CN106335406A - 带散热片的钢铝复合轨及制造方法 - Google Patents

带散热片的钢铝复合轨及制造方法 Download PDF

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    • B60M1/30—Power rails
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
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Abstract

本发明涉及一种带散热片的钢铝复合轨及制造方法，属于城市轨道交通第三轨供电用的器材，其主要采用工字型铝轨之腰带有10个或更多的散热片3，在铝轨截面积相同的情形下，钢铝复合轨额定电流可增加1.36倍或更多；或者在相同的额定电流下，温升K值仅为73.5％或更低，可节省材料26.5％以上。散热片3既可用于内包式的钢铝复合轨，也可以用于外包式的钢铝复合轨。

Description

带散热片的钢铝复合轨及制造方法
技术领域
本发明涉及一种带散热片的钢铝复合轨及制造方法，属于城市轨道交通第三轨供电用的器材。
背景技术
本发明作出以前在已有技术中轨道交通的第三轨供电系统采用钢铝复合轨，例如专利号为201020281928.9的三向高强度的钢铝复合导电轨或专利号为201220305047.5的内包式钢铝复合导电轨，均采用工字型的铝轨，其可以散热的表面积小，在城市轨道交通越来越繁忙的情况下，电流本来就达3000A或4000A的情况下，发车间隔时间越来越短，钢铝复合轨在持续大电流载荷下的温升越来越高，温升K值容易突破45℃，使钢铝复合轨本体温度超过+85℃，导致安全性下降，容易出事故。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足之处，发明一种这样的钢铝复合轨：在铝轨截面积不增加的情况下具有更大的电流额定载流量，而且钢铝复合轨在额定载流量的1.2倍持续电流作用下的温升K值小于45℃。
本发明主要解决方案是这样实现的：在钢铝复合轨的工字型铝轨的腰部附带10个散热片，使铝轨的表面积增加85％，散热周长由377mm变成697mm，在铝轨截面积相同的情况下，额定电流可增加1.36倍；或者在相同的额定电流下，温升K值仅为73.5％。
本发明与已有技术相比具有以下优点：
1、在铝轨截面积不增加的情况下具有更大的电流额定载流量。我国城镇建设行业标准CJ/T414-2012，“城市轨道交通钢铝复合导电轨技术条件”规定，4000A型的钢铝复合轨的铝轨截面积要大于4500mm2。而采用本发明，仅需3800mm2，就能承受4000A连续的电流；而当采用本发明，截面积为4500mm2时，可承受5400A的持续电流，均远远超出额定电流的1.2倍。
2.温升K值小，截面积为3800mm2的本发明在4800A持续电流作用下的温升K值仅37℃，截面积为4500mm2的本发明在5400A持续电流作用下的温升K值小于40℃.
3.减少铝轨的材料26.5％，经济性好。
4.在阳光直照下的轻轨线路上由于风的作用，本发明散热性更好。
附图说明
图1为带散热片的钢铝复合轨的横剖面图。
图2为带散热片的钢铝复合轨的普通接头横剖面图。
图3为普通接头的侧视图。
图4为鱼尾板的横剖面图。
图5为带散热片的钢铝复合轨的铝轨挤压模具图。
图6为外包式带散热片的钢铝复合轨的横剖面图
具体实施方式
下面本发明结合附图中的实施例作进一步描述：
