)準(zhǔn)鋼軌軌頭寬度斷面，
[0043]6-1、心軌理論寬度等于標(biāo)準(zhǔn)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(shí)際工作邊，
[0045]10、起始加厚過(guò)渡區(qū)域，11、心軌最大平行加厚區(qū)域，
[0046]12、過(guò)渡區(qū)域，13、叉心加厚區(qū)域(網(wǎng)格部分)，
[0047]14、軌距測(cè)量基準(zhǔn)線(俗稱16mm線)，15、輪緣槽槽底圓弧。
【具體實(shí)施方式】
[0048]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明，圖1所示現(xiàn)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陰影部分所示本發(fā)明加厚心軌區(qū)域，增加2 δ (單側(cè)增加δ)的轍叉心軌部分區(qū)段線形為折線型。
[0049]具體技術(shù)方案為:上述加厚心軌區(qū)域包括從心軌實(shí)際尖端斷面3開始，至心軌寬度等于標(biāo)準(zhǔn)鋼軌軌頭寬度斷面6為止。
[0050]加厚心軌區(qū)域包括心軌實(shí)際尖端3截面A-A與心軌最大加厚起始截面B-B為過(guò)渡區(qū)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(qū)域11，從心軌理論寬度50mm截面C-C到心軌寬度等于標(biāo)準(zhǔn)鋼軌軌頭寬度斷面的截面D-D為過(guò)渡區(qū)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(jù)VsinP。< 3km/h計(jì)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 +d0
[0053]計(jì)算出L,帶入公式d=2Ltan ( α /2)
[0054]其中:
[0055]V—轍叉容許通過(guò)列車速度，整組道岔設(shè)計(jì)時(shí)給定。
[0056]β。一鎖尖角度，是依據(jù)Vsin β。< 3km/h進(jìn)行限定，把心軌實(shí)際尖端進(jìn)行寬度減小處理；
[0057]d 一最大平行加厚起始斷面的理論寬度
[0058]Cltl 一表示心軌實(shí)際尖端的理論寬度
[0059]dQ’ 一表示心軌實(shí)際尖端的實(shí)際寬度
[0060]α—轍叉夾角，
[0061]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(zhǎng)度，
[0062]Ltl 一理論尖端至實(shí)際尖端在轍叉角平分線上的投影長(zhǎng)度，
[0063]δ—單側(cè)加寬量，單位mm。
[0064]實(shí)際應(yīng)用中，本發(fā)明以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 =4.7636。；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(shí)際設(shè)計(jì)中可選擇大于計(jì)算寬度的整數(shù)值作為加寬起點(diǎn)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(dú)立承受荷載的斷面，一般選擇在心軌50mm斷面。
[0065]本發(fā)明心軌實(shí)際尖端3截面A-A與心軌最大加厚起始截面B-B的過(guò)渡區(qū)域10軌距線處呈直角三角形。
[0066]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(cè)增加S，軌距線處單側(cè)最大平行加厚區(qū)域11呈平行四邊形。
[0067]心軌理論寬度50mm截面C-C至心軌寬度等于標(biāo)準(zhǔn)鋼軌軌頭寬度斷面6截面D-D之間軌距線處單側(cè)過(guò)渡區(qū)域12呈直角三角形。
[0068]本發(fā)明與現(xiàn)有的心軌結(jié)構(gòu)無(wú)加厚相比，加厚設(shè)計(jì)應(yīng)用可有效增加心軌尖端的頂面覽度。
[0069]實(shí)際尖端3的鎖尖設(shè)計(jì):“鎖尖”是為了確保列車運(yùn)行安全而采取的補(bǔ)充措施，把心軌實(shí)際尖端進(jìn)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(yù)示著車輪對(duì)工作邊的撞擊，這種撞擊越突然，就愈易引起脫軌危險(xiǎn)，而導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。為了消除安全隱患，這里引入鎖尖角度β。(過(guò)渡區(qū)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(biāo)。通過(guò)鐵路運(yùn)行的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，依據(jù)Vsin β。< 3km/h進(jìn)行限定和驗(yàn)證，這里V為轍叉容許通過(guò)列車速度，β。為鎖尖角度。也可以依據(jù)Vsini3max=3km/h，計(jì)算出最大容許沖擊角度，然后按β。小于選取鎖尖角。
