CN100537896C - 新型辙叉心轨 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种辙叉心轨，其尖端部(1)主体平面呈三角形，两侧上部(2)分别加工成凸形曲线，侧向设置有两端分别带沉槽的螺栓孔(3)，心轨的跟部(4)具有钢轨断面的结构。心轨的尖端部(1)主要是用高强高韧钢特别是贝氏体钢制造，跟部(4)是用钢轨通过焊接与尖端部制成一个整体或是用钢轨通过拼装栓接与尖端部制成一个整体；辙叉心轨也可以是一根包含长心轨(18)、直股翼轨与车轮踏面接触部分的短翼轨(19)及中间块(20)的连续的轨条，该辙叉心轨通过焊接机加工而成，也可以整条轧制再机加工而成。将辙叉心轨配置间隔铁(13)，翼轨(14)，通过紧固件(16)或进一步用胶接剂(15)可组成固定型辙叉。本辙叉心轨制造工艺简单，整体性强，质量稳定，综合机械性能好，使用寿命长。

Description

一种贝钢辙叉心轨及其制造方法和用途

技术领域：

本发明是一种铁路轨道部件，一种组合式辙叉中的辙叉心轨，可以用轧制，电渣熔铸，焊接和机加工而成，组装成固定型辙叉，用以引导车辆进入不同的轨道。

背景技术：

现有的辙叉用普通钢轨制造或高锰钢整铸，高锰钢强度低，铸造缺陷多，使用寿命短，高锰钢与钢轨焊接技术尚未解决好，高锰钢整铸辙叉难以和钢轨焊接成无缝线路；用普通钢轨制造的辙叉心轨是普通钢轨，不耐磨，使用寿命不够长；采用锻造方法制造的心轨机加工工作量大，成本高。

发明内容：

本发明的目的是发明一种工艺简单而技术先进，整体性好，寿命长，易与区间钢轨焊接，能在超长无缝线路中使用的辙叉心轨，可以制造成固定型辙叉。

本发明的技术方案一是这样实现的：使辙叉心轨的尖端部主体平面呈三角形从而使心轨直侧股都可以行车；尖端部的两侧上部加工成与铁路车辆车轮踏面及轮缘相吻合的凸形曲线便于车轮平滑地通过心轨；在尖端部的侧向设置有两端分别带沉槽的螺栓孔，便于将心轨与翼轨通过紧固件和间隔铁栓接组成固定型辙叉；该辙叉心轨的跟部是由具有工字形断面的两根钢轨组成，尖端部和跟端部焊接或拼装栓接成一个整体，尖端部和跟端部焊接线是对接头或斜接头。

将辙叉心轨配置间隔铁和具有普通钢轨断面结构的翼轨或特种断面钢轨(AT轨)结构的翼轨通过紧固件或进一步用胶接剂可组合成固定型辙叉。

心轨有害空间的易磨损部分即心轨的尖端部用高强高韧钢特别是贝氏体钢电渣熔铸，由于电渣熔铸工艺结合了电渣重熔和工件凝固成型两道工序，冶金质量好，钢纯洁度高，金属组织致密，可使辙叉长寿命，而一次成形心轨可免除复杂的锻造和机加工量，降低制造成本；将普通钢轨制造的两轨通过电渣熔焊与心轨尖端部复合熔成一个整体，从而使辙叉行车整体性平稳性好；电渣熔铸辙叉心轨的后部用普通钢轨制造，材质与区间钢轨相同，使辙叉易与区间钢轨焊接。心轨用于可动心轨辙叉时尖端部的下部设置有凸缘。

