专利名称：螺旋钢轨联接器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种铁路轨线用钢轨联接器。
目前，铁路轨线上普遍沿用的鱼尾板钢轨联接器，在安装时，为适应钢轨热胀冷缩所致的长度变化，故必须在其接头处留出一定间隙，称作轨缝。当列车车轮接触轨缝处，便会强烈冲击，产生震动和噪声，并致钢轨端部产生凹陷，车轮踏面剧烈磨损。据统计养护一条铁路，花在接头处的费用，占全部养路费的40%左右，而就钢轨的破损来说，60%在接头处。故轨缝被称为铁路上的一害。近年来，推广应用的无缝轨线，初步解决了轨缝危害。但其要使用百米以上的长钢轨，铺放后再焊接成1公里或2公里长的轨线，并要用若干弹性扣件和防爬器将其强制地锁定在枕木上，而又需要采用特殊稳定的道床。可见其资金投入要大量增加，施工难度亦是很大。此述已有技术，在少年儿童出版社1980年出版的《十万个为什么》物理2(杨谋文)中有介绍。
本发明的目的是通过特殊的联接形式和新颖的机构设计，提供一种新型的钢轨联接器，以彻底有效地消除轨缝所带来的危害。
本发明的目的是这样实现的首先制作一段两端为相反旋向螺旋面的螺旋调节段(简称调节段)，另在其两端分别配作与其螺旋面相顺应的螺旋接头(简称接头)，即构成了螺旋钢轨联接器(以下简称联接器)的主体。调节段和接头的形成原理可用文字描述为将一片等腰梯形(或不等腰梯形)样板两底边对应弯成圆筒，中间插入一段周长等于梯形高的圆柱体，然后沿样板的螺旋线(左右旋向各一)切下，即成一段调节段和两段接头。应用中，两段接头分别联接在钢轨的端头，并随钢轨的胀缩作轴向移动，调节段则顺从地作圆周转动，调节变化的接头间距，以保持螺旋面间始终紧密接合。此时，联接器顶面所见的螺旋线只为极小的缝隙，故对车轮踏面来说已无丝毫的不利影响。
本发明只是利用了调节段可以顺从地作圆周转动的特点，以准确地调节钢轨胀缩所造成的接头间距的变化。即通过简单易行的机构和较少的资金投入，便可实现铁路轨线的无缝化。
本发明的具体结构由以下实施例及其附图给出。
图1是本发明中等腰梯形调节段形式的布局原理图(a、b、c);
图2是本发明第一实施例总体结构图;
图3是本发明中不等腰梯形调节段形式的布局原理图(a、b、c);
图4是本发明第二实施例总体结构图;
图5是本发明第一实施例中螺杆组件的结构原理图;
图6是本发明第二实施例中螺杆组件及螺栓组件的结构原理图;
图7是本发明中接头和钢轨对接示意图;
图8是本发明中带过渡段的接头和钢轨对接示意图。
首先说明以上引用了“等腰梯形”及“不等腰梯形”两词，并以此作为本发明中结构形式的区分，这主要是为了理解方面的简明。如前所述作为双向螺旋面的调节段及单向螺旋面的接头，它们的形成原理都和梯形密切关联，它们的圆周面的平面展开图均为梯形。
下面结合图1详细说明本发明中等腰梯形调节段形式的布局原理。
图中以展开图出示，按a、b、c三个动作过程说明;接头A2及接头B3的中心线0°和钢轨的中心线重合;X表示调节段1圆周行程最大值;Y/2表示接头之一轴向行程最大值。
动作过程a为热胀行程极限状态。图中可见调节段1的中心线0°已和接头A2及B3的-90°线重合，继而可能进行的动作是冷缩移动开始。两个轴向箭头分别指示两个接头作轴向移动的方向，转向箭头指示调节段作圆周转动的方向。
动作过程b为胀缩行程中间状态。图中可见调节段1的中心线0°已和接头A2及B3的中心线0°重合，调节段的圆周位置居中，胀缩移动均可进行。双向箭头指示各部件的动作方向。
动作过程C为冷缩行程极限状态。图中可见调节段1的中心线0°已和接头A2及B3的+90°线重合，继而可能进行的动作是热胀移动开始。各箭头指示的方向与动作过程a正相反。
以下说明两个具体问题即调节段圆周行程最大值X的确定和调节段螺旋角ω的确定。
