專利名稱：感覺不到軌縫的鋼軌接端Ⅰ型的制作方法
技術領域：
本實用新型是涉及一種鋼軌，具體講是涉及一種特別形狀的鋼軌接端。
軌縫雖然解決了鋼軌的熱脹冷縮問題，卻給列車的運行帶來了不少害處，如機車從甲軌向乙軌行駛，其車輪正經過軌線上甲乙兩接端的軌縫時，在車輪壓力的作用下，甲端就會下沉，而乙端則沒有受到外力的作用，仍還是原來的高度，這樣原來一樣平的甲乙兩端就會產生一個高度差，當車輪繼續行至乙端時，就要上一個臺階，在車輪壓力的作用下再下沉，而甲端又向原來的高度上升，從乙至甲道理相同，為了解決這個問題，人們已在接口上夾了兩個魚尾板，這樣是減小了這個高度差的程度，但由于考慮到軌線的熱脹冷縮和其它問題，魚尾板的固定螺絲與軌端上的眼還不能很緊密，應有一定間隙，所以至今這個高度差仍然存在。而且，為了解決兩軌接端放置同一枕木上時，產生撥道釘的問題，只好將接端置于兩枕木之間，可這樣卻減小了軌線的承受力。
‘由于軌縫的存在，使列車行駛時產生劇烈的震動發出咯噔、咯噔的聲音，不僅影響旅客的休息，而且因為車輪和鋼軌的端部不斷沖擊，軌縫處就產生凹陷現象，使車輪和鋼軌的使用壽命大大降低，給養護工作帶來了很大的困難，據統計養護一條鐵路花在接頭上的費用要占養護線路全部費用的40％左右，就鋼軌破損來說60％是發生在接頭處，因此，軌縫就成了鐵路上的一害，長期以來，許多人想方設法想要改進鋼軌的接頭方法。
近年來，由于發明了把鋼軌強制鎖定在枕木上的彈性扣件和防爬設備，采用了特殊的穩定道床以后，出現了用長鋼軌鋪設成的無縫線路，使軌縫產生的危害得到了初步的解決。無縫線路實際上也是有縫的，只不過是把每根鋼軌的長度增加到125m或250m，把長軌鋪放到工地上以后，又把幾根這樣的長軌焊接在一起，成為一公里到二公里的軌線，再裝好特制的彈性扣件和防爬設備，顯而易見，無縫線路的接頭數目比普通線路的接頭減少而已”。(以上摘自《十萬個為什么》物理第2本第12頁)這種線路造價高，按裝維修又不便，而且在這種線路內，常隱藏著因軌線熱脹冷縮而產生的破壞力，這種力促使軌線產生位移，或弓起和拉斷。
九六年又發明了一種“感覺不到軌縫的鋼軌接端”雖然解決了軌縫帶來的危害，可是由于它的軸鍵和軸框鍵只是在軌面的寬度范圍以內進行設置的。這樣就影響了軸鍵和軸框鍵的承受力，為了解決這個問題，所以只好選擇比鋼軌材料強度大的鋼材，做這種接端的原材料，但這些材料價格都比較高，而且焊接性較差，自然它對焊接的技術也比較高，所以造價也就相應提高。而且該接端在受到重壓，或在各種情況下的地基下陷而引起的兩軌接端進行大幅度折疊時，由于該種接端允許轉角較小，所以在以上這種情況下時，這種接端的軸鍵就很容易被折壞，這樣既影響了軌線的承受力，又給鐵路的復修造成一定的困難；由于該種接端在組合安裝后，兩軌端的軸鍵和它對應的軸框鍵，在上下之間接觸非常緊密，難以進行絕緣處理，這樣就影響了在用這種接端連成的軌線上，在機車運行過程中對機車進行現代化的監察與管理；再一個是彈性片容易產生金屬疲勞現象。以上這些問題使該種接端的生產和使用及推廣受到一定影響。