[0070]本發(fā)明的使用限制:
[0071]1、心軌尖端加厚的設(shè)計(jì)應(yīng)用，只能鋪設(shè)在重載列車方向，不宜鋪設(shè)在快速列車方向，轍叉容許通過(guò)速度120km/h ；
[0072]2、為了解決由加厚尖設(shè)計(jì)帶來(lái)的可能撞尖問題，采取了鎖尖處理。
[0073]通過(guò)上述措施，可滿足列車安全通過(guò)的要求。
【權(quán)利要求】
1.一種尖端加厚的固定型銳角轍叉心軌，其特征在于:加厚心軌區(qū)域包括從心軌實(shí)際尖端斷面(3)開始，至心軌寬度等于標(biāo)準(zhǔn)鋼軌軌頭寬度斷面(6)為止。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述尖端加厚的固定型銳角轍叉心軌，其特征在于:所述加厚心軌區(qū)域(13)包括心軌實(shí)際尖端(3)截面A-A與心軌最大加厚起始截面B-B為過(guò)渡區(qū)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(qū)域(11);心軌理論寬度50mm截面C-C至心軌寬度等于標(biāo)準(zhǔn)鋼軌軌頭寬度斷面(8)的截面D-D為過(guò)渡區(qū)域(12)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述尖端加厚的固定型銳角轍叉心軌，其特征在于:所述的心軌最大平行加厚起始斷面的理論寬度d根據(jù)VsinP。< 3km/h計(jì)算出β。帶入如下公式:
2(L-L0) tan ( β ?+ a /2 ) +d0，=2 (L-L0) tan ( a /2 ) +2 δ +d0
計(jì)算出L,帶入公式:
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述尖端加厚的固定型銳角轍叉心軌，其特征在于:所述心軌實(shí)際尖端(3)截面A-A與心軌最大加厚起始截面B-B的過(guò)渡區(qū)域(10)軌距線處呈直角三角形。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述尖端加厚的固定型銳角轍叉心軌，其特征在于: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(cè)增加δ。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述尖端加厚的固定型銳角轍叉心軌，其特征在于: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(cè)最大加厚區(qū)域(11)呈平行四邊形。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述尖端加厚的固定型銳角轍叉心軌，其特征在于:心軌理論寬度50mm截面C-C至心軌寬度等于標(biāo)準(zhǔn)鋼軌軌頭寬度斷面(8)的截面D-D之間軌距線處單側(cè)過(guò)渡區(qū)域(12)呈直角三角形。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述尖端加厚的固定型銳角轍叉心軌，其特征在于:所述的鎖尖角度限定也可以依據(jù)VsinP max=3km/h,計(jì)算出最大容許沖擊角度,然后按β。小于βΜΧ選取鎖尖角O
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述尖端加厚的固定型銳角轍叉心軌，其特征在于:所述的心軌實(shí)際尖端的理論寬度與實(shí)際寬度之差即鎖尖量，按確保心軌實(shí)際尖端實(shí)際寬度度(V小于等于實(shí)際尖端理論寬度度Cltl的原則選擇。道岔設(shè)計(jì)中，根據(jù)強(qiáng)度適應(yīng)性考慮，實(shí)際尖端的理論寬度選擇范圍6~16mm。
【文檔編號(hào)】E01B7/10GK103741563SQ201310750249
【公開日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】劉輝, 魏建明, 趙振華, 陳寶功, 張振忠, 鹿廣清, 劉洪柱 申請(qǐng)人:中鐵山橋集團(tuán)有限公司