CN1213203C

CN1213203C - 轨道固定栓

Info

Publication number: CN1213203C
Application number: CNB008158355A
Authority: CN
Inventors: 张泳吉
Original assignee: Zheng Fancai
Current assignee: Zheng Fancai
Priority date: 1999-11-18
Filing date: 2000-11-17
Publication date: 2005-08-03
Anticipated expiration: 2020-11-17
Also published as: WO2001036747A1; CN1391627A; AU1896501A; KR20010051789A; KR100422088B1; US6830199B1; EP1234073A1

Abstract

本发明涉及铁路的一种轨道固定栓，用于直接对安放在轨枕上或水泥路基铁路的轨道的底部凸缘施压，使其紧紧地固定在轨枕上或轨道支承物上，从而防止铁路的轨道脱出，尤其要使其在处于有两个以上分开的支承点支承的状态中，具有大大延长的使用期限。这个铁路用轨道固定栓包括一个插入部分，其中有一个线型圆材制成的力偶部分，和一个从力偶一端延伸出的铰链部分，被安置在力偶部分之上且与其该力偶部分平行；轨道固定栓还包括一个支承部分，该支承部件包括一个协同工作部分和一个压条部分，协同工作部分从铰链部分延伸出来，并且以一定的水平距离平行于铰链部分，而压条部分是从这个协同工作部分延伸出来，与该协同工作部分平行地安放在该协同工作部分下方用于压住铁路路轨凸缘的上表面。

Description

轨道固定栓

技术领域

本发明涉及铁路的一种轨道固定栓，用于直接对安放在轨枕上或水泥路基铁路的轨道的下部凸缘部施压，使其紧紧地固定在轨枕上或轨道支承物上，从而防止铁路的轨道脱出，尤其涉及一种铁路的轨道固定栓，该固定栓由于处于两个以上分开的支承点支承的状态中，因此大大延长了使用期限。

背景技术

铁路用的轨道固定栓是由一种弯曲的钢材制成的，用来固定铁路上的钢轨。轨道固定栓的一端固定在轨枕上或者一个支承着钢轨底部的轨道支承物上，另一端放置在铁轨凸缘部份的上表面上，所述两端之间水平方向有一定的距离，因而受到轨枕的一个部分产生的一个力偶的作用的轨道的凸缘部分由在轨枕上产生的反作用力所支承(在铁路不用枕木建造的情况下)，这个反作用力是基于弹性形变由在铁路轨道支承物之间沿轨道运行的火车产生的，从而，使轨道固定在枕木上。

图1是显示通常铁路上所用轨道固定栓的透视图，图2是由轨道固定栓固定着的铁轨的铁路立体透视图，图3A和3B显示的是铁路常用的轨道固定栓的正视图和侧视图，而图4是沿图2的IV-IV线所截的纵剖面图。

如图1所示，通常所用的轨道固定栓是通过把一根圆杆形材料弯成e形做成的，并在其端部有一个直线型的铰链部1a，在铰链部1a的另一头平行地安排上一个力偶部1b，并且有一个压条1c从力偶部1b伸出，绕过铰链部1a然后平行于铰链1a安排，处于与力偶部1b相对的部位。

如图2所示，在铁路通常所用的轨道固定栓1中，铰链1a被插入嵌在轨枕2中固定栓底座3(后文称为底座)的固定孔3a中，并且用之把它固定在底座3上的方式是：压条1c被安装在轨道5的凸缘部分5a上，并且在底座3上形成与之相对的力偶部1b。

在铁路通常所用的固定栓1上，底座3抵消了基于反作用力R1和反作用力R2产生的力偶，从而保持了力和力矩的平衡状态，以使轨道5被固定在轨枕2或者固定在轨道支承物上，所述反作用力R1是对于固定孔3a上部作用于铰链部1a顶部的垂直方向的力，所述反作用力R2是通过图2中压在轨道5的凸缘部分5a上的压条1c作用于力偶部1b底部的向上的力，所述轨道5的凸缘部分5a由于两个轨枕2之间的火车在垂直方向的载荷而承受着一个力偶的作用。换言之，由于运行在两个轨枕(或轨道支承物)间在轨道被分开的方向上运行的火车的垂直载荷而在轨枕上产生的这个力偶，垂直向上作用于压栓1的压条部分1c的下部，同时产生了如图3a所示的相对于压条部分1c和力偶部1b之间连接部位(图1中的部位A)的力矩MF1和如图3b所示相对于铰链部1a的力矩MF2。如图3a和3b所示，通常所用的轨道固定栓1有一个来自底座3沿垂直方向的反作用力R1作用在铰链部1a上方的部位；而轨枕2有一个垂直向上的反作用力R2通过底座3作用在力偶部1b上。相对于力偶部1b和压条1c之间的连接部位A，基于反作用力R1作用着一个阻力矩MR1，相对于力偶部1b和压条1c之间的连接部位A作用着一个阻力矩MR2，以及一个相对于铰链部1a作用着一个阻力矩MR3，从而保持了力与力矩间的一种平衡状态，以致于轨道5不会被分离。作用在固定栓的每个部位上的力实际上是以分布的载荷施加的。在上述分析中，假定各种力都是作用于每个部分的中心的集中载荷。

