CN1362553A - 铁道钢轨的无缝连接方法 - Google Patents
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Abstract
铁路钢轨的无缝连接方法,是将钢轨在热轧时端头成型或其他加工方法,将两端加工成凹凸对应或平行对应的对接头,用现有的或经改进的鱼尾板连接,使对接部位在纵向得到补偿,从结构上保证钢轨纵向的始终连续,又消除贯穿横截面的接缝,不仅有效避免了轮、轨撞击的震动和噪声,还相对改善了对接强度和对接刚性。本发明适用于长轨、短轨铺设的高速铁路,有利于发挥短轨在制造、运输、施工等方面成本低和短轨接头更安全可靠的优势。
Description
本发明涉及铁道钢轨(非焊接)的无缝连结方法。
传统的铁道钢轨是平端横向直缝对接的。由于无法避免横贯钢轨截面的伸缩缝，使火车行进时车轮对轨道的着力点不能连续、平稳地过渡，产生了轮、轨撞击的震动和噪声。
探讨中的斜缝连接法、阶梯连接法等，虽理论上能部分降低震动和噪声，但可能引发安全等方面的问题，故尚未被采用。
目前国内、外部分采用的长轨(轧制长轨、焊接长轨)方案，也无法回避长轨之间的有缝连接。这种长轨方案，减少了震动和噪声发生的频数，但制造、运输、施工、维修难度大，成本很高，还会当温度变化产生的伸缩力与其阻力失去平衡时，轨道因热胀而弯曲，因冷缩而断裂，引发安全事故。
本发明的目的是，通过对钢轨连接处的机械补偿，使钢轨在纵向始终是连续的，避免横截面对接缝的贯通，既能使钢轨正常伸缩，又能让车轮对钢轨的着力点连续、平稳地过渡，消除轮、轨撞击的震动和噪声。
本发明的目的是由“纵向补偿”的一个构思、两项发明来实现的。
发明之一：平行对接、辅件纵向补偿的钢轨连接法，通过钢轨热轧时端头(热轧、模锻)成型或端头切割的方法，将钢轨的对接端，沿钢轨“工”字中心面，加工成对应的两个半边，沿轨腰外侧按垂直方向去掉各自半边的轨翼，使两边互相平行、互相对应、垂直于轨基底面，两个对接面与“工”字的中心面重合，再由两片鱼尾板对面连接，鱼尾板上的补偿块处于两侧轨翼被补偿的位置，纵向交替，前后错开，从而补偿了贯穿横向的缝隙，补偿了对接强度，保障了钢轨连接的平稳过渡，避免了轮、轨撞击的震动和噪声。
下面结合附图和实施例对本发明(之一)进行具体描述：图1为本发明(之一)平行对接、辅件纵向补偿钢轨接头的投影图：
图1-1为平行对接、辅件纵向补偿钢轨接头的主视图；
图1-2为平行对接、辅件纵向补偿钢轨接头的左视图；
图1-3为平行对接、辅件纵向补偿钢轨接头的右视图；
图1-4为平行对接、辅件纵向补偿钢轨接头的俯视图；
AA、BB、CC为平行对接、辅件纵向补偿钢轨接头的剖视图。
S为对接面，l1为对接面长度，l2、l3为端头左右两侧轨翼的切割长度。
d为单侧轨翼从轨腰到外椽的宽度，e为对接体厚度。图2为本发明(之一)带补偿块的鱼尾板的投影图：
图2-1为带补偿块的鱼尾板的主视图；
图2-2为带补偿块的鱼尾板的左视图及局部剖视图；
图2-3为带补偿块的鱼尾板的俯视图。
3-经改进的鱼尾板，4-鱼尾板上的补偿块，5-装配螺栓孔；
L-补偿块的长度，d1-补偿块的宽度，h-补偿的高度；
L1、L2-以鱼尾板长度为中心补偿块的定位长度。图3为本发明(之一)平行对接、辅件纵向补偿钢轨接头的装配投影图：
图3-1为平行对接、辅件纵向补偿钢轨接头的装配主视图；
图3-2为平行对接、辅件纵向补偿钢轨接头的装配俯视图；
图3-3为图3-2对接部位(1∶1)的局部图；
AA、BB、CC为图3-2对接部位的剖视图。
1-钢轨1，2-钢轨2，3-改进型的鱼尾板，4-鱼尾板上的补偿块。
