一种心轨轨头增大承载面积的合金钢辙叉的制作方法

本发明涉及辙叉技术领域，尤其涉及一种心轨轨头增大承载面积的合金钢辙叉。

背景技术：

合金钢辙叉的心轨是辙叉的关键部件，列车车轮在通过辙叉心轨时，车轮踏面从趾端进入辙叉后，是由心轨的一根钢轨轨面，完全承载，从心轨70mm断面过渡到50mm时，承载面是在逐步减少的，过50mm断面后，开始了心轨与翼轨同时承载。但由于车轮的磨耗不是完全一致的，导致车轮从50mm断面起，心轨轨面要独立承载车轮。且承载面在50mm断面至35mm断面的区域是在逐步减少。导致辙叉的心轨在50mm断面至35mm断面区域磨耗严重。据现场观测，约90％的辙叉是由于心轨50mm断面至35mm断面区域产生破坏而报废。其原因就是由于此区域心轨的承载面积较小，而造成心轨表面接触应力过大，从而产生表面疲劳破坏，后果是大面积网状裂纹、剥离掉块。

目前我国辙叉心轨工作边斜度为1：5，心轨各断面宽度尺寸的测量位置为距轨顶面16mm处，由此为基点的连线称为辙叉的工作线，辙叉的平面尺寸都是以此线为标注、测量基线，在理论上，这个基线不能变动，有关专业人员为此采取了许多办法，如按照车轮踏面的轮廓，布置心轨、翼轨的轨面高度差，提高加工精度甚至采用心轨、翼轨轨面整体加工等，但由于车轮踏面轮廓的离散性存在，使得车轮通过辙叉时心轨、翼轨轨面不可能同时承载。由此，增大心轨轨面承载面积，从而提高心轨轨面的承载能力，达到提高辙叉的使用寿命，成为一项重要的研究课题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种心轨轨头增大承载面积的合金钢辙叉，本发明将辙叉心轨的工作边分为上下两段，16mm工作线以上为工作线上段，16mm工作线以下为工作线下段，为保持心轨根部的强度及工作线位置不变，工作线以下的工作边斜度不变，仍保持为1：5，而工作线以上的斜度，调整为1：18，使得心轨轨面的承载宽度就会显著增加，同时避免了心轨轨头产生较大飞边，从而提高心轨轨面的承载能力，达到提高辙叉的使用寿命，减少了维修成本；本发明中心轨通过模具进行定形为一体化结构，同时对其进行渗碳、淬火和回火处理，保证了该心轨的强度和韧性，从而提高心轨的使用寿命，保证了列车能安全行驶；通过心轨夹持装置对心轨进行固定，对心轨的一侧表面进行加工，通过启动第一气缸，带动连接臂和固定臂转动，从而带动心轨翻转，方便对心轨的其他面进行加工，结构简单，操作便捷，无需人力进行翻转，降低了劳动人员的工作强度。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种心轨轨头增大承载面积的合金钢辙叉，包括心轨、翼轨、铁垫板和间隔铁，所述心轨和翼轨分别通过螺栓和间隔铁连接成为整体，并通过弹性扣件固定在铁垫板上，所述翼轨的个数为两个，两个所述翼轨分别设置于心轨的两侧，两个所述翼轨的内侧面均固定安装有若干个间隔铁，所述间隔铁的一端与心轨的外侧面抵接，所述心轨的两个分支的端部均开设有三个第一安装孔，所述翼轨的端部开设有三个第二安装孔，第一安装孔与第二安装孔分别与道岔的连接轨进行连接，所述铁垫板上对称开设有两个第三安装孔，用于与混凝土岔枕连接。

进一步的，所述心轨包括工作线上段和工作线下段，所述工作线上段和工作线下段为一体化结构，构成心轨工作边。

进一步的，所述工作线上段的标准高度为16mm，所述工作线上段的工作边斜度为1：18，所述工作线下段的工作边斜度为1：5。

进一步的，所述心轨通过以下具体步骤制得：

步骤一、材料预备：选取合金钢作为坯料，并将坯料放置于加热炉中，调节加热炉的温度至1150℃-1180℃，通过相应的模具对加热的合金钢坯料进行锻造加工，初步加工出心轨锻件；

步骤二、退火处理：将电热炉以90℃/h的速度升温至900-1000℃，使经过锻造工序的心轨锻件在电热炉内保温0.5-1.5h，将电热炉以35℃/h的速度降温至700-800℃，保持心轨锻件在电热炉内再保温2.5-3.5h，使心轨锻件随炉冷却至100℃后取出心轨锻件，并冷却至室温；