本发明的技术方案二是这样实现的：心轨的尖端部主体平面呈三角形从而使心轨直侧股都可以行车；尖端部的两侧上部加工成与铁路车辆车轮踏面及轮缘相吻合的凸形曲线便于车轮平滑地通过心轨；心轨是一根包含长心轨、直股翼轨与车轮踏面接触部分的短翼轨及中间块的连续轨条，中间块开有轮缘槽而两端具有普通钢轨断面，从而能连续传递无缝线路的温度力并使辙叉整体性好；进一步，使整条轧制的辙叉心轨或辙叉心轨的中间块的断面主体具有矩形或槽形或偏头工字形的结构，矩形的中间块的底部开有拱形的槽，可以使心轨断面材料分布合理减少昂贵的合金钢的用量，降低成本。其制造方法是辙叉心轨的中间块主要是用高强钢特别是贝氏体钢轧制或电渣熔铸或锻造机加工而成，右端长心轨及左端短翼轨是通过焊接与中间块复合成一个整体辙叉心轨。其用途是将心轨配置翼轨、短翼轨、短心轨及紧固件可组合成固定型辙叉或将心轨与短心轨进行横向和纵向焊接并且配置翼轨、短翼轨、通过紧固件可组合成固定型辙叉。

本发明的技术方案三是这样实现的：心轨的尖端部主体平面呈三角形从而使心轨直侧股都可以行车；尖端部的两侧上部加工成与铁路车辆车轮踏面及轮缘相吻合的凸形曲线便于车轮平滑地通过心轨；辙叉心轨的断面主体具有工字的结构可以使心轨断面材料分布合理减少昂贵的合金钢的用量，便于采用轧制后再机加工的方法制造，可免除复杂的锻造和太大的机加工量，降低制造成本；心轨采用具有工字的断面结构，厚轨腰的贝氏体钢起重机钢轨或具有工字的断面结构，厚轨腰，不对称轨底的贝氏体钢特种断面钢轨(AT轨)或具有厚轨腰的偏头工字形断面的特种断面钢轨(特种断面翼轨)机加工，可以既满足心轨的断面主体具有工字的结构要求，又可以采用既有的型钢(起重机钢轨或AT轨或特种断面翼轨)，免去制造新轧辊新工艺的投入：进一步，使心轨至少是心轨的尖端部主体和翼轨不等高可以避免心轨和翼轨轨底刨切，增加了心轨和翼轨的强度；心轨的轨底压在翼轨轨底面上或翼轨轨底压在心轨轨底面上，增加了心轨和翼轨的承载能力；尖端部和跟端部拼装栓接成一个整体或者尖端部和一个跟端部是连续的整体长心轨，从而使辙叉整体性好。长心轨与短心轨可以是拼接或嵌接结构。为节省合金钢也可以采用心轨与两个短心轨双嵌接结构。将辙叉心轨配置间隔铁和具有普通钢轨断面结构的翼轨或特种断面钢轨(AT轨)结构的翼轨通过紧固件或进一步用胶接剂可组合成固定型辙叉。

辙叉心轨具体制造方法方案之一是：①将两股钢轨的前部切去部分轨头和轨底形成对接头面或斜接头；②从两股钢轨的对接头面或斜接头开始电渣焊和电渣熔铸形成心轨的尖端部；③对辙叉心轨进行退火；④对辙叉心轨进行机加工使尺寸符合图纸要求；⑤对辙叉心轨进行热处理使其机械性能达到要求。

辙叉心轨具体制造方法方案之二是：①将两股钢轨的前部切去部分轨头和轨底并形成上下两个焊接剖口；②在两股钢轨的前部轨腰之间放置间隔铁板并沿心轨中轴进行轨头和轨底纵向电渣熔焊复合或其他焊接将两股钢轨熔接成整体；③对辙叉心轨进行退火；④对辙叉心轨进行机加工使尺寸符合图纸要求；⑤对辙叉心轨进行热处理使其机械性能达到要求。

用电渣熔铸方法制造的辙叉心轨可以用于制造固定型辙叉：主要是将辙叉心轨两侧配置间隔铁和翼轨，通过紧固件或进一步用胶接剂组成电渣熔铸心轨固定型辙叉，即可用于引导车辆进入不同的轨道。

