钢轨连接装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种钢轨连接装置。该钢轨连接装置包括：接头夹板、螺母以及螺栓；接头夹板容置于相邻两段开设有钢轨安装通孔的钢轨工型槽内，每一钢轨侧的钢轨工型槽对应一接头夹板；沿钢轨铺设方向，接头夹板上开设有多个与钢轨安装通孔相对应的夹板安装通孔；螺母分别放置于钢轨两侧的接头夹板上，螺母设置有用于与螺栓相配合的内螺纹；螺栓依次通过钢轨一侧的螺母、夹板安装通孔、钢轨安装通孔、钢轨另一侧的夹板安装通孔以及螺母，将相邻两段钢轨工型槽内两侧的接头夹板与钢轨进行紧固连接。应用本实用新型，可以提升轨道的平顺性、降低轨道的运营维护成本。
【专利说明】钢轨连接装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及轨道连接技术，尤其涉及一种钢轨连接装置。
【背景技术】
[0002]在轨道设计以及钢轨的铺设过程中，需要依序将前后的两段钢轨连接为一体以形成一体的轨道。钢轨接头是用于连接前后两段钢轨的元器件，在连接时，先在待连接处的两条钢轨的工型槽中，沿与轨道铺设方向开设多个钢轨安装通孔(圆通孔)，接着，在轨道上待连接的钢轨与钢轨之间的两侧，即沿轨道铺设方向的垂直方向安装夹板，安装的夹板高度低于工型槽钢轨的上端面并与工型槽凸出的槽面相接触，并沿轨道铺设方向，在夹板上开设位置与钢轨安装通孔相对应的夹板安装通孔，然后，利用螺栓贯穿夹板以及钢轨上开设的安装通孔，将夹板以及钢轨进行连接，并通过在螺栓两端的螺母，将连接的夹板以及钢轨进行紧固，从而通过钢轨接头实现轨道上钢轨与钢轨的连接。
[0003]由于通过钢轨接头相连的钢轨端部(轨端)，即钢轨与钢轨之间的接合部留有轨缝(缝隙)，在夏季较高气温的热胀作用下，轨缝变小使得轨端互相挤压，产生很大的顶力，造成钢轨轨端压溃、掉块等病害。而在冬季较低气温的冷缩作用下，轨缝拉大，使得钢轨接头处的受力状态恶化，严重时可能拉弯甚至拉断钢轨接头处的接头螺栓。这样，由于钢轨的伸缩变化，在钢轨接头处，轮轨作用力大，成为轨道结构的薄弱环节之一。例如，由于现有钢轨接头处比较薄弱，在列车荷载和温度变化的影响下容易出现折角、台阶和轨缝，使得列车通过时产生振动、冲击，从而又加剧了钢轨以及钢轨接头的伤损及几何残余变形，降低了轨道的平顺性及列车的舒适性，对轨道的建设及养护维修造成许多困难，增加了轨道的运营维护成本。
实用新型内容
[0004]本实用新型的实施例提供一种钢轨连接装置，提升轨道的平顺性、降低轨道的运营维护成本。
[0005]为达到上述目的，本实用新型实施例提供的一种钢轨连接装置，该钢轨连接装置包括:接头夹板、螺母以及螺栓；
[0006]接头夹板容置于相邻两段开设有钢轨安装通孔的钢轨工型槽内，每一钢轨侧的钢轨工型槽对应一接头夹板；沿钢轨铺设方向，接头夹板上开设有多个与钢轨安装通孔相对应的夹板安装通孔；
[0007]螺母分别放置于钢轨两侧的接头夹板上，螺母设置有用于与螺栓相配合的内螺纹；
[0008]螺栓依次通过钢轨一侧的螺母、夹板安装通孔、钢轨安装通孔、钢轨另一侧的夹板安装通孔以及螺母，将相邻两段钢轨工型槽内两侧的接头夹板与钢轨进行紧固连接。
[0009]较佳地，进一步包括:
[0010]垫圈，放置于所述接头夹板上，沿钢轨铺设方向，开设有多个与所述接头夹板开设的夹板安装通孔相对应的垫圈安装通孔；
[0011]所述螺母放置于所述垫圈上。
[0012]较佳地，所述接头夹板上开设的单列夹板安装通孔数为6。
[0013]较佳地，所述夹板安装通孔以相邻两段钢轨接缝处为中心，沿钢轨铺设方向对称均布。
[0014]较佳地，所述螺栓的直径为27毫米、等级为10.9级、长度为160mm、拧紧扭力矩为1200?1400牛顿米。