在常规的轨道固定栓和轨道凸缘之间，力和力矩的平衡状态，可以表达如下：

F＝R1+R2

MF1＝MR1+MR2

MF2＝MR3

然而，在常规的轨道固定栓中，由于在压条部分1c和力偶部1b之间的联结部位A中有扭应力集中，由于受到从力偶作用点起算的轴向或水平方向的力偶的作用，在这个部位上作用着最大的轴向力矩MF1和最大的水平方向力矩MF2，因而使连结部位A的使用寿命变短。因此，在使用常规的轨道固定栓的情况下，由于受到火车的冲击载荷的反复作用，轨道固定栓联结部位的疲劳应力逐渐积累，从而使这个联结部位受到损坏，导致维护费用增加。此外，火车的各种部分也会受到切割和飞出的固定栓的碎粒的损害，以致使工人和乘客都可能受到固定栓碎粒的伤害。

发明内容

因此，本发明的一个目的是，提供一种铁路用的轨道固定栓，对于固定在一根轨枕或一条水泥铁路路基上的固定器具而言，它能够被支承在两个以上分开的支承点上，以便减少在某一个部位扭应力集中现象发生，并且大大增加正常使用期限。

为了达到上述目的，根据本发明，提供了一种轨道固定栓，用于将铁路轨道相对于轨道支承物固定，包含：一个插入部分，其中有一个直线杆形的力偶部分，和一个从力偶部分一端延伸出的铰链部分，被安置在该力偶部分之上且与该力偶部分相平行；以及一个支承部分，包括一个协同工作部分和一个压条部分，协同工作部分从铰链部分延伸出来，平行于铰链部分并在水平方向与铰链部分间隔开，而压条部分从这个协同工作部分延伸出来，平行于该协同工作部分地安放在该协同工作部分下方，用于压住铁路路轨凸缘的上表面。

还要把一个安装部分安装在细长孔中，其安装方式是，让铰链的一部分沿力偶部分的方向沉入该安装部分中。

支承部分和插入部分对称。

支承部分和插入部分沿竖直方向安排。

在支承部分和插入部分之间有一个交角。

支承部分和插入部分之间的交角为45°。

力偶部分和铰链部分的长度大于协同工作部分和压条部分的长度。

为实现上述目的，提供一种轨道固定栓，用于将铁路轨道相对于轨道支承物固定，包含：一个插入部分，其中有一个直线杆形的铰链部分和一个从铰链部分一端延伸出来位于该铰链部分上方并与该铰链部分平行安排的力偶部分，并且被插入铁路轨道支承物的固定工具的一个细长孔中；以及，一个支承部分，其中有一个第二协同工作部分从力偶部分的另一端延伸出来，位于该力偶部分上方并与该力偶部分平行；有一个第一协同工作部分从第二协同工作部分延伸出来，与第二协同工作部分平行并在水平方向与第二协同工件部分间隔开；还有一个压条部分，从第二协同工作部分延伸出来，在该第二协同工作部分下方并与该第二协同工作部分平行，用于压住铁路路轨的凸缘部分的上表面。

为实现上述目的，提供一种用于将铁路轨道相对于轨道支承物固定的轨道固定栓，包含：一个插入部分，其中有一个直线杆形的铰链部分和一个从铰链部分一端延伸出来，位于该铰链部分上方平行于该铰链部分的力偶部分，并且被插入铁路轨道支承物固定工具的一个细长孔中；以及一个支承部分，该支承部分包括一个协同工作部分，从力偶部分的另一端延伸出来，位于该力偶部分上方并与该力偶部分平行；还有一个压条部分，从该协同工作部分延伸出来，在该协同工作部分下方平行于插入部分并在水平方向上与插入部分间隔开，用于压住铁路路轨的凸缘部分的上表面。