用电渣熔铸方法制造的辙叉心轨可以用于制造可动心轨辙叉：主要是将辙叉心轨两侧配置翼轨，通过凸缘安装扳动装置组成电渣熔铸可动心轨辙叉，即可用于引导车辆进入不同的轨道。

辙叉心轨的尖端部处于辙叉有害空间位置，易磨损，必须用高强高韧钢特别是贝氏体钢制造，其电渣熔铸材料化学成分具有如下组合可以得到满意的机械性能：组合之一：①基础成分为C-0.10％∽0.46％；Si-0.1％∽1.85％；；Mn-0.4％∽3.5％；Cr-0.2％∽3.0％；Ni≤3.0％；Mo≤0.8％；剩余是铁。组合之二：②基础成分为C-0.10％∽0.65％；Si≤2.65％；Mn-0.50％∽3.2％；Cr-0.20％∽2.80％；Ni-0.55％∽2.60％；Mo-0.20％∽2.0％；剩余是铁。

电渣熔铸材料化学成分最佳实施例有如下组合①基础成分为C-0.26％；Si-1.85％；Mn-2.05％；Cr-1.95％；Ni-0.11％；Mo-0.46％；剩余是铁。②基础成分为C-0.26％；Si-1.75％；Mn-1.86％；Ni-3.0％；Mo-0.50％剩余是铁。③基础成分为C-0.28％；Si-0.50％；Mn-2.22％；Cr1.60％；Ni-0.10％；Mo-0.60％；剩余是铁。

附图说明：

图1，图2为对接头电渣复合心轨结构图，图3至图8为其剖面图；图9，图10为斜接头电渣复合心轨结构图，图11至图16为其剖面图，图中：1-心轨的尖端部；2-心轨尖端三角形两侧上部；3-螺栓孔；3a-凸缘；4-心轨的跟部；5螺栓孔；6-对接头；7-斜接头。图17，18为已加工好，用于电渣焊心轨的钢轨件结构图，图19至图21为其剖面图；图22，图23为电渣焊心轨平面图，图24至图28为其剖面图；图29为电渣焊心轨固定型辙叉平面图，图30为其剖面图；图32为电渣焊心轨可动心轨辙叉平面图，图31为其剖面图；图17至图32中：1-心轨的尖端部；2-心轨尖端三角形两侧上部；3-螺栓孔；3a-凸缘；4-心轨的跟部；5-螺栓孔；7-斜接头；8-焊接剖口；9-焊接剖口；10-间隔铁板；11-心轨中轴；12-电渣熔铸材料；13-间隔铁；14-翼轨；15-胶接剂；16-紧固件；17-扳动装置。图33，图34为连续轨条的心轨结构图，图35至图41为其剖面图；图42为固定型辙叉平面图；图43为全焊固定型辙叉平面图；图中；14-翼轨；18-长心轨；19-翼轨的走车部分短翼轨；20-中间块；21-轮缘槽；22-钢轨剖面；24-短翼轨；25-短心轨。附图44为长心轨与短心轨是拼接接头的辙叉平面图；附图53为心轨与短心轨是双嵌接接头的辙叉平面图；附图54为长心轨与短心轨是嵌接接头的辙叉平面图，图45至图52为其剖面图；图44至图54中：1-心轨的尖端部；2-心轨尖端三角形两侧上部；3-螺栓孔；4-心轨的跟部；5-螺栓孔；13-间隔铁；14普通钢轨断面结构的翼轨；14A-特种断面钢轨(AT轨)结构的翼轨；16-紧固件；31-起重机钢轨断面结构；32-AT轨断面结构；33-普通钢轨断面结构；34-拼接接头；35-嵌接接头；36-双嵌接接头；37-短心轨；38-长心轨；39-厚轨腰的偏头工字形断面结构。