步骤三、热处理：将心轨锻件放置于电热炉中，并将电热炉升温至900-1200℃，保温3-4h取出心轨锻件，通过高压风冷却到100℃以下，自然冷却到室温；

步骤四、表面加工：先对心轨锻件前端进行粗加工，再对心轨锻件与两分支轨的连接部位进行精加工，加工后将心轨加工件与两分支轨进行安装，安装后通过心轨夹持装置对心轨组件进行夹持并进行精加工，使心轨的两工作边达到设计要求。

所述心轨夹持装置包括支撑底板、工作台、支撑臂、连接臂和固定臂，所述支撑臂的个数为两个，两个所述支撑臂垂直固定于支撑底板的上表面，两个所述支撑臂呈对称分布，所述工作台设置于支撑底板的上方，所述连接臂与支撑臂的上端铰接，所述固定臂通过螺栓固定安装于连接臂的一端；

所述固定臂的外侧表面固定安装有第二气缸，所述第二气缸的输出杆贯穿固定臂并延伸至固定臂的内侧，其中一个所述第二气缸的输出杆端部固定安装有第一夹持端，另一个所述第二气缸的输出杆端部固定安装有第二夹持端，所述支撑底板的上表面通过焊接固定安装有两个对称分布的第一连接端，所述连接臂的一侧表面通过焊接固定安装有第二连接端，所述第一连接端上铰接有第一气缸，所述第一气缸的上端与第二连接端铰接；

所述支撑底板的上表面通过螺栓固定安装有四个安装套筒，且四个所述安装套筒沿支撑底板上表面的四个顶角方向分布，所述安装套筒套筒内设置有升降杆，所述升降杆的上端固定安装有第一支撑板，所述第一支撑板通过螺栓与工作台的底面固定连接；

所述支撑底板的上表面通过螺栓固定安装有四个第一轴承座，两个所述第一轴承座内安装有同一个第一转动轴，所述第一转动轴的两端均固定连接有第一锥齿轮，所述支撑底板的上表面还通过螺栓固定安装有两个第二轴承座，两个所述第二轴承座内安装有同一个第二转动轴，所述第二转动轴与第一转动轴相互垂直，所述第二转动轴的两端固定安装有第二锥齿轮，所述第一锥齿轮和第二锥齿轮相啮合，所述支撑底板的上表面对称固定有两个第三气缸，所述第三气缸的上端固定安装有第二支撑板，所述第二支撑板通过螺栓与工作台的底面固定连接。

进一步的，两个所述连接臂之间横向设置有第一固定杆，所述第一固定杆的两端分别通过焊接与两个连接臂的内侧面固定连接，两个所述支撑臂之间横向设置有第二固定杆，所述第二固定杆的两端分别通过螺栓与两个所支撑臂的内侧面固定连接。

进一步的，所述第一夹持端的内侧面开设有凹槽，所述凹槽与心轨的轨头尖端相配合，所述第二夹持端的两侧对称开设有通槽，所述通槽的槽壁呈弧形，所述第二夹持端两侧的通槽槽壁分别与心轨的两个分支的内表面相配合。

进一步的，所述升降杆的表面对应第一锥齿轮的所在位置处开设有齿槽，所述第一锥齿轮与升降杆啮合。

进一步的，所述支撑底板的上表面还垂直固定有四个支撑杆。

进一步的，所述心轨夹持装置的工作步骤为：

步骤一：将心轨放置于工作台上，启动第三气缸，第三气缸的输出杆向上伸出，并带动固定于其上部的工作台上升，工作台带动心轨上升至第一夹持端和第二夹持端之间；

步骤二：同时启动两个第二气缸，两个第二气缸的输出杆伸出，并分别带动第一夹持端和第二夹持端向心轨移动，使心轨的轨头尖部卡入第一夹持端的凹槽内，使心轨的两个分支与第二夹持端的两个通槽槽壁紧密贴合，使心轨固定；

步骤三：同时启动两个第一气缸，第一气缸的输出杆伸出并带动连接臂向上翻转，连接臂带动与其端部固定的固定臂翻转，两个固定臂分别带动两个第二气缸翻转，两个第二气缸分别带动第一夹持端和第二夹持端翻转，使心轨翻转。

本发明的有益效果：

本发明将辙叉心轨的工作边分为上下两段，16mm工作线以上为工作线上段，16mm工作线以下为工作线下段，为保持心轨根部的强度及工作线位置不变，工作线以下的工作边斜度不变，仍保持为1：5，而工作线以上的斜度，调整为1：18，使得心轨轨面的宽度就会显著增加，同时避免了心轨轨头产生较大飞边，从而提高心轨轨面的承载能力，达到提高辙叉的使用寿命，减少了维修成本；