调节段的X数值，如图中所示为梯形高的二分之一，亦即调节段周长的二分之一，为180°。如此确定主要是为了保证两段接头有足够的承压能力。对和钢轨轨头宽度为70毫米的重轨配套的联接器来说，其调节段及接头的直径可定为70毫米(至75毫米)，此时X数值为110毫米。
调节段的螺旋角ω即为等腰梯形顶角的平分角之余角，其度数决定了在X数值一定的条件下，Y所能达到的数值。如以X等于110毫米作条件ω为60°，Y等于127毫米;ω为45°，Y等于220毫米;ω为30°，Y等于381毫米;ω为15°，Y等于660毫米。
下面结合图2详细说明依据本发明提出的第一实施例的总体结构及其工作情况。
图中A表示联接器整体的高度，等于钢轨的高度;B表示联接器底座的宽度，等于钢轨轨底的宽度;C表示联接器调节段及接头的直径，等于钢轨轨头的宽度。
图中可见调节段1、接头A2及B3、托块13、底座A11及B10为联接器的主要部件。调节段位于接头A及B之间，由螺杆A16及B4分别和接头A及B联接，接头A及B的通孔12及9内分别装有钢球17及8，并分别由丝堵18及7顶住;接头A及B分别和底座A及B焊接一体，底座A及B置于通用垫板(图中未示)上，与接头同步作轴向移动，托块位于底座的平面和调节段及接头的半圆面之间，可在底座上作相对的轴向移动，其顶面为半圆形槽，槽的半径和调节段及接头的半径相等，调节段可在槽内作圆周转动，接头可在槽内作轴向移动，托块的主要作用是承托调节段;连接板15及5分别焊接在接头A、B及底座A、B的端部，其作用是用作联接器和钢轨的联接，现场安装时，将钢轨轨腰插入两块连接板之间，将螺栓孔14及6分别和钢轨上的螺栓孔对正，安装螺栓即可。
作为对螺杆A及B的详细说明，需参照图5进行。图5是以螺杆组件为主要内容的俯视图。
图中可见螺杆A16固装于调节段1的内壁(图中虚线所示)，在螺杆的圆周面上设布有两条半圆形螺旋槽26，槽的有效范围为二分之一导程，另在接头A2的圆周面上沿径向所设的通孔内装有钢球17及丝堵18(接头B3亦设图中未示)，钢球作为中间传动体，一半在接头的孔内，一半在与调节段相连的螺杆的槽内，当钢轨带接头作冷缩移动时，便通过钢球拨动螺杆并带着调节段作逆时针方向的圆周转动，致使螺旋面间始终保持紧密接合状态。该图中螺旋槽26为左旋向，而调节段另一端螺杆的螺旋槽(图中未示)则是右旋向，两者的动作是同步的，即经过二分之一导程便带着调节段完成一次180°的圆周行程。所设螺杆组件，实际上只是冷缩移动的需要，而当钢轨带接头作热胀移动时，则不必发挥螺杆组件的作用(尽管是可以做到的)而是由接头的螺旋面直接施力予调节段的螺旋面，令其作圆周转动。此时，螺杆组件仍起着使螺旋面间保持紧密接合的重要作用。
该实施例是依据图1所示形式的布局原理设计，故可参考图1理解该实施例的动态结构。
下面结合图3说明本发明中不等腰梯形调节段形式的布局原理。
图中以展开图出示，按a、b、c三个动作过程说明;接头C19及D20的中心线和钢轨的中心线重合;X表示调节段21及22的圆周行程最大值，Y/2表示接头之一轴向行程最大值;接头C19及D20的展开面为180°，调节段21及22的展开面各为360°(图中未注，可参考图1理解)。
以下是对该形式中梯形的确定及其特点的说明。简单说即是在图1中所示等腰梯形顶角平分线的任一侧加上一个角α(0°～2°或3°)后，切下即成一个新的梯形，为区别等腰梯形而将其称作不等腰梯形。等腰梯形顶角的平分角之余角为调节段的螺旋角ω。另外，图中所见接头和调节段之间亦为螺旋面接触(当角α大于0°时)，其螺旋角等于90°减去角α，但因该螺旋角度数较大，调节的轴向行程数值较小，故先不予算计。该形式的特点主要表现在同图1中所示等腰梯形调节段形式相比，在联接器整体尺寸相同的条件下，该形式的轴向行程可增加一倍。
动作过程a为热胀行程极限状态。图中箭头所示当接头C19及D20作冷缩轴向移动时，调节段21及22即作互为相反方向的圆周转动，且在圆周转动的同时又作轴向移动。
