專利名稱：防震防爬鋼軋及防震道岔的制作方法
技術領域：
本實用新型是關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。由于熱脹冷縮，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(chǎn)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(huán)境的污染也較嚴重。同時，接頭處的軌枕損壞嚴重，是其它部位的3－5倍。
據(jù)資料統(tǒng)計，鋼軌出現(xiàn)裂損現(xiàn)象，有60％是發(fā)生在接頭處。養(yǎng)護一條鐵路用于維護接頭處的費用，要占養(yǎng)護全部線路費用的30－50％。而且治理爬行病害的費用又要占養(yǎng)護全部線路費用的30－40％。所以，解決軌道現(xiàn)存的問題是很有必要的。
在國外有人用先進的焊接技術發(fā)明了無縫軌。這種技術我國在1975年開始采用。所謂無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，需要很多很多的特制扣件，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(xiàn)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(yǎng)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(qū)只能采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(xiàn)有直縫軌和無縫軌存在的問題。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(fā)明完全可以節(jié)約養(yǎng)護全部普通線路50％以上的費用。同時還節(jié)約了用于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(chǎn)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(chǎn)生了震動和噪音，并使鋼軌縱向爬行。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(chǎn)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(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。為什么要把角度設計成10－25°呢？經(jīng)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(xiàn)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，并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(shù)據(jù)；不改變魚尾板的各種數(shù)據(jù)；并保證經(jīng)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(fā)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(chǎn)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(fā)生。本發(fā)明完全依據(jù)現(xiàn)有技術的各種數(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，可制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采用圖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(fā)明在使用中會出現(xiàn)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(xiàn)磨損加劇的情況。解決這個問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(fā)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。由于車輪踏面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(fā)生變化，就象上下臺階一樣，產(chǎn)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(nèi)設置與車輪踏面相同并相對應的斜度，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(fā)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(tǒng)，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(chuàng)造條件，具有一定的經(jīng)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，其特征在于斜角為10-25°，鋼軌中部設置防爬器。
2.根據(jù)權利要求1所述的鋼軌，其特征在于設置兩個以上的防爬器，軌端25－40厘米處進行熱處理，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，其特征在于翼軌上有害空間設置與車輪踏面相同并相對應的斜度。
專利摘要本實用新型是關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(yǎng)護過程中需要大量人力、物力和財力的問題。采用斜角為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(yǎng)護工人的勞動強度，節(jié)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(yōu)先權日1989年3月29日
發(fā)明者翟長鴻 申請人:翟長鴻