专利名称：运行无颠簸震动承载能力大的无缝钢轨双斜焊接面结构的制作方法
技术领域：
本发明属轨道列车无缝钢轨焊接的技术领域，具体说是将现有的斜交于钢轨轴向 的单斜焊接面改为双斜焊接面。
背景技术：
本发明人的专利申请案(申请号为200910206270. 7)和(申请号为 201010250990. 6)，两者都增大了焊接面的切向和轴向承载能力。前者设计了与y轴平行， 与χ轴斜交α角的单斜焊接面，当车轮踏面通过轨头踏面单斜焊接面的焊缝时，只能消除 列车的上下颠簸；后者设计了与χ轴平行，与y轴斜交β角的单斜焊接面，当车轮轮缘通过 轨头侧面单斜焊接面的焊缝时，只能消除列车的左右震动，这对高速重载列车运行的稳顺 性、安全性和耐久性仍存在不足。因此，设计一种既能增大焊接面切向和轴向承载能力，而 且当列车通过焊接面的焊缝时又能同时消除上下颠簸和左右震动的双斜焊接面空间方位 结构，是钢轨整体无缝焊接亟需解决的问题。
发明内容
本发明为了解决上述存在的问题，提出一种既能增大焊接面的切向和轴向承载能 力，又能在列车通过焊接面的焊缝时同时能消除上下颠簸和左右震动，且能有效地应用铝 热焊工艺的双斜焊接面新结构。下面结合附图和附表对本发明进行描述本发明由钢轨和焊缝构成，其中钢轨1的焊缝呈双斜焊接面Aa e，双斜焊接面Aa 0 与钢轨1的空间方位关系为ABCD直平面为垂直于ζ轴的横截面Atl，ABCD直平面绕y轴旋 转α角后得到ABEG斜面，ABEG斜面再绕BE旋转β角后得到BEDH斜面，即双斜焊接面 Aae ；双斜焊接面Aae与χ轴成α角，与Y轴成β角。附表1、附表 2 和附表 3 中当，=1·5 —= 2 ；当，=2^ = 2.2 ；当，=2.4、
L0y^0xL0y^0xtOy
，=2.5 ；相应的α角和β角的搭配值均可选定为a = 30°、β = 30°，a = 30°、β
Z0x
=45°，a = 45° ,β =30° ,a =45° ,β =45° ,a =45° ,β =60°，a =60°、 β = 45°，a = 60°、β = 30°，a = 30°、β = 60°，a = 60°、β = 60°，以上的σ Qz为沿ζ向的许用正应力，τ Qy和τ 0χ分别为沿y向和χ向的许用剪应 力。车轮踏面和车轮轮缘与钢轨为同步接触，即车轮踏面6与双斜焊接面Aa 0在轨头 踏面的斜焊缝5为左右搭接，相应的车轮轮缘8与双斜焊接面Aa 0在轨头侧面的斜焊缝7 为前后搭接。两条平行钢轨1上的双斜焊接面Aa 0错位排列，错位长度大于一节车厢的长度。双斜焊接面Aa 0采用的焊接工艺为铝热焊。
下面结合附图进一步说明1.双斜焊接面的方位关系如
图1所示，Aae为与横向χ成α角与垂向y成β角 的双斜焊接面。双斜焊接面的形成双斜焊接面Aae的方位关系的形成如图2所示，焊接面ABCD 为垂直于ζ轴的横截面Atl，AB⑶平面绕y轴旋转α角后得到ABEG斜面，然后ABEG斜面再 绕BE旋转β角后得到斜面BEDH，即双斜面Aae。η为双斜焊接面BEDH的法向矢量，它分 别与χ轴的交角为(η-α ‘)、与y轴和ζ轴的交角为β ‘、Y ‘角。其中a =Z CBE, β = Z CDF, α ‘ = /OCB, β ' =Z OCD, γ ' = Z OCE ；2.双斜面的三角函数关系参照图2:CF = BC · sin a ， CE = CF/cos a , BF = BC · cos a , OF = CF · sin β = BC · sin a · sin β ,
EF = CF · tg a = BC · sin a · tg a , OC = CF · cos β = BC · sin a · cos β
cos a
权利要求
一种运行无颠簸震动承载能力大的无缝钢轨双斜焊接面结构，由钢轨和焊缝构成，其特征在于钢轨(1)的焊缝呈双斜焊接面Aαβ，双斜焊接面Aαβ与钢轨(1)的空间方位关系为ABCD直平面为垂直于z轴的横截面A0，ABCD直平面绕y轴旋转α角后得到ABEG斜面，ABEG斜面再绕BE旋转β角后得到BEDH斜面，即双斜焊接面Aαβ；双斜焊接面Aαβ与x轴成α角，与Y轴成β角。
2.按权利要求1所述的运行无颠簸震动承载能力大的无缝钢轨双斜焊接面结构，其特征在于当，二 1 ·5、> = 2 ;当，=2、> = 2.2 ;当，=2.4、^ = 2.5 湘应的 α 角和 βiOyτ0χL0yτ0χiOy7Ox角的搭配值均可选定为 a = 30°、β = 30°，a = 30°、β = 45°，a = 45°、β = 30°，a = 45°、β = 45°，a = 45°、β = 60°，a = 60°、β = 45°，a = 60°、 β = 30°，a = 30°、β = 60°，a = 60°、β = 60°，以上的σ Clz为沿ζ向的许用正应力，τ M和Ttlx分别为沿y向和χ向的许用剪应力。
3.按权利要求1和2所述的运行无颠簸震动承载能力大的无缝钢轨双斜焊接面结构， 其特征在于车轮踏面和车轮轮缘与钢轨为同步接触，即车轮踏面(6)与双斜焊接面Aae在 轨头踏面的斜焊缝(5)为左右搭接，相应的车轮轮缘(8)与双斜焊接面Aae在轨头侧面的 斜焊缝(7)为前后搭接。
4.按权利要求1、2和3所述的运行无颠簸震动承载能力大的无缝钢轨双斜焊接面结 构，其特征在于两条平行钢轨(1)上的双斜焊接面々。0错位排列，错位长度大于一节车厢的 长度。
5.按权利要求1所述的运行无颠簸震动承载能力大的无缝钢轨双斜焊接面结构，其特 征在于所述的双斜焊接面Aae采用的焊接工艺为铝热焊。
全文摘要
运行无颠簸震动承载能力大的无缝钢轨双斜焊接面结构属轨道列车无缝钢轨焊接的技术领域，本发明钢轨的焊缝呈双斜焊接面，它与钢轨的垂向成α角，与钢轨的横向成β角，两条平行钢轨上的双斜焊接面错位排列，错位长度大于一节车厢的长度；本发明的双斜焊接面可进一步改善钢轨焊接面的应力状态，增加焊接面的承载能力，且能同时消除列车的上下颠簸和左右震动，把两条平行钢轨的双斜焊接面左右错位排列，错位的长度大于一节车厢的长度，更可增加列车运行的稳顺性和耐久性，更有利于将简便的现有铝热焊工艺用于无缝钢轨的焊接。
文档编号E01B11/52GK101967779SQ20101050353
公开日2011年2月9日 申请日期2010年10月4日 优先权日2010年10月4日
发明者宋玉泉, 王明辉, 管晓芳 申请人:吉林大学