动作过程b为胀缩行程中间状态。图中可见调节段21及22的中心线已和接头C19及D20的中心线重合，圆周位置居中，胀缩移动均可进行，双向箭头指示各部件的动作方向。
动作过程C为冷缩行程极限状态。图中箭头所示当接头C19及D20作热胀轴向移动时，调节段21及22即作互为相反方向的圆周转动，且在圆周转动的同时又作轴向移动。
下面结合图4说明依据本发明提出的第二实施例的总体结构及其工作情况。
图中标符A、B、C的内容与图2第一实施例相同。
图中表明该实施例是在图2第一实施例的基础上采用了不等腰梯形调节段的形式构成，为二级串联组合式。主要部件的变动是由接头C19及D20分别替代第一实施例中的接头A2及B3;比第一实施例增加了一段调节段，减少了一根螺杆(右旋向的)增添了两组螺栓组件。螺栓组件弹簧24及螺杆23置于接头端部所设的通孔25内。图中其余部件的内容与第一实施例相同，故不予赘述。作为对螺杆组件及螺栓组件的详细说明，需参照图6进行。图6是以螺杆组件及螺栓组件为主要内容的俯视图。
图中可见螺杆27固装于调节段22的内壁(见图中虚线所示);在螺杆的圆周面上设布有半圆形螺旋槽28(为单头)，槽的有效范围为一个导程;另在调节段21的内壁所设的径向盲孔内装有钢球17，钢球一半在调节段的盲孔内，一半在螺杆的螺旋槽内。图中另示作用于接头和调节段之间的螺栓组件(图中只示出了左端)对接头C19及调节段21施以弹性的紧密接合。当冷缩移动时，钢轨通过连接板15带动接头C19，再通过弹簧24及螺栓23带动调节段21作轴向移动，调节段21通过钢球17作用于螺杆27的螺旋槽28槽壁，即带动调节段22作逆时针方向的圆周转动;与此同时，接头20也在重复这个联动过程，而传至螺杆27时，则是通过螺旋槽槽壁拨动钢球，即带动调节段21作顺时针方向的圆周转动。
该实施例是依据图3所示形式的布局原理设计，故可参考图3理解该实施例的动态结构。
以上说明的实施例，在应用中其接头要和钢轨作对接，此时，因为两者端面形状的差异而出现了图7中所示的状态即钢轨轨头的两个圆角29及30已超出了接头A2等的圆形端面。补充措施是在接头的端部延续一段过渡段。如图8中所示带过渡段的接头33的基体为截锥体，其小端面的直径和接头A2等的直径相等，其圆锥面的轴向投影面可以遮住轨头的两个圆角29及30。图中31、32、34表示要切去的无用部分(此为样机研制过程，不为生产工艺)。
本发明中，作为圆柱体的调节段及接头和轨顶为平面的钢轨作联接，从形体上看差异确是很大。但从其和车轮踏面的接触来看，差异并不大。尤其是对国内外正推广应用的、称之为磨耗踏面的凹面型车轮来说则是适宜的。另外，尽管是1～2公里安装一个联接器，且其圆柱体顶面的长度不超过车轮一周，但亦要有防止脱轨的安全保证一是在两条轨线上安装的联接器，不要在同一横向位置;二是合理有效地配置护轮轨。
权利要求
1.一种由接头、调节段、螺杆、托块、底座及连接板组成的铁路轨线用钢轨联接器，其特征在于在接头A(2)[C19)]及接头B(3)[D(20)]之间联接有可作圆周转动的螺旋调节段(1)[(21)、(22)]。
2.根据权利要求1所述的联接器，其特征在于螺旋调节段(1)圆周面的平面展开图为等腰梯形;螺旋调节段(21)、(22)圆周面的平面展开图为不等腰梯形。
全文摘要
本发明公开了一种铁路轨线用钢轨联接器。该联接器由接头、螺旋调节段、螺杆、托块、底座及连接板等组成。其特点是当和钢轨联接的接头随钢轨作热胀冷缩的轴向移动时，螺旋调节段即作相应的圆周转动，以调节接头间距的变化。本发明在铁路轨线上钢轨的接头处应用，将使轨线处于长久的无间隙状态，彻底消除轨缝危害。
文档编号E01B11/28GK1076500SQ9210191
公开日1993年9月22日 申请日期1992年3月19日 优先权日1992年3月19日
发明者姜中璋 申请人:姜中璋