本发明中心轨通过模具进行定形为一体化结构，同时对其进行渗碳、淬火和回火处理，保证了该心轨的强度和韧性，从而提高心轨的使用寿命，保证了列车能安全行驶；

本发明通过心轨夹持装置对心轨进行固定，对心轨的一侧表面进行加工，通过启动第一气缸，带动连接臂和固定臂转动，从而带动心轨翻转，方便对心轨的其他面进行加工，结构简单，操作便捷，无需人力进行翻转，降低了劳动人员的工作强度。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明一种心轨轨头增大承载面积的合金钢辙叉的立体结构图；

图2为本发明一种心轨轨头增大承载面积的合金钢辙叉中心轨轨头的结构剖面图；

图3为本发明一种心轨轨头增大承载面积的合金钢辙叉中心轨夹持装置的立体结构图；

图4为本发明一种心轨轨头增大承载面积的合金钢辙叉中心轨夹持装置的局部结构图。

图中：1、心轨；101、工作线上段；102、工作线下段；2、翼轨；3、铁垫板；4、间隔铁；5、第一安装孔；6、第二安装孔；7、第三安装孔；8、支撑底板；9、工作台；10、支撑臂；11、连接臂；12、固定臂；13、第一固定杆；14、第一连接端；15、第二连接端；16、第一气缸；17、第二气缸；18、第一夹持端；19、第二夹持端；20、第二固定杆；21、安装套筒；22、升降杆；23、第一轴承座；24、第一转动轴；25、第一锥齿轮；26、第二轴承座；27、第二转动轴；28、第二锥齿轮；29、第三气缸；30、第一支撑板；31、第二支撑板；32、支撑杆。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-4所示，一种心轨轨头增大承载面积的合金钢辙叉，包括心轨1、翼轨2、铁垫板3和间隔铁4，所述心轨1和翼轨2分别通过螺栓和间隔铁4连接成为整体，并通过弹性扣件固定在铁垫板3上，所述翼轨2的个数为两个，两个所述翼轨2分别设置于心轨1的两侧，两个所述翼轨2的内侧面均固定安装有若干个间隔铁4，所述间隔铁4的一端与心轨1的外侧面抵接，所述心轨1的两个分支的端部均开设有三个第一安装孔5，所述翼轨2的端部开设有三个第二安装孔6，第一安装孔5与第二安装孔6分别与道岔的连接轨进行连接，所述铁垫板3上对称开设有两个第三安装孔7，用于与混凝土岔枕连接。

所述心轨1包括工作线上段101和工作线下段102，所述工作线上段101和工作线下段102为一体化结构，构成心轨工作边。

所述工作线上段101的标准高度为16mm，所述工作线上段101的工作边斜度为1：18，所述工作线下段102的工作边斜度为1：5。

所述心轨通过以下具体步骤制得：

步骤一、材料预备：选取合金钢作为坯料，并将坯料放置于加热炉中，调节加热炉的温度至1150℃-1180℃，通过相应的模具对加热的合金钢坯料进行锻造加工，初步加工出心轨锻件；

步骤二、退火处理：将电热炉以90℃/h的速度升温至900-1000℃，使经过锻造工序的心轨锻件在电热炉内保温0.5-1.5h，将电热炉以35℃/h的速度降温至700-800℃，保持心轨锻件在电热炉内再保温2.5-3.5h，使心轨锻件随炉冷却至100℃后取出心轨锻件，并冷却至室温；

步骤三、热处理：将心轨锻件放置于电热炉中，并将电热炉升温至900-1200℃，保温3-4h取出心轨锻件，通过高压风冷却到100℃以下，自然冷却到室温；

步骤四、表面加工：先对心轨锻件前端进行粗加工，再对心轨锻件与两分支轨的连接部位进行精加工，加工后将心轨加工件与两分支轨进行安装，安装后通过心轨夹持装置对心轨组件进行夹持并进行精加工，使心轨的两工作边达到设计要求。

所述心轨夹持装置包括支撑底板8、工作台9、支撑臂10、连接臂11和固定臂12，所述支撑臂10的个数为两个，两个所述支撑臂10垂直固定于支撑底板8的上表面，两个所述支撑臂10呈对称分布，所述工作台9设置于支撑底板8的上方，所述连接臂11与支撑臂10的上端铰接，所述固定臂12通过螺栓固定安装于连接臂11的一端；

