专利名称：一种夹板斜缝对接钢轨方法
技术领域：
本发明用于铁路交通业中的钢轨联接方法，它是对原钢轨夹板直缝对接方法的一种改进。以M50型钢轨为例，钢轨型材的两端端面与钢轨纵向中心轴线相垂直，距端面的立筋上有3个过孔，将两根钢轨相对用两个鱼尾夹板，用6个螺栓，12个弹簧垫圈，6个螺母将两根钢轨连接在一起，在路基上现场铺轨时，在直缝处按要求预留间隙，该间隙是钢轨热涨冷缩时线性伸长与缩短的伸缩缝，将以上归纳成一种夹板直缝对接钢轨方法。用此方法铺设的钢轨，尤其是冬季，该伸缩缝间隙最大，有缝就意味着不平，火车轮子通过接缝时就发生响声，对外是一种噪音，直接影响铁路两旁居民和乘客的身心健康，对内即对列车的轮、轴是一种冲击负荷，直接影响轮、轴、轴承的使用寿命，并造成直缝两侧钢轨面的变形，所以说直缝是产生噪音的根源。1980年西安铁路局在陕西的茂陵成立了焊轨车间，将M50钢轨焊成250米的长轨，在路基上铺设后，再用铝热焊成无缝线路，在西安到宝鸡段139公里铺设成功，1983年5月铁道部进行技术鉴定后在全国推广，到1989年，在陕西省铺设的无缝焊轨已占全线路的39％，宏观全国，无缝线路将成为一种势头在全国逐一实现，以实现人们的梦寐以求的愿望--无声运行。并为火车提速作出了基础工作，无缝焊轨对热涨冷缩的线性伸长和收缩是这样实现的，它是将铁路线路铺设成曲线形，而不是直线性，当钢轨线性伸缩时，连同固定钢轨的枕木一起在路基上横移，其曲线形的双轨曲率变大或变小而实现的，由于列车不能象机动车轮有方向盘控制两个前轮转向，而是靠两根钢轨的水平差来控制微量转向，所以对铺轨的曲率以及钢轨的水平差的要求很高，对线路的维护要求很高，而我国北方大部分地区处于地震多发区，因而，大地变形是常发生的事，这对已铺设的无缝焊轨线路的正常维护增加了难度。从理论上讲，火车的车轮轮缘是不磨损的，它只是防止意外避免列车脱轨而设制的，钢轨轨面呈凸弧形，车轮轮缘里侧的凹弧面比钢轨面宽，越靠近轮缘其轮的中心向上升的轮形结构，这种轮形结构，当铁路线呈曲率大时，两条钢轨仍为水平时，可以自动调整列车重心，即一侧车轮的轮缘靠近轨的侧面，另一侧车轮的轮缘远离轨的侧面，靠近轮缘时的车轮中心上升，远离轮缘的车轮中心下降，这时列车重心偏向曲率大的弧形铁路线的曲心。当列车转向时，即铁路线曲率小时车轮轮缘的结构已经不能起决定作用，必须调整两根钢轨的水平差，如果不及时调整，将造成车轮轮缘的严重磨损。本人多次观察行驶在无缝铁路上的列车其车轮轮缘都有不同程度的磨损。
无缝焊轨铁路固然好，但问题也不少，本发明一种夹板斜缝对接钢轨方法，将同样可以作到，本发明是将“直缝夹板对接钢轨方法”改进为一种夹板斜缝对接钢轨方法，该方法是将钢轨型材的两端加工成45度的斜面，即钢轨型材的任意水平剖面为窄平行四边形，将两根带斜面端头的钢轨相对用夹板和螺钉联成一根，以M50型钢轨为例，见说明书附图
，其轨面宽为70MM，斜缝在轨面的长等于轨面宽，当斜缝中的缝隙为5MM时，在斜缝中同车轮接触的有效宽度为62，也就是说斜缝不影响轨面形状。只影响在斜缝长的范围同车轮接触有效宽度。车轮是平稳地通过斜缝，所以“无声”，用“斜缝”方法铺设钢轨同“直缝”一样，可以保持钢轨的直线性即使有较大的弧线时两根钢轨仍为水平，便于调整，便于养护。
本发明的目的就是限制无缝焊轨在我国的实施，并且取而代之，尤其是在南北铁路干线上和我国北方大范围地震多发区域。
为了实施本发明，对原夹板直缝对接钢轨方法所涉及到原夹板、夹板螺钉采取改进措施1、鱼尾夹板的外形、规格、尺寸、孔距不变，只改变螺孔，将通孔加工成园锥孔，锥孔的小头直径为1.2×螺栓直径。
2、改变原螺栓、螺母的结构取掉弹簧垫圈，用一个园锥球面螺栓和一个园锥面的外六角球头螺母来代替。
3、对所要“斜缝”联接的钢轨两端I字钢轨立筋上的3个孔重新修正，以钢轨轴向中心线同斜面的交点为基准确定3个孔的孔距。
4、钢轨型材在轨钢厂出厂前作为斜缝标准型材出厂。
从图[1]可以看出，园锥头球面螺栓的园锥头部球面中是一个带有120度护锥所保护的60度园锥孔，孔中是一个内六角柱孔，该孔可以装内六角搬手防止紧固螺栓时自转，园锥面的小头直径为1.2×螺栓直径，螺栓头的端面有一个B型中心孔。该螺栓结构在制作时可以实现工件快速装卸，以提高生产效率。
