CN204715131U - 铁路轨道弹条扣件螺旋道钉紧固的防松机构 - Google Patents

Abstract

铁路轨道弹条扣件螺旋道钉紧固的防松机构，由单凸棱垫圈和防松螺旋道钉组成。单凸棱垫圈底部中线处设有贯通的凸棱，可嵌入弹条两中肢之间保持密切贴合和固定，顶面按圆周8等分设有波浪型弧面，弧面的波峰与波谷的矢度为0.15～0.28mm。防松螺旋道钉头底部设有法兰，直径与单凸棱垫圈相同，法兰底面设有与单凸棱垫圈顶面相同的波浪型弧面。在紧固时，防松螺旋道钉头底部法兰与单凸棱垫圈顶面之间的波浪型弧面相对旋转，波峰与波谷交错啮合而相互制约，在弹条扣件向上的反压力作用下，使单凸棱垫圈与防松螺旋道钉都不可能自行旋转，达到了完全防松的目的。

Description

铁路轨道弹条扣件螺旋道钉紧固的防松机构

技术领域

本实用新型涉及铁路轨道弹条扣件的紧固机构，属于铁路轨道扣件系统技术领域。

技术背景

弹条扣件的功能是将钢轨与下部结构(轨枕、垫板)联结固定，从而使轨道形成稳定可靠的整体结构。然而弹条扣件功能的发挥需要通过紧固机构才能实现，为此紧固机构的防松就显得十分重要，紧固机构一旦松动就会直接影响到轨道结构的整体性和稳定性。

目前各国铁路轨道弹条扣件有螺纹紧固的机构可分为螺栓紧固和螺旋道钉紧固两大类。

国内螺栓类紧固机构主要有如下四种结构型式：

型式1：螺栓、平垫圈及普通螺母组合的紧固机构。

该型紧固机构的防松效果差，在列车运行强烈震动下，螺母会松动，为此需要人工定期复紧；

型式2：螺栓、限位板及特种防松螺母(双螺母结构)组合的紧固机构。

该型紧固机构是先用限位板将弹条扣件按规定扭矩拧紧，使弹条位移达到设计弹程，同时为上部特种防松螺母大扭矩施拧提供一个刚性平台，因特种防松螺母需大扭矩紧固才能发挥防松效果。采用该机构需要两种不同规格的扳手，紧固工序复杂，螺母需用特种丝锥加工，成本偏高。紧固时限位板与弹条扣件之间产生强烈的挤压和摩擦，会伤害弹条母材。

型式3：螺栓及固班螺母组合的紧固机构。

该型紧固是在螺母下部设有法兰，在法兰底面设有四个椭圆形凹槽，依靠凹槽强行卡入到弹条中肢顶面来阻止螺母松动。该机构的致命缺陷是，在紧固时凹槽会对弹条产生强烈的挤压和摩擦，从而对弹条产生超压并伤害弹条母材。

型式4：螺栓、波浪型孤面防转垫圈及防松螺母组合的紧固机构。

波浪型防弧面松紧固机构，已获国家知识产权局实用新型专利授权。实用新型专利由以下两部份组成：

实用新型专利1、专利号：ZL2011 2 0327440.X授权日：2012.5.30

名称：一种铁路轨道弹条扣件紧固螺栓的新型防松机构

实用新型专利2、专利号：ZL2013 2 0128714.1授权日：2013.10.23。

名称：铁路轨道弹条扣件紧固螺栓防松机构的无凸棱防转垫圈。

实用新型专利2是针对上述实用新型专利1技术中带双凸棱的防转垫圈而提出无凸棱防转垫圈的改进方案。

该防松机构存在以下问题：

1.防转垫圈底部参数仅按II型弹条扣件为对象而设定，品种单一。为此不完全适用于其它型号的弹条扣件，适用面偏窄。

2.防转垫圈与防松螺母之间的波浪型弧面的矢度f值，主要由几何关系及尽量增大防松效果的意愿设定。在实用新型专利1中f为0.5～1.0mm，后在实用新型专利2中f改为0.3～1.0mm，但数值依旧偏大。在防松螺母拧入过程中，会对弹条扣件中肢形成超压，使弹条扣件最大应力超过1600MPa限值，将导致弹条扣件产生塑性变形。弹条扣件产生塑性变形后，其扣压力会下降，将达不到“铁路轨道设计规范”所规定的不小于7.5KN的规定。

目前螺旋道钉类的紧固机构，仍采用传统的平垫圈及普通螺旋道钉组合的结构形式，尚无专门的防松措施。为此在列车运行强烈震动下，螺旋道钉会松动，直接影响到轨道结构的整体性和稳定性。