图1为带散热片的钢铝复合轨的横剖面图。工字形的铝轨1的上面有一不锈钢槽2，其2个侧面被铝轨1的二个左右支耳4压住，由于不锈钢槽2的内角为98°，支耳4对不锈钢槽2侧边的压力既有侧向的，也有垂向的。而铆钉5则可以防止支耳4在振动持久作用下的松动，也增加了纵向钢与铝的结合力。在铝轨1的腰部左右各有5个散热片3，共计10个散热片3。当工字型铝轨1不带散热片时其断面可散热的周长为377mm而10个散热片3使其断面可散热的周长增加到697mm，单位长度内铝轨的可散热表面积增加85％。在铝轨截面积相同的情况下，钢铝复合轨的额定电流可增加1.36倍，或者在同样的额定电流下，温升K值仅为73.5％。
图1中铝轨1的腰部带有安装孔，钻孔时连同散热片一起钻孔并扩孔。由于支耳4从外侧包住不锈钢槽2，故称为内包式的钢铝复合轨。
图2为带散热片的钢铝复合轨的普通接头的横剖面图。铝轨1的腰部左右各有一支鱼尾板6。鱼尾板内侧开有五条楔槽15，来包容铝轨上的散热片3，仅鱼尾板6的上下二个大的斜面与铝轨1的腰的斜面相配合，螺栓7及紧固件将二支鱼尾板6固定在铝轨1的腰部。图2所示为受流器下接触的情形，不锈钢槽2的下表面为受流面。支耳4和铆钉5确保不锈钢槽2与铝轨1始终紧密结合。
图3为普通接头的侧视图。左1和右1二根钢铝复合轨各长15m，其中部的腰被400mm长的二支鱼尾板6夹住，四个螺栓7及紧固件将左1和右1二根钢铝复合轨从机械上和电气上连成一体，以此类推。构成第三轨供电线路。
图4为鱼尾板的横剖面图。带有二个斜面的鱼尾板6设置了五条楔槽15，楔槽15的宽度和深度大于散热片3，使得鱼尾板6的上下二个大的斜面与铝轨1之腰的斜面相接触。保持了鱼尾板6对铝轨1之腰的夹紧作用。
图5为带散热片的钢铝复合轨的铝轨挤压模具图。铝轨1的挤压至少要有三套模具，让加温达480℃的大圆棒在超塑性状态下经过三套模具演变成工字形带散热片的铝轨1，图5为最后一套模具的横剖面图。模具11外形为圆柱，中间留有模腔12，模腔12的包络线14的中心即形心13，为了保证支耳4和散热片3挤出后的特定形状，形心13需与模具11的园心一致，从而压力分布均衡，使铝轨1的各部分与图纸相符。模腔12与图1相似，但支耳4为外向的。
在5000吨以上的铝型材挤压机上装上图5所示三套模具，将6101B改性配方的铝合金熔铸成直径约300mm的大圆棒加温挤压出支耳4向外的铝轨1，当即喷水雾强化处理使铝材达到T65状态。随后扣上不锈钢槽2进入钢铝复合生产线，在4对上下左右轧辊连续作用下，支耳4向内转动并位移，紧紧抱住不锈钢槽2，使钢与铝结成一体，成为带散热片的钢铝复合导电轨。
图6为外包式的带散热片的钢铝复合轨的横剖面图。铝轨8工字型的腰部带有12个散热片3。铝轨8的上部被二个“J”形不锈钢槽9包覆，上部中间的焊缝10将二个“J”形钢焊成一体，从而钢与铝也结合在一起。铝轨8的上部中间留着一个小孔，用以“J”形钢焊接时通冷却水降温，防止铝型材退火，使钢铝复合轨保持较小的挠度，保持供电线路的直线性。
铝轨8的散热周长由377mm变为795mm，单位长度的散热面积增加210.9％，铝轨截面积相同情形下，额定电流可增加的值与单位长度散热面积增加值的平方根一致，即钢铝复合轨的额定电流可增加1.45倍。
与铝轨8相配的鱼尾板要有6个楔槽来容纳6个散热片。
无论图1还是图6，证明工字形的铝轨的腰部都可设置散热片3。
以提高钢铝复合轨的传输电流的能力，其在结构上的变化，不管是膨胀接头还是锚结接头，都只要像图2所示在对应的鱼尾板上设置五个或六个容纳散热片的楔槽15即可构成第三轨供电线路。散热片3可用于内包式和外包式的钢铝复合轨。

Claims (3)

1.一种带散热片的钢铝复合轨及制造方法，包括工字型的铝轨及不锈钢槽，其特征是铝轨(1)之腰带有10个散热片(3)，铝轨(8)带有12个散热片(3)。
2.根据权利要求1所述的带散热片的钢铝复合轨及制造方法，其特征是鱼尾板(6)带有可容纳散热片(3)的楔槽(15)。
3.根据权利要求1所述的带散热片的钢铝复合轨及制造方法，其特征是模腔(12)的形心(13)与模具(11)的圆心一致。
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