一种锰钢叉心钢轨拼装式辙叉的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种锰钢叉心钢轨拼装式辙叉，由标准钢轨翼轨和叉心拼装构成，以锰钢叉心为核心，与标准钢轨翼轨及标准钢轨叉跟轨用高强度螺栓副拼装，叉心心轨底面形状设计嵌合设置在标准钢轨翼轨钢轨轨底上表面上，心轨所受垂向力直接传递在标准钢轨翼轨轨底。本发明的有益效果是，辙叉有害空间区域及心轨尖端区域采用锰钢材质叉心心轨、翼轨、间隔铁连铸与钢轨拼接相结合，减少连接零件，避免翼轨及叉跟轨与叉心非同时受力时靠单独间隔铁传力和限位引起的相互垂向移动，提高辙叉的整体性。锰钢叉心改善了整铸固定型高锰钢辙叉大框架结构型式而易于实现深度硬化，从而通过提高辙叉初始硬度继而提高辙叉的耐磨性，减少维修工作量。同时可发挥高锰钢材质可在线焊补修理的优势，降低使用成本，提高辙叉的使用寿命。
【专利说明】一种锰钢叉心钢轨拼装式辙叉
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种铁路线路道岔的锰钢叉心钢轨拼装式辙叉，属于铁路路轨的改进【技术领域】。
【背景技术】
[0002]道岔是使机车车辆实现由一条线路进入或越过另一条线路的连接与交叉设备。辙叉是铁路线路实现列车交叉运行的关键设备，是使车轮由一股钢轨越过另一股钢轨的设备。由于车轮走行的要求，使锐角辙叉形成两侧为翼轨，中间为叉心(心轨)的特殊结构形式。现有道岔设计中辙叉按构造形式可分为固定型辙叉和活动型辙叉；按结构分为组合式和整体铸造式。高锰钢材质整体铸造式和合金钢叉心钢轨拼装式辙叉在我国120km/h以下车速的铁路运营线路中为常用的类型。
[0003]高锰钢具有良好的韧性和加工硬化性能，在强冲击载荷的作用下具有耐磨和裂纹敏感性低(裂纹延展慢)的优点，因此安全系数高。且高锰钢根据铁路技规可实施在线焊补维修，由此可大幅度降低运输成本。但高锰钢因完全奥氏体组织故初始硬度较低，在加工硬化性能未显现之前，耐磨性差初始磨耗量大，如未实施深度硬化处理，上道初期会给铁路工务的维修造成较大的修磨工作量。
[0004]贝氏体系列合金钢叉心钢轨拼装辙叉，叉心部分承受冲击载荷的部分采用贝氏体组织合金元素制造，具有较高的硬度和较高的综合力学性能，克服了高锰钢初始硬度低的弊病。但贝氏体合金钢叉心在线一旦发生裂纹未及时发现则呈脆性断裂，对行车安全构成极大的威胁，且无论是裂纹还是剥落掉块缺陷，贝氏体合金钢均不可进行在线焊补维修。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于充分发挥高锰钢材质裂纹敏感性低，安全系数高的特性，同时保证了强烈冲击部位可进行深度硬化及磨耗后修复的可能，开发高锰钢叉心钢轨拼装式辙叉，以增加辙叉的使用寿命。
[0006]本发明解决上述问题所采用的技术方案是:这种锰钢叉心钢轨拼装式辙叉，由翼轨和锰钢叉心拼装构成，以锰钢叉心为核心与标准钢轨翼轨及标准钢轨叉跟轨用高强度螺栓副拼装，叉心心轨底面形状设计嵌合设置在标准钢轨翼轨钢轨轨底上表面上，心轨所受垂向力直接传递在标准钢轨翼轨轨底。
[0007]所述锰钢叉心钢轨拼装式辙叉，叉心主要受冲击段LI为锰钢连铸翼轨，即翼轨采用锰钢与心轨及间隔铁连铸成一体结构，连铸部分底面侧面与标准钢轨翼轨轨腰及轨底上表面嵌合。
[0008]所述锰钢叉心钢轨拼装式辙叉，所述的连铸一体结构的起点是辙叉咽喉前方IOOmm处，终点是心轨50_断面对应位置，前后设有过渡段。
[0009]所述锰钢叉心钢轨拼装式辙叉，叉心主要受冲击段LI的锰钢连铸翼轨侧面形状与标准钢轨翼轨轨腰侧面嵌合。[0010]所述锰钢叉心钢轨拼装式辙叉，所述叉心主要受冲击段LI，辙叉叉心轨墙下部形状设计直接与标准钢轨翼轨轨底上面嵌合，叉心所受的车轮垂向载荷直接传递到标准钢轨翼轨轨底。