从图[2]可以看出园锥面外六角球头螺母的园锥面小头直径为1.2×螺栓直径，外六角的对边长2×螺栓直径，外六角宽为(0.8～1)×螺栓直径，外六角的外端是一个半园球面，该螺母的螺纹主要集中在外六角宽的中间到园锥面内，里端是退刀槽和冲头留下的球面柱孔，该螺母为锻压件，外六角和球面不需要再加工。该螺母外形美，又可防雨水进入螺栓，由于固定结合面是园锥形面，压紧力在锥形面产生的磨擦阻力将使螺母、螺栓自锁，不易松动，所以取消弹簧垫圈，该园锥面选其锥度为1∶0.866，也附合GB112-58、GB115-58国际所限定的。鱼尾夹板的锥孔，园锥球面螺栓的园锥度均为1∶0.866。用改进后的夹板螺栓、螺母于“斜缝”联接的钢轨，在一侧仅露出螺栓头的半园球面，另一侧仅露出螺母的外六方球面。
本发明不仅用于铁路的钢轨斜缝联接方法，还适用于矿山、井下的矿车、城市的有轨电车、地铁、桥式吊车、码头、货场上的龙门吊车等所有使用钢轨的均可以采用，表面上仅仅是消除响音，更重要的是提高行驶在钢轨上的设备使用寿命。
本发明所涉及到的钢轨、鱼尾夹板及螺栓、螺母改进后的产品，希望列入国家关于上述产品重新审定后的国家标准系列化产品目录。
权利要求
1.本发明是一种夹板斜缝对接钢轨方法现行钢轨联接方法为垂直于钢轨轴心线的两端端面，其轴向水平任意剖面为窄长方形，其横断面为“I”字形，上为导轨的轨面，下为底面，中为立筋，每根钢轨的两头立筋上有3个通孔，当需要两根以上的钢轨连接为一起时，只需要将两根钢轨相对，两边用鱼尾形专用夹板夹住，穿入六个螺栓、12个弹簧垫圈、用6个螺母将螺栓紧固而成，其它钢轨依次类推，逐个将钢轨联在一起，此方法称为“一种夹板直缝对接钢轨方法”。本发明是对现技术连接方法的改进，即连接为一起的钢轨来讲，改进前为直缝，改进后为斜缝，对改进后的钢轨来讲，其轴向水平任意剖面的特征为窄平行四边形。本发明一种夹板斜缝对接钢轨方法对“夹板直缝对接钢轨方法”的改进所涉及到原夹板，夹板螺栓、弹簧垫片及钢轨所采取的改进措施为A、鱼尾夹板外形尺寸、规格、孔距不变，其特征是将原螺栓孔改为园锥孔，园锥的小头直径为1.2×螺栓直径。B、改变原螺栓、螺母的结构，取掉2个弹簧垫圈，原螺栓的长度变短，螺纹不变，螺母的螺纹不变，用一个园锥头球面螺栓代替原半园头螺栓，用带园锥面的外六角球头螺母来代替原螺母，园锥头球面螺栓的特征是园锥头的球面心部有一个带有120度的护锥所保护的60度园锥面，中心是一个六方柱的孔。园锥头小头直径为1.2×螺栓直径，螺栓的端面是一个中心孔。园锥面的外六角球头螺母的特征是其内螺纹主要集中在六方柱的中部到园锥面的小头端面内，里边为退刀槽和冲头留下的半园头柱孔，该螺母的外六角柱的宽为(0.8～1)×螺纹外径，六角柱对边长2×螺纹外径，六角柱外端面呈球面形。C、钢轨型材在轨钢厂出厂前其特征为两端带斜面的标准型材产品；钢轨型材立筋上的3个孔是以纲轨中心线与斜面交点作为基准面确定的。
2.根据权利要求1所述的“斜缝”是以钢轨中心线与斜面夹角为45度。
3.根据权利要求1所述的改进后的鱼尾夹板上的锥孔其特征在于锥度为1∶0.866。
4.根据权利要求1所述的园锥头球面螺栓的园锥头其特征在于锥度为1∶0.866。
5.根据权利要求1所述的园锥面的外六角球头螺母，其特征在于园锥面的锥度为1∶0.866。
全文摘要
本发明是铁路交通运输业中钢轨与钢轨联接的一种方法,是对夹板直缝对接钢轨方法的改进措施:(1)将直缝改为斜缝对接。直缝隙是产生列车运行噪音的根源,用斜缝对接钢轨,其缝间隙是钢轨线性变形的涨缩缝,又能使车轮平稳通过,它仅减小车轮通过斜缝区接触的有效宽度。(2)将固定夹板螺栓的压紧平面改为圆锥孔面,其好处是螺母不易松动,取消弹簧垫,缩短螺栓长度,外观平整。该发明旨在结合无缝焊轨技术降低铁路铺设成本,加快发展我国的铁路运输业。
文档编号E01B11/00GK1305035SQ0011397
公开日2001年7月25日 申请日期2000年11月14日 优先权日2000年11月14日
发明者卢兆平 申请人:卢兆平