[0015]较佳地，所述接头夹板的高度小于或等于钢轨工型槽内侧的高度。
[0016]较佳地，所述接头夹板的顶端面与钢轨工型槽内侧顶端面平齐，底端面与钢轨工型槽内侧底端面平齐。
[0017]较佳地，所述接头夹板的内侧面与钢轨工型槽内侧面接触，所述接头夹板的内侧面至外侧面的距离大于钢轨厚度。
[0018]较佳地，进一步包括:放置于相邻两段钢轨连接处空隙中、采用同型号钢轨材料制成的轨端片，所述轨端片厚度为3?8mm。
[0019]较佳地，所述接头夹板外侧面距离钢轨中心线54mm，允许误差±0.5mm ;所述接头夹板内侧面距离钢轨中心线9.5mm，允许误差±0.5mm ;接头夹板顶端面距离开设的通孔中心线61.2mm,允许误差±0.25mm ;接头夹板底端面距离开设的通孔中心线63.7mm,允许误差 ±0.25mm ;
[0020]接头夹板底端面为半径为30mm的第一弧面,第一弧面与接头夹板外侧面通过半径为6_的第二弧面进行连接，在距离钢轨中心线37.1mm的第一弧面处，设置向通孔中心线靠近、且斜度为1:3的斜面,斜面长度为13.3mm,接头夹板内侧面与斜面通过半径为20mm的第三弧面连接；
[0021]距离接头夹板顶端面13mm处，由接头夹板外侧面至接头夹板内侧面处，设置有一阶梯面，阶梯面的水平面与接头夹板外侧面通过半径为4mm的第四弧面连接，阶梯面的竖直面与阶梯面的水平面通过半径为1mm的第五弧面连接，第五弧面为四分之一圆周面，竖直面与接头夹板顶端面通过半径为2mm的第六弧面连接；
[0022]距离通孔中心线48.5mm处的钢轨中心线上，设置远离通孔中心线、且斜度为1:3的第二斜面，第二斜面连接至接头夹板顶端面；
[0023]接头夹板内侧面距离通孔中心线15.5mm的上侧面,依序设置半径为400mm、25mm、8mm的弧面并相互连接，并使半径为8mm的弧面与第二斜面相连接，且半径为8mm的弧面与第二斜面的相连接处，距离通孔中心线53.2mm。
[0024]由上述技术方案可见，本实用新型实施例提供的一种钢轨连接装置，接头夹板在工型槽内与钢轨接触紧密，不易变形，使得通过螺栓、螺母容易实现对接头夹板以及钢轨的紧固，并使紧固的可靠性较高，紧固质量较好，提升了轨道的平顺性、降低了轨道的运营维护成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，以下描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，还可以根据这些附图所示实施例得到其它的实施例及其附图。
[0026]图1为本实用新型钢轨连接装置主剖视结构示意图。
[0027]图2为本实用新型接头夹板主视结构示意图。
【具体实施方式】
[0028]以下将结合附图对本实用新型各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本实用新型所保护的范围。
[0029]现有的钢轨接头，利用螺栓和螺母，通过夹板以及钢轨上开设的安装通孔，分别连接夹板以及钢轨，并将连接的夹板以及钢轨进行紧固，从而实现轨道上钢轨与钢轨的连接。但由于钢轨接头处比较薄弱，在列车荷载和温度变化的影响下容易出现折角、台阶和轨缝，使得列车通过时产生振动、冲击，降低了轨道的平顺性及列车的舒适性，增加了轨道的运营维护成本。而通过选用施必牢或哈克螺栓作为接头螺栓的情形，由于这种方式只加强螺栓，不能改善夹板，在强度上没有实现均衡配套，且需要专用工具安装，并只能进行破坏性松卸，不便于工务养护维修，而且施必牢或哈克螺栓价格较高，增加运营维护成本。进一步地，由于夹板与工型槽凸出的槽面相接触，夹板与钢轨中部的工型槽存在较大的间隙，使得通过螺栓、螺母实现对夹板的紧固，容易导致夹板的变形，并使紧固的可靠性较低，紧固质量较差。