附图说明

图1是显示通常铁路上所用轨道固定栓的透视图，

图2是由轨道固定栓固定着的铁轨的铁路立体透视图，

图3A和3B显示的是铁路常用的轨道固定栓的正视图和侧视图，

图4是沿图2的IV-IV线所截的纵剖面图，

图5是按照本发明的第一实施方案设计的铁路轨道固定栓的透视图，

图6显示使用状态下的轨道固定栓，

图7A和图7B是轨道固定栓的侧视图，而

图8是沿着图6中VIII--VIII线剖开的剖面图。

具体实施方式

下面参照附图说明本发明的实施方案。

如图5所示，铁路的轨道固定栓10是一根弯曲的钢材，它包含一个彼此平行的U形插入部分和支承部分11和12，插入部分11有一个直线的杆形力偶部分11a和一个铰链部分11b，后者从力偶部分11a延伸出来，位于力偶部分11a上方，并与力偶部分11a平行；支承部分12有一个协同工作部分12a，它从铰链部分11b延伸出来，位于铰链部分11b的另一侧并与铰链部分11b平行，还有一个压条部分12b，它从协同工作部分12a延伸出来，位于协同工作部分12a下方，并与协同工作部分12a平行。

如图6-图8所示，按照本发明第一实施方案的铁路的轨道固定栓10中，在水泥路基的铁路上安放一个缓冲底座9，并且把支承部分12的压条部分12b插入轨道支承物7的固定器具8的细长孔8a中，插入的状态是，支承部分12的压条部分12b被置于轨道的凸缘部分5a上，而轨道支承物7由一个嵌入的螺栓固定住。

在按照本发明的第一实施方案的轨道固定栓中，由于在两个轨道支承物8之间火车的垂直载荷以及一个如图7A和图7B所示的竖直向下的推斥力R_V，轨道支承部分的轨道5承受一个力偶，从而固定器件8的细长孔8a的上表面通过与凸缘部分5a有关的压条部分12b施加压力到铰链部分11b上；同时如图7所示，由于有与铰链部分11a的内侧和力偶部分11b的外侧有关的水平推斥力RH1和RH2存在，形成了阻力矩MH1和MH2，因而在力和力矩之间维持了一种平衡状态，从而使轨道5与轨道支承物7紧紧地啮合在一起。

如图7A和7B所示，运行于轨道支承物8之间的火车的垂直载荷引起的力偶作用在轨道的凸缘部分5a(图6)上时，该力偶被传递到轨道固定栓10的压条部分12b上，并且产生一个垂直向上的力F，从而向上抬升固定栓10，并且基于压条部分12b和插入部分11之间有一定水平距离，该力F会产生一个力矩MW，还会对在铰链部分11b和协同工作部分12a之间的连接部分13产生一个力矩ML。按照本发明的第一实施方案的固定栓10在弹性限度之内呈现弹性形变，积累着弹性能量，并且承受着力F和力矩MW和ML的部分作用，力和力矩的其它部分由R_V，MV，MH1和MH2所抵消，从而维持了力的平衡状态，其中R_V是带有固定栓10的固定器具8对铰链11b的上部施加的推斥力，MV是由推斥力R_V以及固定器具8对力偶部分11a的内侧和外侧作用的推斥力RH1和RH2产生的阻力矩，MH1和MH2是由推斥力RH1和RH2产生的阻力矩。因此，可以防止因火车载荷而受到力F的力矩作用的轨道5与轨道支承物7(或轨枕)分离。在铁路上，当火车沿轨道运行时，由于火车载荷和一种扭力载荷的存在，轨道5会承受一个力偶F。在本发明中由于扭力载荷很弱，无需假定它的效应存在。

按照本发明的第一实施方案，轨道固定栓10储存轨道5的凸缘部分5a发出的作为弹性形变能的提升力F从而消耗这个能量，固定器件8抵消作用在轨道固定栓10上的推斥力R_V，RH1和RH2，从而支承轨道5。特别是，由于从压条部分12b的末端到铰链11b起始点的长度长，并且弹性限度大，以弹性形变能形式储存和消耗的力度也大，由轨道的提升力F产生的力矩MV，MH1和MH2至少分布在固定器件8的三个点上，也就是说，在铰链部分11b的上部，力偶部分11a的内侧表面以及铰链11b的外侧表面上，可以防止由于力矩作用而产生的扭曲应力在某一部位集中。