本實用新型的目的是提供一種特別形狀的鋼軌接端，它不但能有效地減小當列車行駛時，車輪與鋼軌端部的沖擊程度，以及咯噔、咯噔的聲音；而且減低了對鋼軌接端原材料的要求，即使用普通鋼軌材料也可生產出完全符合安全系數的鋼軌接端，又容易焊接，還可在需要時，將兩軌接端進行有效絕緣處理，從而使在用該種接端連成的軌線上，仍可在機車運行過程中對機車進行現代化的監察和管理。
本實用新型的目的是這樣實現的，在原鋼軌一端的端部設置一個特別形狀的鋼軌接端如
圖1所示。該接端由軌端加強部分(13)、軸框鍵(2)、軸鍵(1)和軸承蓋(4)等組成。軌端加強部分(13)是在允許的情況下，適當降低接端枕木的高度，來最大限度地增加端部的厚度，在根據鋼軌的最大承受力和鋼材的性能，來決定軌端軸鍵(1)和軸框鍵(2)的寬度，然后在原鋼軌端部軌面(17)的外側和內側在不影響車輪行走的以下部分向兩側進行擴展，并在軌端加強部分(13)的兩側仍分別設有一個夾魚尾板的槽(19)；軸框鍵(2)和軸鍵(1)是連接在軌端加強部分端部的凸出的在豎直方向上相互平行的兩個鍵。軸框鍵(2)是側位設有一個大于半圓形孔、橫剖面形如半工字鋼軌的長方體鍵，這個半圓形孔稱為軸承框(3)，在使用軸套(20)時，其內層為方形齒形，且與軸套(20)外層相緊密配合，省去軸套時，其內層為光滑的圓筒形。在本實用新型附圖中，均為省去軸套(20)的形狀。在軸承框(3)內設有一個特別的軸承，該軸承又由軸套(20)和微動空心軸，簡稱空心軸(5)組成，軸套(20)是形如有缺口的圓環，外層為方形齒形(如鋼材的耐磨性較好軸套可省去)；微動空心軸(5)是外形為柱體，內部是空心的長方體(18)結構，在其側面有一個大小可正好插入另一鋼軌接端軸鍵(1)的長方形口稱為插軸鍵口(15)，微動空心軸(5)連同插入的軸鍵(1)可在軸套(20)內或省去軸套的軸承框(3)內轉動。在需要絕緣的時候可用高強度耐溫、耐磨如塑料王等特別的絕緣材料制成微動空心軸(5)或軸套(20)，可在接端之間進行絕緣處理，從而使在用該種接端連成的軌線上，仍可繼續在機車運行過程中對機車進行現代化的監察和管理；軸鍵(1)是與微動空心軸(5)內尺寸相符合的長方體實心鍵，在其下層部分設有一個微小彈性口(7)，彈性口以下部分為彈性片(8)，彈性片可用高強度、高彈性的鋼材制成。并用鍵槽和熱脹冷縮的方法，再將彈性片插入軌端槽內，用螺絲從鋼軌底部進行固定。
另一端的形狀是將
圖1的軸框鍵(2)和軸鍵(1)交換位置的形狀。
安裝時先分別將微動空心軸(5)裝入軸承框(3)內，〖如果是帶軸套(20)的，還應先分別裝入軸套(20)后在分別裝入微動空心軸(5)，〗固定上軸承蓋(4)，再將兩根鋼軌相對應的軸鍵(1)各插入對方的微動空心軸(5)內，并留下軌縫(6)如圖3、圖4，用螺絲夾上魚尾板，最后將兩端分別固定在同一枕木上即可。
這種接端如圖4所示，當機車從甲軌向乙軌行駛時，車輪的壓力由遠至近壓向甲端，(在甲乙兩軌的接頭處，甲軌與乙軌接頭的端部，分別稱為甲軌端和乙軌端，簡稱甲端和乙端。)由于甲端的軸框鍵和軸鍵分別壓在乙端的軸鍵和軸框鍵上，所以甲端受到壓力的同時，乙端也受到一定的壓力，都壓向枕木，故使甲乙兩端在向下的運動中能保待同步進行，當車輪繼續行駛逐漸脫離甲端走到乙端軌上時，甲端失去車輪對它的壓力的作用，在鋼軌自身彈力的作用下，有上升的趨勢，可是因為甲端的兩個鍵被乙端的兩個鍵壓著，阻止了它的上升，迫使甲乙兩端在向上的運動過程中也能保持同步進行。如果機車從乙端駛向甲端道理相同。這樣就基本解決了軌縫帶來的危害，同時也解決了普通鋼軌接頭假如在同一枕木的情況下，在車輪經過時，由于兩端一上一下所帶來的撥道釘的問題。