[0030]随着国家铁路技术的发展，改善铁路线路的平顺状态、大力推广铁路轨道的无轨缝化，是铁路技术的研究重点。目前，国家铁路和城市轨道交通中的相关规范中具有对新建、改建线路进行无轨缝线路设计的要求。然而在有些地段，还无法实施钢轨焊接，或焊接后对养护维修造成影响，例如，固定型锰钢辙叉前后接头无法焊接；而可动心轨辙叉趾端两接头因空间狭小无法置放焊接模具等。
[0031]本实用新型实施例中，考虑到轨道建设条件、养护维修等原因，同时又要满足铁路无轨缝化的要求，因此在道岔前后以及一些特殊地段设置钢轨连接装置，通过提高夹板、接头螺栓与钢轨之间的正压力，从而提高夹板与钢轨之间的摩阻力，以达到提高钢轨连接装置阻力的目的，使钢轨的定位更可靠，可以减轻接头处的轮轨作用力，增强接头处结构，实现轨道的无缝化和钢轨锁定，便于施工及运营维护，尤其适用于60kg/m的钢轨轨道的运营维护。
[0032]图1为本实用新型钢轨连接装置主剖视结构示意图。参见图1，图中，水平方向为与钢轨(轨道)铺设方向相垂直的方向，即轨道上待连接的钢轨与钢轨之间的两侧方向，对应于厚度方向，竖直方向为轨道高度方向，垂直水平方向和竖直方向的方向为轨道铺设方向。该钢轨连接装置包括:接头夹板1、垫圈2、螺母3以及螺栓4。
[0033]接头夹板I容置于相邻两段开设有钢轨安装通孔的钢轨工型槽内，每一钢轨侧的钢轨工型槽对应一接头夹板；沿钢轨铺设方向，接头夹板I上开设有多个与钢轨安装通孔相对应的夹板安装通孔；
[0034]垫圈2分别放置于钢轨两侧的接头夹板I上，沿钢轨铺设方向，开设有多个与接头夹板I开设的夹板安装通孔相对应的垫圈安装通孔；
[0035]螺母3放置于垫圈2上，螺母3设置有用于与螺栓4相配合的内螺纹；
[0036]螺栓4依次通过钢轨一侧的螺母3、垫圈安装通孔、夹板安装通孔、钢轨安装通孔、钢轨另一侧的夹板安装通孔以及螺母，将钢轨两侧的垫圈2、接头夹板I与钢轨进行紧固连接。
[0037]所应说明的是，本实用新型中，垫圈2为钢轨连接装置的可选部件。
[0038]较佳地，接头夹板I的高度小于或等于钢轨工型槽内侧的高度。实际应用中，接头夹板I的顶端可以与钢轨工型槽内侧顶端面平齐，底端可以与钢轨工型槽内侧底端面平齐。这样，相当于在钢轨工型槽内增加了加强筋，增强了工型槽的刚度，减少了列车通过钢轨时导致的钢轨变形。同时，相对于现有将夹板置于钢轨工型槽外与工型槽凸出槽面相接触的情形，本实用新型的接头夹板在工型槽内与钢轨接触紧密，不易变形，使得通过螺栓、螺母容易实现对接头夹板的紧固，并使紧固的可靠性较高，紧固质量较好。
[0039]作为可选实施例，接头夹板I的内侧与钢轨工型槽内侧接触，外侧凸出钢轨工型槽外槽面，即接头夹板I的厚度大于钢轨厚度。
[0040]接头夹板I上开设的单列通孔数为6，以相邻钢轨接缝处为中心，沿钢轨铺设方向均布。当然，实际应用中，也可以设置为非均匀分布的通孔，并在接头夹板上设置多列。
[0041]作为可选实施例，螺栓4可设置为直径为27毫米(_)、等级为10.9级(S)、长度为160mm的高强度螺栓，拧紧扭力矩为1200牛顿米(N.πι)?1400Ν.m。当然，作为其他可选实施例，螺栓4也可以根据实际需要进行选择。
[0042]作为对应于螺栓4的可选实施例，螺母3的直径设置为27mm。
[0043]作为可选实施例，为了有效减小在夏季较高气温的热胀作用下，由于轨缝变小使得轨端互相挤压，产生很大的顶力，造成钢轨轨端压溃、掉块等病害，本实用新型中，进一步设置放置于钢轨连接处空隙中的轨端片(图中未示出)，其中，轨端片与钢轨材料相同，即采用同型号钢轨制成，这样，可具有与钢轨相同的特性。轨端片厚度为3?8mm。
[0044]每一相邻的两段钢轨接合处对应设置一钢轨连接装置。
[0045]每一钢轨连接装置限用一片轨端片，轨端片厚度可根据现场实际轨缝大小确定，并加工制作。