发明内容

本实用新型的目的在于：针对上述螺旋道钉紧固机构存在的不防松问题，提供一种铁路轨道弹条扣件螺旋道钉紧固的防松机构。

本实用新型采用的技术方案是这样的：该机构由单凸棱垫圈和防松螺旋道钉组成。

单凸棱垫圈：直径d1、厚度h1及中部圆孔直径d2与同类型弹条扣件传统的平垫圈保持一致；底部中线处设有一个贯通的凸棱，凸棱宽度c1与垫圈中部圆孔的直径d2相同，凸棱高度h2为3.5～4.5mm，凸棱两侧面与垫圈底面之间设有圆弧，圆弧最大半径r1为6.5mm，与弹条扣件的直径相适应。凸棱底部的前、后部位各设一个圆形凹槽，凹槽直径d3为8～10mm，圆形凹槽深度h3为2～4mm，两圆形凹槽中心至垫圈中心之距c2为18～20mm，设置该凹槽在锻压时可使垫圈上顶部弧面波峰充实饱满；单凸棱垫圈顶面按圆周8等分，设有波浪型弧面，弧面的波峰与波谷的矢度f为0.15～0.28mm，波峰与波谷的弧面为对称布置。

防松螺旋道钉：螺杆直径d4为22～27mm，螺杆长度c3为160～220mm；螺纹有梯形、矩形及锯齿形三种，螺距c4为6～10mm；防松螺旋道钉头为六角形，螺旋道钉头底部设有法兰，其直径与单凸棱垫圈相一致，法兰厚度h4为5～6mm，法兰底部设有与凸棱垫圈顶面完全一致的波浪型弧面，弧面的波峰与波谷的矢度f为0.15～0.28mm，六角头螺旋道钉头的最高度h5为24～27mm。

说明1.关于单凸棱垫圈底部的形式尺寸的确定：

单凸棱垫圈的底面为平面，与常规平垫圈功能一致；凸棱宽度与垫圈中部圆孔直径保持一致，即c1＝d2。只要满足以上二项条件，本单凸棱垫圈即可适用于各种型号的弹条扣件。

说明2.关于波浪型弧面矢度f的取值范围：

波浪型弧面矢度f的取值，除要满足防松的基本条件外，还必须满足弹条扣件的扣压力和最大应力的必要条件。本实用新型中波浪型弧面的矢度f值是根据轨道结构动力学理论研究、弹条扣件扣压力及内应力分折、螺母拧入试验、防松检测、试制工艺等多项研究而选定的，波浪型弧面矢度f的取值范围选定为0.15～0.28mm。

调整后的波浪型弧面矢度，在螺母拧入过程中可防止对弹条扣件中肢产生超压，满足弹条扣件最大应力不超过1600MPa的限值，防止弹条扣件因超压而出现塑性变形。同时弹条扣件对钢轨的扣压力可达到“铁路轨道设计规范”所规定的不小于7.5KN的要求。

本实用新型的实际效果是：

1.本实用新型可以保证弹条扣件的扣压力及最大应力均满足有关规定，确保防松机构使用的安全性与可靠性。

2.本实用新型可复盖轨道结构各种类型的弹条扣件，这将有力推动轨道结构弹条扣件紧固机构的技术升级，进一步提高轨道结构的整体性和稳定性。特别是螺旋道钉紧固机构已被高速铁路轨道大量采用，这对当前实施“一带、一路”铁路先行战略具有重要意义。

3.免除了因紧固机构松动而需要投入大量维修成本，极大地减轻养路工人繁重的体力劳动，为轨道结构实现少维修和免维修目标提供了可能性。

4.本实用新型结构简单，适合批量生产、组装便捷，适合大面积推广使用，社会效益与经济效益显著。

附图说明

图1为本实用新型防松机构组装主视示意图。

图2为图1的俯视示意图。

图3为本实用新型单凸棱垫圈主视示意图。

图4为图3的A-A截面剖视示意图。

图5为图3的B-B截面剖视示意图。

图6为图3的C-C截面剖视示意图。

图7为波浪型弧面波峰与波谷对称分布的示意图。

图8为本实用新型的防松螺旋道钉主视示意图。

图9为图8的俯视示意图。

图10为图8的D-D截面剖视示意图。

图中标记：1为单凸棱垫圈，2为防松螺旋道钉，3为弹条扣件，4为轨距挡板，5为挡板座，6为钢轨，7为轨下垫层，8为下部结构，9为塑料套管。

注1：件号4轨距挡板及件号5挡板座只是弹条扣件中具有调整轨距功能的多种构件型式之一。

注2：件号8下部结构可为轨枕、轨枕板或整体道床。

注3：件号9塑料套管在下部结构制作或施工时，同步预埋。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细说明。