所述固定臂12的外侧表面固定安装有第二气缸17，所述第二气缸17的输出杆贯穿固定臂12并延伸至固定臂12的内侧，其中一个所述第二气缸17的输出杆端部固定安装有第一夹持端18，另一个所述第二气缸17的输出杆端部固定安装有第二夹持端19，所述支撑底板8的上表面通过焊接固定安装有两个对称分布的第一连接端14，所述连接臂11的一侧表面通过焊接固定安装有第二连接端15，所述第一连接端14上铰接有第一气缸16，所述第一气缸16的上端与第二连接端15铰接；

所述支撑底板8的上表面通过螺栓固定安装有四个安装套筒21，且四个所述安装套筒21沿支撑底板8上表面的四个顶角方向分布，所述安装套筒21套筒内设置有升降杆22，所述升降杆22的上端固定安装有第一支撑板30，所述第一支撑板30通过螺栓与工作台9的底面固定连接；

所述支撑底板8的上表面通过螺栓固定安装有四个第一轴承座23，两个所述第一轴承座23内安装有同一个第一转动轴24，所述第一转动轴24的两端均固定连接有第一锥齿轮25，所述支撑底板8的上表面还通过螺栓固定安装有两个第二轴承座26，两个所述第二轴承座26内安装有同一个第二转动轴27，所述第二转动轴27与第一转动轴24相互垂直，所述第二转动轴27的两端固定安装有第二锥齿轮28，所述第一锥齿轮25和第二锥齿轮28相啮合，所述支撑底板8的上表面对称固定有两个第三气缸29，所述第三气缸29的上端固定安装有第二支撑板31，所述第二支撑板31通过螺栓与工作台9的底面固定连接。

两个所述连接臂11之间横向设置有第一固定杆13，所述第一固定杆13的两端分别通过焊接与两个连接臂11的内侧面固定连接，两个所述支撑臂10之间横向设置有第二固定杆20，所述第二固定杆20的两端分别通过螺栓与两个所支撑臂10的内侧面固定连接。

所述第一夹持端18的内侧面开设有凹槽，所述凹槽与心轨1的轨头尖端相配合，所述第二夹持端19的两侧对称开设有通槽，所述通槽的槽壁呈弧形，所述第二夹持端19两侧的通槽槽壁分别与心轨1的两个分支的内表面相配合。

所述升降杆22的表面对应第一锥齿轮25的所在位置处开设有齿槽，所述第一锥齿轮25与升降杆22啮合。

所述支撑底板8的上表面还垂直固定有四个支撑杆32，使工作台9下降到最低位置时处于水平状态。

所述心轨夹持装置的工作步骤为：

步骤一：将心轨1放置于工作台9上，启动第三气缸29，第三气缸29的输出杆向上伸出，并带动固定于其上部的工作台9上升，工作台9带动心轨1上升至第一夹持端18和第二夹持端19之间；

步骤二：同时启动两个第二气缸17，两个第二气缸17的输出杆伸出，并分别带动第一夹持端18和第二夹持端19向心轨1移动，使心轨1的轨头尖部卡入第一夹持端18的凹槽内，使心轨1的两个分支与第二夹持端19的两个通槽槽壁紧密贴合，使心轨1固定；

步骤三：同时启动两个第一气缸16，第一气缸16的输出杆伸出并带动连接臂11向上翻转，连接臂11带动与其端部固定的固定臂12翻转，两个固定臂12分别带动两个第二气缸17翻转，两个第二气缸17分别带动第一夹持端18和第二夹持端19翻转，使心轨1翻转。

本发明将辙叉心轨1的工作边分为上下两段，16mm工作线以上为工作线上段101，16mm工作线以下为工作线下段102，为保持心轨1根部的强度及工作线位置不变，工作线以下的工作边斜度不变，仍保持为1：5，而工作线以上的斜度，调整为1：15-1：20，这样一来，心轨1轨面的宽度就会显著增加，为防止心轨1轨头产生较大飞边，取工作线以上的斜度为1：18较为适中，从而提高心轨1轨面的承载能力，达到提高辙叉的使用寿命，减少了维修成本；

本发明中心轨1通过模具进行定形为一体化结构，同时对其进行渗碳、淬火和回火处理，保证了该心轨1的强度和韧性，从而提高心轨1的使用寿命，保证了列车能安全行驶，安全性能高；

本发明通过心轨夹持装置对心轨1进行固定，对心轨1的一侧表面进行加工，通过启动第一气缸16，带动连接臂11和固定臂12转动，从而带动心轨1翻转，方便对心轨1的其他面进行加工，结构简单，操作便捷，采用自动化设计，无需人力进行翻转，降低了劳动人员的工作强度。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。