[0046]安装接头夹板前，可以先用汽油清洗钢轨上的油污，并分别对钢轨与接头夹板的待接触区域进行打磨除锈；在安装接头夹板时，应同时设置并固定好轨端片，并使相连接的两钢轨与轨端片间盯紧无缝隙。
[0047]本实用新型中，钢轨连接装置采用的接头夹板、高强度螺栓、高强度螺母以及垫圈等，与现有国家铁路通用的部件结构型式相匹配，实现了标准化、通用化和系列化的技术目标,生产成本低。
[0048]由上述可见，本实用新型的钢轨连接装置，具有结构简单、设计合理、可靠，易于加工、安装施工方便等特点。不改变现有钢轨接头的结构，现场无需进行特殊改造，也无需使用特殊工具，可在任意地点装卸，无新增备料，现场易掌握和推广，利于实现线路的改造和养护维修管理，成本较低。特别对跨区间超长无轨缝线路的铺设，发挥着重要的作用，一定程度上解决了钢轨接头在无法实施焊接情况下消灭轨缝和钢轨锁定的技术问题。例如，固定型锰钢辙叉前后接头无法焊接，可采用本实用新型的钢轨连接装置；可动心轨辙叉趾端两接头因空间狭小无法置放焊接模具，只能焊其中一个接头，另一个接头则可采用本实用新型的钢轨连接装置。道岔区内采用了钢轨连接装置，使道岔与区间无缝线路联成一体，使跨区间或全区间超长无缝线路的铺设成为可能，铁路大幅度提速也得以实现。
[0049]本实用新型中，通过合理设计钢轨连接装置，可适用于作为60kg/m的钢轨冻结接头，使得接头夹板、螺栓与钢轨强度得到有效提高，增加了接头夹板与钢轨的接触阻力，减少工务养护维修量，一方面，提高了接头夹板刚度，增强了接头夹板对水平轴的惯性矩，结构匹配均衡，适用于区间和跨区间无缝线路；另一方面，通过对接头夹板、螺栓进行结构强化，控制轨缝变化，改善钢轨连接装置的受力状态。
[0050]图2为本实用新型接头夹板主视结构示意图。参见图2，接头夹板内侧面(图中靠近钢轨中心线的一侧)与钢轨工型槽内侧面(图中工型槽的槽柱，即工型槽中的立柱)相接触，接头夹板外侧面距离钢轨中心线54mm，允许误差±0.5mm ;钢轨工型槽半厚度(工型槽槽面距离钢轨中心线，即接头夹板内侧距离钢轨中心线的距离)为9.5mm，允许误差±0.5mm ;接头夹板顶端面距离开设的通孔中心线(螺栓孔中心线)61.2mm,允许误差±0.25mm ;接头夹板底端面距离开设的通孔中心线63.7mm,允许误差±0.25mm ；
[0051]接头夹板底端面为半径为30mm的第一弧面,第一弧面与接头夹板外侧面通过半径为6_的第二弧面进行连接，在距离钢轨中心线37.1mm的第一弧面处，设置向通孔中心线靠近、且斜度为1:3的斜面,斜面长度为13.3mm,接头夹板内侧面与斜面通过半径为20mm的第三弧面连接，较佳地，斜面的粗糙度可以设置为Ral2.5 ；
[0052]距离接头夹板顶端面13mm处，由接头夹板外侧面至接头夹板内侧面处，设置有一阶梯面，阶梯面的水平面与接头夹板外侧面通过半径为4mm的第四弧面连接，阶梯面的竖直面与阶梯面的水平面通过半径为1mm的第五弧面连接，第五弧面为四分之一圆周面，竖直面与接头夹板顶端面通过半径为2mm的第六弧面连接；
[0053]距离通孔中心线48.5mm处的钢轨中心线上，设置远离通孔中心线、且斜度为1:3的第二斜面，第二斜面连接至接头夹板顶端面；
[0054]接头夹板内侧面距离通孔中心线15.5mm的上侧面,依序设置半径为400mm、25mm、8mm的弧面,并使半径为8_的弧面与第二斜面相连接,且半径为8_的弧面与第二斜面的相连接处，距离通孔中心线53.2mm。
[0055]显然，本领域技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若对本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也包含这些改动和变型在内。