如图1所示，钢轨两端是结构、尺寸相同且对称的平行对接体，其厚度e为轨腰厚度的1/2，公差取“一”值，有互换性，无方向性，其对接长度l1由钢轨纵向最大伸缩长度和安全因素设计而定，一般中轨温时可参照为20mm-40mm(对接长度短，对接强度和刚性好，更加安全可靠)。接头两侧轨翼的切割长度l3、l2不相等，一侧轨翼的切割长度l2，可参照比对接长度l1长10mm-15mm，另一侧轨翼的切割长度l3，可参照比一侧的切割长度l2长10mm-15mm，钢轨纵向最大伸长时，补偿块纵向间隙为零，最大收缩时补偿块纵向间隙为设计的最大值。
如图2所示的鱼尾板，是现有鱼尾板的改进型，增加了承截和抗冲击强度，增加了上椽中部的补偿块4，其长度L必须等于或大于对接长度l1的两倍，其宽度d1与被补偿的轨翼宽度d相同，其高度h等于或略高于从鱼尾板上椽到钢轨上表面的高度，公差取“十”值。补偿块的位置偏离鱼尾板的长度中心，一侧的长度L1可参照比另一侧长度L2长10mm-15mm，以便对接时两补偿块纵向错开，保证对接部位有尽量大的承载截面。
如图3所示，与钢轨端头对接的鱼尾板3，是两块相同的、经过改进的鱼尾板，通过螺栓在钢轨两侧对应连接，鱼尾板上的补偿块4，处于两侧轨翼的补偿位置，并按其偏心度纵向错开，最大限度地含盖承载截面，当补偿块4上部受力时与轨翼上表面处在一个平面上，其内侧紧贴轨腰，外椽与轨翼外椽在一条直线上，使钢轨既能正常伸缩，又无贯通横向的缝隙，避免了轮、轨撞击的震动和噪声。
发明之二：凹凸对接、自身纵向补偿钢轨连接方法：
本方法是通过钢轨热轧时端头(轧制、模锻)成型或端头切割的方法，将钢轨的对接端，加工成两个凹凸对应，能互相交叉对接，互为支承，纵向交替，自身补偿的接头。既保障钢轨的可靠连接、正常伸缩，又无贯通横向的缝隙，使车轮对钢轨的着力点连续、平稳过渡，避免轮、轨撞击的震动和噪声。
由于本方法钢轨两接头互为支承，使其强度无“恳臂樑”之忧，又由于两接头凹凸对应交叉连接，限制了接头上下左右的摆动，保障了对接的刚性和安全。
下面结合附图和实施例对本发明(之二)进行具体描述：图4为本发明(之二)凹凸对接、自身纵向补偿钢轨接头投影图：
图4-1为凹凸对接、自身纵向补偿钢轨接头主视图；
图4-2为凹凸对接、自身纵向补偿钢轨接头左视图；
图4-3为凹凸对接、自身纵向补偿钢轨接头右视图；
图4-4为凹凸对接、自身纵向补偿钢轨接头俯视图；
AA、BB为凹凸对接、自身纵向补偿钢轨接头剖视图。
1-是轨翼，2-是轨腰，3-是轨基；1-是对接长度，h1-是上部对接面的高度，h2-是下部对接面的高度，H-是整个钢轨的高度，h3-是轨翼的最大厚度，s1-是上部对接面，s2-是下部对接面，s-是“工”字的中心面。图5为本发明(之二)凹凸对接、自身纵向补偿钢轨连接装配投影图：
图5-1为凹凸对接、自身纵向补偿钢轨连接装配主视图；
图5-2为凹凸对接、自身纵向补偿钢轨连接装配俯视图；
AA、BB、CC为凹凸对接、自身纵向补偿钢轨连接部位剖视图。
1-钢轨1，2-钢轨2，3-现在通用的鱼尾板。
如图4所示，钢轨两端是结构、尺寸相同且对称的、能够凹凸对插的接头，每个接头的凹部和凸部，在“工”字中心面两侧互相对称，两端不分首尾，无方向性，有互换性，凹部位配合面公差取“十”值，凸部位配合面公差取“一”值，其对接长度l由钢轨的最大伸缩长度和安全因素设计而定，一般中轨温时可参照为20mm-40mm，适用范围较宽(对接长度短，对接强度和刚性好，更安全可靠)。凹凸体上部对接面s1的高度h1和下部对接面s2的高度h2之和为整个钢轨的高度H，上下对接面分界处有一条可对插的缝隙，两对接面都贴近中心面s，但不与其重合，上部对接面s1的高度h1大于轨翼的最大厚度h3，小于整个高度H的1/3，以利于强度、方便加工和配合。
如图5所示，钢轨1和2是相互颠倒方向的两根具有相同端头的钢轨，在设计的公差配合条件下，用鱼尾板把凹凸对应，互相交叉，互相支承，纵向交替的两端头牢固对接起来，保障了连接强度和刚性，使钢轨既能保持纵向连续，又能正常伸缩，消除了贯通横截面的缝隙，避免了轮、轨撞击的震动和噪声。