由于按照本发明第一实施方案的铁路的轨道固定栓具有高许可强度和疲劳强度，在所用的材料量相同的情况下，这种轨道固定栓相对于以往常用的轨道固定栓来说，具有极好耐用性。此外，由于结构对称，按照本发明的第一实施方案的轨道固定栓很好地适用于轨道左右两侧，通过直接插入支承部分12就可固定在固定器件8上，因而装配作业也非常好作，同时铁路建设和维护的工作效率会大大提高。

如图9所示的第一例，按照本发明第一实施方案的铁路轨道固定栓10包含有安装部分110和120，它们在铰链部分11b和协同工作部分12a的竖直向下方向有一个台阶“t”，当插入轨道支承物7的固定器件8的细长孔8a时，安装部分110和120安放在细长孔8a中，从而稳固地固定到固定器件8上。图10显示的是按照本发明第一实施方案设计的铁路轨道固定栓的第二个例子，轨道固定栓20的插入部分21和支承部分22向相反方向斜置，确定倾斜角的原则是，要使完成装配操作以及调节凸缘部分5a和固定器件8之间距离更便捷。插入部分21与支承部分22之间的交角在0°-90°之间，最好是45°。

图12是按照本发明第二实施方案设计的轨道固定栓，它包括一个插入部分31，该插入部分31包括一个直线杆形的铰链部分31b以及一个力偶部分31a，所述力偶部分31a从铰链部分31b的一端延伸出来，安排在铰链部分31b之上并与铰链部分31b平行；该轨道固定栓还包括一个支承部分32，该支承部分31包括一个第二协同工作部分32a从铰链部分31b延伸出来，绕过力偶部分31a并安放在力偶部分31a上方并与力偶部分31a平行，还有一个第一协同工作部分32b，与第二协同工作部分在水平方向上有一定距离并与该第二协同工作部分平行；以及一个压条部分32c，它从第二个协同工作部分32b延伸出来，在第二协同工作部分32b下方并与第二协同工作部分32b平行。

图13和14所示的是按照本发明第二实施方案设计的铁路轨道固定栓30，一个有一个铰链部分31b和一个力偶部分31a的插入部分31，被插入轨道支承物7的固定器件8的细长孔8a中，并且压住轨道5的凸缘部分5a，在轨道支承物8之间的火车的垂直载荷在垂直向上的方向上形成一个力偶作用到凸缘部分5a上。也就是说，基于图7A和7B中存在的推斥力R_V以及图7A存在的水平推斥力RH1和RH2产生图7A中的阻力矩MH1和MH2，从而固定元件8的细长孔8a的上表面沿竖直向下方向作用到力偶部分31a上，并且作用在对力偶部分31b的外侧及铰链部分31a的内侧施加的，图7A所示水平的排斥力RH1和RH2上，从而保持力与力矩之间的平衡状态，这样把轨道5紧密地固定在轨道支承物7上。

在铁路的轨道固定栓30中，在直接压住凸缘部分5a的压条部分32c和铰链部分31b之间的第一和第二协同工作部分32b和32a弹性地形变，从轨道上大比例地吸收了力偶，并且消耗为弹性形变能。因此大大减少了铰链部分31b上应力集中现象，从而增加了许可强度。

图15是按照本发明的第二实施方案设计的轨道固定栓40的第一个例子。在压栓40的情况下，从按照本发明第二方案设计的图12中的固定栓30的结构中移走了其中的第二协同工作部分32b。插入部分41包括一个铰链部分41b和一个力偶部分41a；支承部分42包括一个协同工作部分42a，它从力偶部分41a的另一端延伸出来，安放在力偶部分41a上方并与力偶部分41a平行，还有一个压条部分42b，从协同工作部分42a延伸出来，安放在协同工作部分42a下方并与协同工作部分42a平行。如图16所示，插入部分41和支承部分42的剖面呈三角形。

在按照本发明第二实施方案设计的轨道固定栓中，由于插入部分41和支承部分42有一个逆冲剖面结构，与本发明其它实施方案设计的轨道固定栓相比，它的尺寸可以作得小并具有一定强度。因此可以减少材料总量的消耗，使造价降低，并且因体积小而容易携带和安装。