【权利要求】
1.一种钢轨连接装置，其特征在于，该钢轨连接装置包括:接头夹板、螺母以及螺栓； 接头夹板容置于相邻两段开设有钢轨安装通孔的钢轨工型槽内，每一钢轨侧的钢轨工型槽对应一接头夹板；沿钢轨铺设方向，接头夹板上开设有多个与钢轨安装通孔相对应的夹板安装通孔； 螺母分别放置于钢轨两侧的接头夹板上，螺母设置有用于与螺栓相配合的内螺纹； 螺栓依次通过钢轨一侧的螺母、夹板安装通孔、钢轨安装通孔、钢轨另一侧的夹板安装通孔以及螺母，将相邻两段钢轨工型槽内两侧的接头夹板与钢轨进行紧固连接。
2.根据权利要求1所述的钢轨连接装置，其特征在于，进一步包括: 垫圈，放置于所述接头夹板上，沿钢轨铺设方向，开设有多个与所述接头夹板开设的夹板安装通孔相对应的垫圈安装通孔； 所述螺母放置于所述垫圈上。
3.根据权利要求1或2所述的钢轨连接装置，其特征在于，所述接头夹板上开设的单列夹板安装通孔数为6。
4.根据权利要求3所述的钢轨连接装置，其特征在于，所述夹板安装通孔以相邻两段钢轨接缝处为中心，沿钢轨铺设方向均布。
5.根据权利要求1或 2所述的钢轨连接装置，其特征在于，所述螺栓的直径为27毫米、等级为10.9级、长度为160mm、拧紧扭力矩为1200~1400牛顿米。
6.根据权利要求1或2所述的钢轨连接装置，其特征在于，所述接头夹板的高度小于或等于钢轨工型槽内侧的高度。
7.根据权利要求6所述的钢轨连接装置，其特征在于，所述接头夹板的顶端面与钢轨工型槽内侧顶端面平齐，底端面与钢轨工型槽内侧底端面平齐。
8.根据权利要求1或2所述的钢轨连接装置，其特征在于，所述接头夹板的内侧面与钢轨工型槽内侧面接触，所述接头夹板的内侧面至外侧面的距离大于钢轨厚度。
9.根据权利要求1或2所述的钢轨连接装置，其特征在于，进一步包括:放置于相邻两段钢轨连接处空隙中、采用同型号钢轨材料制成的轨端片，所述轨端片厚度为3~8mm。
10.根据权利要求1或2所述的钢轨连接装置，其特征在于，所述接头夹板外侧面距离钢轨中心线54mm，允许误差±0.5mm ;所述接头夹板内侧面距离钢轨中心线9.5mm，允许误差±0.5mm ;接头夹板顶端面距离开设的通孔中心线61.2mm，允许误差±0.25mm ;接头夹板底端面距离开设的通孔中心线63.7mm，允许误差±0.25mm ； 接头夹板底端面为半径为30mm的第一弧面，第一弧面与接头夹板外侧面通过半径为6mm的第二弧面进行连接，在距离钢轨中心线37.1mm的第一弧面处，设置向通孔中心线靠近、且斜度为1:3的斜面,斜面长度为13.3mm,接头夹板内侧面与斜面通过半径为20mm的第三弧面连接； 距离接头夹板顶端面13mm处，由接头夹板外侧面至接头夹板内侧面处，设置有一阶梯面，阶梯面的水平面与接头夹板外侧面通过半径为4mm的第四弧面连接，阶梯面的竖直面与阶梯面的水平面通过半径为1mm的第五弧面连接，第五弧面为四分之一圆周面，竖直面与接头夹板顶端面通过半径为2mm的第六弧面连接； 距离通孔中心线48.5mm处的钢轨中心线上，设置远离通孔中心线、且斜度为1:3的第二斜面，第二斜面连接至接头夹板顶端面；接头夹板内侧面距离通孔中心线15.5mm的上侧面，依序设置半径为400mm、25mm、8mm的弧面并相互连接，并使半径为8mm的弧面与第二斜面相连接，且半径为8mm的弧面与第二斜面的相连接处，距离通 孔中心线53.2mm。
【文档编号】E01B11/04GK203821177SQ201420061506
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年2月11日 优先权日:2014年2月11日
【发明者】丁静波, 冉蕾, 张庆, 许有全, 王菁, 孙井林, 裴爱华, 古呈朋 申请人:中铁工程设计咨询集团有限公司