[0011]所述锰钢叉心钢轨拼装式辙叉，所述辙叉叉心轨墙单侧厚度d提高到60_。
[0012]所述锰钢叉心钢轨拼装式辙叉，所述心轨的厚度8从下面增加到45mm以上。
[0013]所述锰钢叉心钢轨拼装式辙叉，在锰钢叉心跟端与标准钢轨翼轨及标准钢轨叉跟轨连接部位，叉心轨墙下部形状设计与标准钢轨叉跟轨轨底上面嵌合，叉心所受的车轮垂向载荷直接传递到标准钢轨叉跟轨轨底。
[0014]所述锰钢叉心钢轨拼装式辙叉，所述锰钢连铸间隔铁分段铸造在连铸翼轨外侧，连铸间隔铁侧面形状直接与标准钢轨翼轨的轨腰嵌合。
[0015]本发明的有益效果是，辙叉有害空间区域及心轨尖端区域采用锰钢叉心即心轨、翼轨、间隔铁连铸与标准钢轨钢轨拼接相结合，减少了连接零件，避免翼轨及叉跟轨与叉心非同时受力时靠单独间隔铁传力和限位引起的相互垂向移动，提高了辙叉的整体性。连铸部分底面侧面与标准钢轨翼轨轨腰及轨底上表面嵌合，实现了心轨所受垂向力直接传递在翼轨轨底。对提高产品在线使用的稳定性即提高使用寿命减少维修量具有显著效果，锰钢叉心的使用也保证了磨耗后在线焊补修复的可能。
[0016]高锰钢制作的叉心采用了增大实体技术，使辙叉担负承载作用的顶面及支撑作用的侧面实体面积增加即横断面面积增加。提高横向及垂向抗弯模量，使敏感部位的实际应力值得到降低；心轨加厚可有效保证轨顶工作面的铸造质量，特别是工作面的密实程度的提高，利于深度硬化的实现，提高安全保证程度。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是锰钢叉心钢轨拼装式固定型辙叉示意图
[0018]图2是图1中的锰钢连铸叉心部分示意图
[0019]图3是图1辙叉受冲击部位A-A视图
[0020]图4是锰钢叉心跟端与翼轨及叉跟轨连接部位B-B视图
[0021]图5是现有技术贝氏体合金钢轨拼装辙叉对应本发明A-A部位视图
[0022]图6是现有技术贝氏体合金钢轨拼装辙叉对应本发明B-B部位视图
[0023]图7是现有固定型整铸式高锰钢辙叉受冲击部位对应本发明A-A部位视图
[0024]图中:
[0025]1、标准钢轨翼轨；1-1、轨底上面；，
[0026]2、锰钢叉心；2_1、连铸翼轨；2_2、心轨；
[0027]2-3、连铸间隔铁(叉心上所有侧面凸起部分)；
[0028]2-4、叉心轨墙；2_5、心轨宽度50mm断面；
[0029]2_6、;1_1、轨头际尖立而；2_7、叉;1_1、跟立而；
[0030]3、标准钢轨叉跟轨；3-1、标准钢轨叉跟轨之轨底上面；
[0031]4、铸钢间隔铁；5、闻强度螺栓副；6、辙叉咽喉；
[0032]7、连铸翼轨起点(距咽喉100mm) ;8、钢轨垫圈；
[0033]L1、连铸翼轨部分:该部分主体起自咽喉前IOOmm至心轨50mm断面对应位置，前后设有过渡段；
[0034]L2、心轨总长；5、心轨厚度；d、轨墙厚度。
【具体实施方式】
[0035]下面结合附图对本发明进一步说明，本发明的基本创新点是以锰钢(ZG100Mnl3)叉心2为核心与标准钢轨翼轨I及标准钢轨叉跟轨3用高强度螺栓副5拼装，如图1所示。叉心心轨底面形状设计嵌合设置在标准钢轨翼轨I钢轨轨底上表面1-1上，心轨所受垂向力直接传递在标准钢轨翼轨轨底。高锰钢制作的叉心基体具有良好的裂纹延迟性，可避免脆断现象发生；还可以利用成熟的在线焊补技术对受损轮轨作用面进行修复，大幅度提高辙叉使用寿命，使设备的安全性得到高度保证。
[0036]本发明锰钢叉心钢轨拼装式辙叉的主要创新点如图2、图3、图4所示，叉心主要受冲击段LI为锰钢连铸翼轨2-1，即翼轨采用锰钢与心轨2-2及间隔铁2-3连铸成一体结构，连铸一体结构的起点7是辙叉咽喉6前方IOOmm处，终点是心轨50mm断面2-6对应位置，前后设有过渡段。连铸部分底面侧面与标准钢轨翼轨轨腰及轨底上表面嵌合。具体技术方案包括:
[0037]1、连铸翼轨2-1侧面形状与标准钢轨翼轨轨头侧面嵌合，如图3所示；
[0038]2、叉心主要受冲击段LI，锰钢叉心轨墙2-4下部形状设计直接与标准钢轨翼轨轨底上面1-1嵌合，叉心所受的车轮垂向载荷直接传递到翼轨轨底，避免心轨、翼轨分别与垫板接触造成的轨底不平，易造成连接螺栓受剪切力状况。如图3所示；
[0039]3、在锰钢叉心跟端与标准钢轨翼轨I及标准钢轨叉跟轨3连接部位，叉心轨墙2-4下部形状设计与标准钢轨叉跟轨轨底上面3-1嵌合，叉心所受的车轮垂向载荷直接传递到标准钢轨叉跟轨轨底，避免心轨、叉跟轨分别与垫板接触造成的轨底不平，易造成连接螺栓受剪切力状况的发生。如图4所示。
[0040]连铸间隔铁是本发明的突出创新点:连铸间隔铁2-3分段铸造在连铸翼轨2-1外侧，连铸间隔铁侧面形状设计直接与标准钢轨翼轨I的轨腰嵌合。锰钢连铸隔铁实现了叉心与翼轨的直接连接，减少既有贝氏体合金钢拼装辙叉的叉心外间隔铁，减少了连接零件，提高辙叉整体性能。
[0041]本发明另一个突出创新点是辙叉采用了增大实体的技术方案:
[0042]1、辙叉叉心轨墙2-4单侧厚度d由整铸辙叉25mm左右提高到60mm左右，使横断面面积增加，如图3所示；
[0043]2、心轨2-2的厚度5由整铸辙叉的35mm左右，提高到45mm左右，如图3所示。
[0044]辙叉实体增大提高横向及垂向抗弯模量，使敏感部位的实际应力值得到降低；顶面加厚可有效保证工作面的铸造质量，特别是轮轨作用面(图2中LI和L2范围)的密实程度的提高，利于深度硬化的实现。
【权利要求】
1.一种锰钢叉心钢轨拼装式辙叉，由翼轨和叉心拼装构成，其特征包括:以锰钢叉心(2)为核心与标准钢轨翼轨(I)及标准钢轨叉跟轨(3)用高强度螺栓副(5)拼装，叉心心轨底面形状设计嵌合设置在标准钢轨翼轨(I)钢轨轨底上表面(1-1)上，心轨所受垂向力直接传递在标准钢轨翼轨轨底。
2.根据权利要求1所述锰钢叉心钢轨拼装式辙叉，其特征包括:叉心主要受冲击段LI为锰钢连铸翼轨(2-1)，即翼轨采用锰钢与心轨(2-2)及间隔铁(2-3)连铸成一体结构，连铸部分底面侧面与翼轨轨腰及轨底上表面嵌合。
3.根据权利要求2所述锰钢叉心钢轨拼装式辙叉，其特征包括:所述的连铸一体结构的起点(7)是辙叉咽喉(6)前方IOOmm处，终点是心轨50mm断面(2-6)对应位置，前后设有过渡段。
4.根据权利要求2所述锰钢叉心钢轨拼装式辙叉，其特征包括:连铸翼轨(2-1)侧面形状与标准钢轨翼轨轨腰侧面嵌合。
5.根据权利要求2所述锰钢叉心钢轨拼装式辙叉，其特征包括:所述叉心主要受冲击段LI，辙叉叉心轨墙(2-4)下部形状直接与标准钢轨翼轨轨底上面(1-1)嵌合，叉心所受的车轮垂向载荷直接传递到翼轨轨底。
6.根据权利要求5所述锰钢叉心钢轨拼装式辙叉，其特征包括:所述辙叉叉心轨墙(2-4)单侧厚度d提高到60mm。
7.根据权利要求2所述锰钢叉心钢轨拼装式辙叉，其特征包括:所述心轨(2-2)的厚度8从下面增加到45mm以上。
8.根据权利要求1所述锰钢叉心钢轨拼装式辙叉，其特征包括:在锰钢叉心(2)跟端与标准钢轨翼轨(I)及标准钢轨叉跟轨(3 )连接部位，叉心轨墙(2-4)下部形状设计与标准钢轨叉跟轨轨底上面(3-1)嵌合，叉心所受的车轮垂向载荷直接传递到标准钢轨叉跟轨轨底。
9.根据权利要求2所述锰钢叉心钢轨拼装式辙叉，其特征包括:所述连铸间隔铁(2-3)分段铸造在连铸翼轨(2-1)外侧，连铸间隔铁侧面形状直接与标准钢轨翼轨的轨腰嵌合。
【文档编号】E01B7/10GK103669119SQ201310737516
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月27日 优先权日:2013年12月27日
【发明者】鹿广清, 刘辉, 谢祖飞, 魏建明, 汤铁兵, 刘春城 申请人:中铁山桥集团有限公司