具体实施方式：

本发明实施例之一如附图1至附图16所示，其技术特征在于：该辙叉心轨的尖端部1主体平面呈三角形从而使心轨直侧股都可以行车；其尖端部两侧上部2分别加工成与铁路车辆车轮踏面及轮缘形状相吻合的凸形曲线便于铁路车轮平滑地通过心轨；在尖端部的侧向设置有两端分别带沉槽的螺栓孔3便于将心轨与翼轨通过紧固件和间隔铁栓接，组成电渣熔铸心轨固定型辙叉(图29，图30)；尖端部的下部设置有凸缘3a便于安置扳动装置17组成电渣熔铸可动心轨辙叉(图31，图32)；该心轨的跟部4是由具有工字形断面的两根钢轨组成，使心轨跟部具有钢轨的断面形状便于与区间钢轨连接或焊接，能连续传递无缝线路的温度力，适合在超长无缝线路中使用；两根钢轨上设置有装配用螺栓孔5便于辙叉通过紧固件和夹板与区间钢轨连接；尖端和跟端熔成一个整体可使心轨整体性好，便于铁路车辆车轮平滑地通过心轨和提高车辆过岔速度；心轨的三角形尖端部1用高强高韧钢特别是贝氏体钢电渣熔铸制造从而使辙叉长寿命，采用电渣熔铸方法一次成形心轨的尖端部可以免除复杂的锻造和减少机加工工作量。尖端和跟端熔合线是斜接头便于电渣熔焊起焊提高接头质量。

本发明实施例之二如附图17至附图32所示，其技术特征在于：该辙叉心轨的尖端部1主体平面呈三角形从而使心轨直侧股都可以行车，其尖端部两侧上部2分别加工成与铁路车辆车轮踏面及轮缘形状相吻合的凸形曲线便于铁路车辆车轮平滑地通过心轨，在尖端部的侧向设置有两端分别带沉槽的螺栓孔3便于将心轨与翼轨通过紧固件和间隔铁栓接组成电渣熔铸心轨固定型辙叉(图29，图30)，尖端部的下部设置有凸缘3a便于安置扳动装置17组成电渣熔铸可动心轨辙叉(图31，图32)；该心轨的跟部4是由具有工字形断面的两根钢轨组成，使心轨跟部具有钢轨的断面形状便于与区间钢轨连接或焊接，能连续传递无缝线路的温度力，适合在超长无缝线路中使用；两根钢轨上设置有装配用螺栓孔5便于辙叉通过紧固件和夹板与区间钢轨连接；尖端和跟端熔成一个整体可使心轨整体性好，便于铁路车辆车轮平滑地通过心轨和提高车辆过岔速度；心轨的尖端部1用高强高韧钢特别是贝氏体钢电渣熔铸制造从而使辙叉长寿命；将两股钢轨的前部切去部分轨头和轨底并形成上下两个宽焊接剖口8，9进行电渣熔铸焊可以节省贵的熔铸焊材料，特别是心轨的跟部4与心轨的尖端部1材料相同时可以简化整体心轨的热处理工艺；在两股钢轨的前部轨腰之间放置间隔铁板10可以定位熔铸材料并强化结构。

本发明实施例之三如附图33至附图43所示，其技术特征在于：心轨是一根包含长心轨18和一个翼轨的至少是走车部分19及中间块20的连续心轨轨条，从而使心轨能连续传递无缝线路的温度力。心轨的中间块20的上部开有轮缘槽21便于车轮侧股通过。中间块20的尖端部1主体平面呈三角形从而使心轨直侧股都可以行车，其尖端部两侧上部2分别加工成与铁路车辆车轮踏面及轮缘形状相吻合的凸形曲线便于铁路车辆车轮平滑地通过心轨，在尖端部的侧向设置有两端分别带沉槽的螺栓孔3便于将心轨与翼轨通过紧固件和间隔铁栓接组成固定型辙叉(图42)；该心轨的跟部4具有工字形断面，使心轨便于与区间钢轨连接或焊接，能连续传递无缝线路的温度力，适合在超长无缝线路中使用；心轨的在有害空间的易损部分中间块20用高强高韧钢整体制造从而使心轨长寿命，整体性好。心轨的中间块20的两端22具有普通钢轨断面的形状，便于将用普通钢轨制造的长心轨其余部分18和一个翼轨的至少是走车部分19与中间块20焊接。进一步，采用整条轧制的，断面主体具有矩形28或槽形29或偏头工字形30结构的轧制轨加工，可以优化制造工艺，节省合金钢，减少焊接；心轨的中间块20的底部开有拱形的槽27可以节省合金钢。