如图1、图2所示，铁路轨道弹条扣件螺旋道钉紧固的防松机构。该机构由单凸棱垫圈1和防松螺旋道钉2组成。

如图3、图4、图5、图6所示，单凸棱垫圈1：直径d1、厚度h1及中部圆孔直径d2与同类型弹条扣件传统的平垫圈保持一致；底部中线处没有一个贯通的凸校，凸棱宽度c1与垫圈中部圆孔的直径d1相同，凸棱高度h2为3.5～4.5mm，凸棱两侧面与垫圈底面之间设有圆弧，圆弧最大半径r1为6.5mm，与弹条扣件的直径相适应；凸棱底部的前、后部位各设一个圆形凹槽，凹槽直径d3为8～10mm，圆形凹槽深度h3为2～4mm，两圆形凹槽中心与垫圈中心之距c2为18～20mm，设置该凹槽在锻压时可使垫圈上顶部弧面波峰充实饱满；单凸校垫圈顶面按圆周8等分，设有波浪型弧面，弧面的波峰与波谷的矢度f为0.15～0.28mm。

如图7所示，波峰与波谷的弧面为对称布置。

如图8、图9、图10所示，防松螺旋道钉2：螺杆直径d4为22～27mm，螺杆长度c3为160～220mm；螺纹有梯形、矩形及锯齿形三种，螺距c4为6～10mm，防松螺旋道钉头为六角形，螺旋道钉头底部设有法兰，其直径与单凸棱垫圈相一致，法兰厚度h4为5～6mm，法兰底部设有与单凸校垫圈顶面完全一致的波浪型弧面，弧面的波峰与波谷的矢度f为0.15～0.28mm，六角形螺旋道钉头的总高度h5为24～27mm。

机构组装时，将钢机6、轨下垫层7放入下部结构8(轨枕或垫板)的承轨槽内，然后依次放入挡板座5、轨距挡板4及弹条扣件3，再将单凸棱垫圈1放置在弹条扣件3中肢的顶部，使其凸棱嵌入弹条两中肢之间，将防松螺旋道钉2从单凸棱垫圈1中部的圆孔中穿入，并拧入预埋在下部结构的塑料套管9中。在紧固过程中防松螺旋道钉2头部法兰的底面与单凸棱垫圈1顶面之间的波浪型弧面相对旋转，即由波峰与波谷相对旋转至波峰与波峰相对，再旋转至波峰与波谷相对，循环重复直至将弹条扣件3的中肢下压达到设计弹程。在波峰相对时紧固扭矩增大，并随着弹条弹程的加大而增加，当波峰与波谷相对时紧固扭矩减小。当弹条扣件3中肢达到或接近设计弹程同时又出现波峰与波峰相对，两种状态叠加将出现最大扭矩。

标准的紧固状态应该是弹条扣件3中肢达到设计弹程，同时防松螺旋道钉与单凸棱垫圈之间的弧面为波峰与波谷相对应，此时防松螺旋道钉与凸棱垫圈之间保持极为稳定的啮合状态而相互制约，在弹条扣件中肢反弹压力的作用下，单凸棱垫圈及防松螺旋道钉均不可能自行转动，即使受到列车运行时的强烈震动，防松螺旋道钉也不可能松动，达到了完全防松的目的。

Claims (3)

1.铁路轨道弹条扣件螺旋道钉紧固的防松机构，其特征在于：该机构由单凸棱垫圈和防松螺旋道钉组成。

2.根据权利要求1所述的铁路轨道弹条扣件螺旋道钉紧固的防松机构，其特征在于：单凸棱垫圈的直径d1、垫圈厚度h1及中部圆孔直径d2与同类型弹条扣件传统的平垫圈相同；底部中线处设有一个贯通的凸棱，凸棱宽度c1与中部圆孔直径d2相同，凸棱高度h2为3.5～4.5mm，凸棱两侧面与垫圈底面之间设有圆弧，圆弧最大半径r1为6.5mm，与采用的弹条扣件直径相适应；该凸棱底部的前、后部位各设一个圆形凹槽，凹槽直径d3为6～8mm，圆形凹槽深度h3为2～4mm，两圆形凹槽中心至垫圈中心之距c2为18～20mm；凸棱垫圈的顶面按圆周8等分，设有波浪型弧面，弧面的波峰与波谷的矢度f为0.15～0.28mm，波峰与波谷的弧面为对称布置。

3.根据权利要求1所述的铁路轨道弹条扣件螺旋道钉紧固的防松机构，其特征在于：防松螺旋道钉螺杆的直径d4为22mm～27mm，螺杆长度c3为160～220mm；螺纹有梯形、矩形及锯齿形三种，螺距c4为6～10mm；防松螺旋道钉头为六角形，道钉头底部设有法兰，其直径与单凸棱垫圈直径相同，法兰厚度h4为5～6mm，法兰底部同样设有与凸棱垫圈顶面完全一致的波浪型弧面，弧面的波峰与波谷的矢度f为0.15～0.28mm，六角形螺旋道钉头的总高度h5为24～27mm。