本发明的优点是：1、从结构上保障了钢轨纵向的始终连续，消除了横贯钢轨截面的对接缝，避震效果显著。2、比常规的接轨方法，有较好的连接强度和连接刚性。3、对钢轨伸缩范围的适应度大，适用于一切长、短轨的连接。4、适用于高速铁路，尤其包括由短轨铺设的高速铁路，降低钢轨制造、运输、铺设、维修成本。
Claims (10)
1、一种平行对接、辅件纵向补偿钢轨的连接方法，其特征是：通过钢轨热轧时端头(热轧、模锻)成型或端头切割的方法，将钢轨的对接端沿钢轨“工”字中心面，加工成对应的两个半边，沿轨腰外侧按垂直方向去掉各自的半边轨翼，使两边互相平行、互相对应、垂直于轨基底面，两个对接面与“工”字的中心面重合，再由两片鱼尾板对面连接，鱼尾板上的补偿块处于两侧轨翼被补偿的位置，纵向交替，前后错开。
2、如权利要求1所述的平行对接、辅件纵向补偿钢轨的连接方法，其特征是：钢轨两端是结构尺寸相同且对称的平行对接体，其厚度e为轨腰厚度的，公差取“一”值，有互换性，无方向性，其对接长度l1由钢轨纵向最大伸缩长度和安全因素设计而定，一般中轨温时可参照为20mm-40mm。
3、如权利要求1所述的平行对接、辅件纵向补偿钢轨的连接方法，其特征是：接头两侧轨翼的切割长度l2、l3不相等，一侧轨翼的切割长度l2，可参照比对接长度l1长10mm-15mm，另一侧轨翼的切割长度l3，可参照比一侧的切割长度l2长10mm-15mm，钢轨纵向最大伸长时，补偿块纵向的间隙为零，最大收缩时补偿块纵向间隙为设计的最大值。
4、如权利要求1所述的平行对接、辅件纵向补偿钢轨的连接方法，其特征是：所述的鱼尾板是现有鱼尾板的改进型，增加了承载和抗冲击强度，增加了上椽中部的补偿块4，其长度L等于或大于对接长度l1的两倍，其宽度d1与被补偿的轨翼宽度d相同，其高度h等于或略高于从鱼尾板上椽到钢轨上表面的高度，公差取“十”值。
5、如权利要求1所述的平行对接、辅件纵向补偿钢轨的连接方法，其特征是：补偿块的位置偏离鱼尾板的长度中心，一侧的长度L1可参照比另一侧的长度L2长10mm-15mm。
6、如权利要求1所述的平行对接、辅件纵向补偿钢轨的连接方法，其特征是：与钢轨端头对接的鱼尾板3，是两块相同的、经改进的鱼尾板，通过螺栓在钢轨两侧对应连接，鱼尾板上的补偿块4，处于两侧轨翼的补偿位置，并按其偏心度纵向错开，最大限度地含盖承载截面，当补偿块4上部受力时与轨翼的上表面处在一个平面上，其内侧紧贴轨腰，外椽与轨翼外椽在一条直线上。
7、一种凹凸对接、自身纵向补偿的钢轨连接方法，其特征是：通过钢轨热轧时端头(轧制、模锻)成型或端头切割的方法，将钢轨的对接端加工成两个凹凸对应，能互相交叉对接，互为支承，纵向交替，自身补偿的接头。
8、如权利要求7所述的凹凸对接、自身纵向补偿的钢轨连接方法，其特征是：钢轨两端是结构尺寸相同且对称的、能够凹凸对插的接头，每个接头的凹部和凸部，在“工”字中心面两侧互相对称，两端不分首尾，无方向性，有互换性，凹部位配合面公差取“十”值，凸部位配合面公差取“一”值，其对接长度1由钢轨的最大伸缩长度和安全因素设计而定，一般中轨温时可参照为20mm-40mm。
9、如权利要求7或8所述的凹凸对接、自身纵向补偿的钢轨连接方法，其特征是：端头凹凸体上部对接面s1的高度h1，和下部对接面s2的高度h2之和为整个钢轨的高度H，上下对接面分界处有一条可对插的缝隙，两对接面都贴近中心面s，但不与重合，上部对接面高度h1大于轨翼的最大厚度h3，小于整个高度H的1/3。
10、如权利要求7所述的凹凸对接、自身纵向补偿的钢轨连接方法，其特征是：钢轨1和钢轨2是相互颠倒方向的两根具有相同端头的钢轨，在设计的公差配合条件下，用鱼尾板把凹凸对应，互相交叉，互相支承，纵向交替的两端头牢固对接起来。
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