将实施例三心轨配置翼轨14、短翼轨24、短心轨25及紧固件26或进一步用胶接剂组成固定型辙叉(如图42所示)；将实施例三心轨与短心轨25进行横向和纵向焊接并且配置翼轨14、短翼轨24、及紧固件26或进一步用胶接剂组成固定型辙叉(如图43所示)可用于引导车辆进入不同的轨道。

本发明实施例之四如附图44至附图54所示，其技术特征在于：该辙叉心轨的尖端部1主体平面呈三角形从而使心轨直侧股都可以行车，其尖端部两侧的上部2分别加工成与铁路车辆车轮踏面及轮缘形状相吻合的凸形曲线便于铁路车辆车轮平滑地通过心轨，在尖端部的侧向设置有两端分别带沉槽的螺栓孔3便于将心轨与翼轨通过紧固件和间隔铁栓接组成固定型辙叉(图44至图52)；辙叉心轨1的断面主体具有工字的结构39可以使心轨断面材料分布合理减少昂贵的合金钢的用量，便于采用轧制后再机加工的方法制造，可免除复杂的锻造和太大的机加工量，降低制造成本；心轨采用具有工字的断面结构，厚轨腰的贝氏体钢起重机钢轨31或具有工字的断面结构，厚轨腰，不对称轨底的贝氏体钢特种断面钢轨(AT轨)32机加工，可以既满足心轨的断面主体具有工字的结构要求，又可以采用既有的型钢(起重机钢轨或AT轨)，免去制造新轧辊新工艺的投入；心轨至少是心轨的尖端部主体和翼轨14，14A不等高可以避免心轨和翼轨轨底刨切，增加了心轨和翼轨的强度，心轨31或32的轨底压在翼轨14轨底面上或翼轨14A轨底压在心轨33轨底面上，增加了心轨和翼轨的承载能力，同时长心轨38可以连成一个连续的轨条从而使辙叉整体性好，便于铁路车辆车轮平滑地通过心轨和提高车辆过岔速度。长心轨38与短心轨37可以是拼接接头34或嵌接接头35；采用心轨的尖端部1与两个短心轨37双嵌接接头36可以节省心轨合金钢。起重机钢轨或AT轨断面的长心轨跟部可以锻压成具有钢轨的断面形状，便于与区间钢轨的连接或焊接，能连续传递无缝线路的温度力，适合在超长无缝线路中使用；两根钢轨上设置有装配用螺栓孔5便于辙叉通过紧固件和夹板与区间钢轨连接；心轨用高强高韧钢特别是贝氏体钢制造从而使辙叉长寿命。

本发明辙叉心轨行车整体性好，寿命大幅度提高，工艺简单，制造成本低，技术先进，易与区间钢轨焊接，能在超长无缝线路中使用，经济效益和社会效益显著。

Claims (11)

1.一种辙叉心轨，其特征在于：该辙叉心轨的尖端部(1)平面呈三角形，其三角形两侧上部(2)分别加工成与铁路车辆车轮踏面及轮缘形状相吻合的凸形曲线，在三角形的侧面设置有两端分别带沉槽的螺栓孔(3)，该辙叉心轨的跟部(4)是由具有工字形断面的两根钢轨组成，尖端部和跟端部焊接或拼装栓接成一个整体，尖端部和跟端部焊接线是对接头(6)或斜接头(7)。

2.一种辙叉心轨，其特征在于：心轨是一根包含长心轨(18)、直股翼轨与车轮踏面接触部分的短翼轨(19)及中间块(20)的连续轨条，心轨的尖端部(1)平面呈三角形，其三角形两侧上部(2)分别加工成与车轮踏面及轮缘形状相吻合的凸形曲线，中间块(20)开有轮缘槽(21)而两端(22)具有普通钢轨断面。