這種接端由于軌面部分制成了互相搭連的，軌縫口棱線略低于軌面，又成流線型的(如圖3、圖4)，這樣當車輪從甲軌向乙軌行駛時，車輪行至甲端上時，在車輪的壓力下，使兩軌端形成一定角度且互相搭連，這樣實際軌面就成為由兩個斜面而組合成的一個凹面，所以當車輪駛上搭連接頭中部時減小了車輪經過接頭中部時下沉的程度。車輪在這個行駛過程中，車輪對軌的壓力開始是作用在甲端上的，當到達中點時是作用在甲乙兩軌端上的。車輪由中點逐漸脫離甲端走上乙端軌時，這個過程，車輪對軌的壓力從搭連中點開始是作用在乙端軌上的，由于在搭連接頭處甲端的中點也就是乙端的中點，所以，車輪經過這種接頭時，軌面相連平滑，車輪行程平穩，感覺上好象沒有軌縫似的。
這種接端由于設有特別的微動空心軸(5)，那么將相對應的兩端組合后，就構成了微動軸承齒傳動結構，如圖4所示。這樣既不影響軌線因熱脹冷縮時軸鍵(1)在空心軸(5)中的滑動，而又能適應在機車行駛過程中，兩軌端分別在作以相鄰枕木為圓心，以兩枕木間距離為半徑的旋轉運動，而且在這些復雜的運動中保持接端在車輪行駛過程中平穩過度，自然軌縫的問題也就得到了解決。
這種接端為便于一端的軸鍵(1)插入另一端空心軸(5)內時，既能順利滑動，而又與空心軸(5)上下接觸緊密，故在軸鍵(1)的下部開了一個微小彈性口(7)，微小彈性口(7)以下的部分叫彈性片(8)，在微小彈性口和彈性片的彈性作用下，既可達到以上目的，同時也解決了以下這個問題，假如我們用沒有微小彈性口(7)的該種接端而連成的軌線時，而且車輪從甲端駛向乙端的接頭時(如圖4)，在車輪的壓力下，使兩軌端形成一定角度，由于軌縫和本新型接端結構的原因使軌線接頭處的甲端軌面略高于它對應的乙端軸框鍵軌面，這樣就會產生甲端軸框鍵底端不著地，使甲端軸鍵端部成為甲端的主要負重支點，造成扭鍵的現象。在以上情況下，如有了微小彈性口(7)和彈性片(8)，可將甲端的主要負重支點移至甲端軸框鍵底部。
這種接端只是在原來鋼軌的兩端進行了形狀的改變，在兩端分別各設了特別的微動空心軸(5)，那么將相對應的兩端組裝后，就構成了微動軸承齒傳動結構如圖4所示，由于車輪經過這種接頭時，軌面相連平滑，車輪行車平穩，感覺上好象沒有軌縫似的。所以它能有效地減小當列車行駛時，車輪與鋼軌端部的沖擊程度以及咯噔、咯噔的聲音；同時解決了以前接端在同一枕木上時撥道釘的現象，可將接端處在同一枕木上，還可提高軌線的承受力，同時又節約了能源(車輪克服舊式軌縫消耗的能量)。同時為進一步提高列車的速度創造了有利條件。
這種接端，對鋼材的要求有所降低，同時也降低了連接時的焊接技術，自然也降低了產品的成本。本新型由于在該接端的兩側，仍分別設有一個夾魚板的槽(19)，平時所夾的這兩個魚尾板，主要起限制軌縫的最大距離和鎖定軸承蓋(4)及微動空心軸(5)位移的作用，如果軌線接端處受到重壓，或在各種情況下的地基下陷而引起的兩軌接端進行大幅度折疊時，這兩個魚尾板就會對鋼軌接端起保護作用。這樣使本新型在使用過程中，更安全，更適用。而且在需要的情況下，還可用高強度、耐溫、耐磨如塑料王等特別的絕緣材料制成的微動空心軸(5)，或外圍為方形齒形的軸套(20)，并在接端之間進行絕緣處理，那么在用這種接端連成的軌線上，仍可在機車運行過程中對機車進行現代化的監察與管理。