图17和18，是本发明第二实施方案设计的轨道固定栓的第二个例子的一些图件。在固定栓50的情况下，从按本发明第二实施方案的图12的轨道固定栓30的结构中移走了其中的第一和第二协同工作部分32a和32b。也就是说，轨道固定栓50包括上下互相平行的一个力偶部分51a和一个铰链部分51b，还包括一个压条部分52，压条部分52从铰链部分51b延伸出来，与铰链部分51b平行，因而形成一个n型结构，如图18所示。

按本发明第二实施方案设计的轨道固定栓，力偶部分51a加上压条部分52其总长度短，因而耗材量小，造价降低，并且有由于体积小而易于携带和安装的效果。

如上所述，按本发明的铁路的轨道固定栓，有两个以上分离的点被支承在固定于轨枕或水泥铁路路基的固定器件上，因而扭应力在某些部位集中的现象得以减少，使用寿命得以增加。

因此，在铁路采用本发明设计的轨道固定栓的情况下，由于寿命延长，可以大大的减少铁路的维护费，并且防止由于火车的重复冲击载荷作用而累积的疲劳(应力)导致轨道固定栓损坏而损害轨道的情况发生。

由于本发明可以在不违背其精神和基本特色的情况下用几种方式实现，因而除非特指之处，应该理解，上述实施方案并不受限于前文叙述的那些细节，相反，它应该在附属的权利要求书中所划定的精神和范围内广义地构成，因而符合及落入权利要求书的范围的所有改动和修正或者这些范围的等同体，都要为附属的权利要求书所涵盖。

Claims

1.一种轨道固定栓，用于将铁路轨道相对于轨道支承物固定，包含：

一个插入部分，其中有一个直线杆形的力偶部分，和一个从力偶部分一端延伸出的铰链部分，被安置在该力偶部分之上且与该力偶部分相平行；以及

一个支承部分，包括一个协同工作部分和一个压条部分，协同工作部分从铰链部分延伸出来，平行于铰链部分并在水平方向与铰链部分间隔开，而压条部分从这个协同工作部分延伸出来，平行于该协同工作部分地安放在该协同工作部分下方，用于压住铁路路轨凸缘的上表面。

2.权利要求1所述的轨道固定栓，其特征在于，还包含一个安装在细长孔中的安装部分，其安装方式是，让铰链的一部分沿力偶部分的方向沉入该安装部分中。

3.权利要求1所述的轨道固定栓，其特征在于，所述支承部分和插入部分对称。

4.权利要求1所述的固定轨道栓，其特征在于，所述支承部分和插入部分沿竖直方向布设。

5.权利要求1所述的固定轨道栓，其特征在于，在所述支承部分和插入部分之间有一个交角。

6.权利要求1所述的轨道栓，其特征在于，所述支承部分和插入部分的交角为45°。

7.权利要求1所述的轨道栓，其特征在于，所述力偶部分和铰链部分的长度大于压条部分和协同工作部分的长度。

8.一种轨道固定栓，用于将铁路轨道相对于轨道支承物固定，包含：

一个插入部分，其中有一个直线杆形的铰链部分和一个从铰链部分一端延伸出来位于该铰链部分上方并与该铰链部分平行安排的力偶部分，并且被插入铁路轨道支承物的固定工具的一个细长孔中；以及，

一个支承部分，其中有一个第二协同工作部分从力偶部分的另一端延伸出来，位于该力偶部分上方并与该力偶部分平行；有一个第一协同工作部分从第二协同工作部分延伸出来，与第二协同工作部分平行并在水平方向与第二协同工件部分间隔开；还有一个压条部分，从第二协同工作部分延伸出来，在该第二协同工作部分下方并与该第二协同工作部分平行，用于压住铁路路轨的凸缘部分的上表面。

9.一种轨道固定栓，用于将铁路轨道相对于轨道支承物固定，包含：

一个插入部分，其中有一个直线杆形的铰链部分和一个从铰链部分一端延伸出来，位于该铰链部分上方平行于该铰链部分的力偶部分，并且被插入铁路轨道支承物固定工具的一个细长孔中；以及

一个支承部分，该支承部分包括一个协同工作部分，从力偶部分的另一端延伸出来，位于该力偶部分上方并与该力偶部分平行；还有一个压条部分，从该协同工作部分延伸出来，在该协同工作部分下方平行于插入部分并在水平方向上与插入部分间隔开，用于压住铁路路轨的凸缘部分的上表面。