3.一种辙叉心轨，其特征在于：该辙叉心轨的尖端部(1)平面呈三角形，其三角形两侧上部(2)分别加工成与铁路车辆车轮踏面及轮缘形状相吻合的凸形曲线，辙叉心轨(1)的断面主体具有厚轨腰的偏头工字形断面的特种断面钢轨的结构(39)(32)。

4.一种辙叉心轨，其特征在于：该辙叉心轨的尖端部(1)平面呈三角形，其三角形两侧上部(2)分别加工成与铁路车辆车轮踏面及轮缘形状相吻合的凸形曲线，辙叉心轨(1)的断面主体具有工字(31)(32)(33)的结构，心轨至少是心轨的尖端部主体和翼轨(14)(14A)不等高。

5.如权利要求4所述的辙叉心轨，其特征在于：心轨(1)是由具有工字的断面结构厚轨腰的起重机钢轨(31)机加工而成或是由具有工字的断面厚轨腰不对称轨底的特种断面钢轨(32)机加工而成或是由具有工字的断面结构的普通钢轨(33)机加工而成，心轨(31)(32)的轨底压在翼轨(14)轨底面上或翼轨(14A)轨底压在心轨(33)轨底面上，尖端部(1)和跟端部(4)拼装栓接成一个整体(37)或者尖端部(1)和一个跟端部(4)是连续的整体长心轨(38)。

6.如权利要求2所述的辙叉心轨，其特征在于：整条轧制的辙叉心轨或辙叉心轨的中间块(20)的断面主体具有矩形(28)或槽形(29)或偏头工字形(30)的结构，或进一步断面主体具有矩形的中间块(20)的底部开有拱形的槽(27)。

7.如权利要求2所述的辙叉心轨，其特征在于：辙叉心轨的中间块(20)主要是用高强钢轧制或电渣熔铸或锻造机加工而成，右端长心轨(18)及左端短翼轨(19)是通过焊接与中间块(20)复合成一个整体辙叉心轨。

8.如权利要求7所述的辙叉心轨，其特征在于：其中的高强钢为贝氏体钢。

9.如权利要求1或2或3或4所述的辙叉心轨，其特征在于：主要将辙叉心轨配置间隔铁(13)和具有普通钢轨断面结构的翼轨(14)或特种断面钢轨结构(14A)的翼轨通过紧固件(16)或进一步用胶接剂(15)可以组成固定型辙叉。

10.如权利要求2或6或7所述的辙叉心轨，其特征在于：将心轨配置翼轨(14)、短翼轨(24)、短心轨(25)及紧固件(26)组成固定型辙叉或将心轨与短心轨(25)进行横向和纵向焊接并且配置翼轨(14)、短翼轨(24)、通过紧固件(26)可以组成固定型辙叉。

11.如权利要求1或2或3或4或5或6或8所述的辙叉心轨，其特征在于：其材料贝氏体钢有如下化学成分组合之一：①基础成分为C-0.10％∽0.46％；Si-0.1％∽1.85％；Mn-0.4％∽3.5％；Cr-0.2％∽3.0％；Ni≤3.0％；Mo≤0.8％；剩余是铁；②基础成分为C-0.10％∽0.65％；Si≤2.65％；Mn-0.50％∽3.2％；Cr-0.20％∽2.80％；Ni-0.55％∽2.60％；Mo-0.20％∽2.0％；剩余是铁；③基础成分为C-0.26％；Si-1.85％；Mn-2.05％；Cr-1.95％；Ni-0.11％；Mo-0.46％；剩余是Fe；④基础成分为C-0.26％；Si-1.75％；Mn-1.86％；Ni-3.0％；Mo-0.50％剩余是Fe；⑤基础成分为C-0.28％；Si-0.50％；Mn-2.22％；Cr-1.60％；Ni-0.10％；Mo-0.60％；剩余是Fe。

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