在以上敘述中，各圖分別表示為
圖1是本新型鋼軌接端的主視圖圖2是由
圖1中A-A位置剖切而成的軌端剖視圖圖3是本新型接端在相對低溫情況下組合后軌面主視圖圖4是本新型接端在相對低溫情況下組合后的側位剖視圖(此圖是由圖3中B-B位置剖切而成)圖5是本新型放大了的微動空心軸主視圖圖6圖7分別是本新型微動空心軸的縱切和橫切示意圖圖8是軸承蓋主視圖圖9
圖10分別是軸承蓋的左視圖和縱切示意圖
圖11是軸套的側位主視圖在以上各圖中，各個數字表示的部位名稱分別是1.軸鍵；2.軸框鍵；3.軸承框；4.軸承蓋；5.微動空心軸；6.軌縫；7.微小彈性口；8.彈性片；9.注入潤滑油孔；10.軸鍵與空心軸內之間的軌縫兼固體潤滑油盒；11.滲潤滑油孔；12.普通工字鋼軌；13.軌端加強部分；14.固定魚尾板螺絲眼；15.插軸鍵口；16.固定軸承蓋螺絲孔；17.軌面；18.空心的長方體；19.夾魚尾板的槽；20.軸套。
權利要求1.感覺不到軌縫的鋼軌接端I型，是在普通鋼軌的兩端分別設制了鋼軌頭，其特征是每一端是由軌端加強部分(13)和其端部凸出的在豎直方向上相互平行的兩個鍵，分別為軸鍵(1)和軸框鍵(2)，鋼軌兩端的形狀互為對應，即一個端的軸鍵(1)對另一個端的軸框鍵(2)，對應的兩端分別裝入微動空心軸(5)和固定上軸承蓋(4)相互插入，并留下軌縫，夾上魚尾板固定在同一枕木上。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特征是軌端加強部分(13)，在其兩側仍分別設有夾魚尾板的槽(19)。
3.根據權利要求1所述的裝置，其特征是軸鍵(1)是一個長方體形狀的實心鍵，并在其下層部分，設有一個微小彈性口(7)，彈性口以下部分為彈性片(8)。
4.根據權利要求1所述的裝置，其特征是軸框鍵(2)是側位設有一個大于半圓形孔、橫剖面形如半工字鋼軌的長方體鍵，半圓形孔為軸承框(3)，其內設有一個特別的軸承，它由軸套(20)和微動空心軸(5)組成；軸套是形如有缺口的圓環；微動空心軸外形為柱體，可在軸套內轉動，內部是空心的長方體(18)結構，在其側面有一個大小可正好插入另一鋼軌接端軸鍵(1)的插軸鍵口(15)，并能連插入的軸鍵(1)一起在軸套內轉動。
專利摘要感覺不到軌縫的鋼軌接端Ⅰ型是一種特別形狀的鋼軌接端,是在每個軌端加強部分(13)上,設有兩個豎直平行的鍵,一個是軸鍵(1);另一個是軸框鍵(2),其內設有一個特別的軸承。由軸套(4)和空心軸(5)組成。連接時將兩根鋼軌相對應端部的軸鍵各插入對方的空心軸內,并留下軌縫,夾上魚尾板后,分別固定在同一枕木上。由于兩接端的相互制約和特殊軸承的作用,使兩軌端在受壓和不受壓的情況下,都保持在同一高度,所以它能有效地減少了車輪在運行過程中,與鋼軌端部的沖擊程度。
文檔編號E01B11/00GK2408133SQ98232040
公開日2000年11月29日 申請日期1998年12月28日 優先權日1998年12月28日
發明者王國壯 申請人:王國壯