一种可减小列车轮缘与曲线钢轨侧磨的滚珠式钢轨

1.本实用新型属于交通运输设备技术领域，具体的说，涉及一种可减小列车轮缘与曲线钢轨侧磨的滚珠式钢轨。


背景技术：

2.近年来，随着我国重载列车的开行以及列车速度的不断提升，铁路钢轨的侧面磨耗程度更加明显，增加了铁路运营的成本。列车轮缘在弯道曲线钢轨行驶会因离心力造成的巨大作用力对钢轨造成极大的破坏，同时列车在弯道处行驶会因降速通行而消耗大量的时间及经济成本。因此，加强改善轨道结构优化设计，改善其运行状态，使列车在弯道处高效率、更加安全的通过应是铁路工程建设中应重点考虑的问题。
3.在中国专利文献中，有学者提出了采用将滚动摩擦代替滑动摩擦的技术方案来减小轮轨之间的摩擦，在发明专利“一种减少轮缘与钢轨之间侧磨的列车轮缘装置”（专利号：cn 107554189 a）中采用环向锥形滚动轴承小轮来减小轮轨的接触摩擦，而该种方案中对钢轨断面破坏程度较大，且对轴承安装的受力要求较高，并不能很好的减小轮轨之间的摩擦。
4.因此，有必要提供一种破坏小，效率高，安全性能较好的可减小列车轮缘与曲线钢轨侧磨的滚珠式钢轨，提高列车在弯道处的运行效率、延长钢轨的使用寿命。


技术实现要素：

5.为了克服背景技术中存在的列车轮缘在弯道曲线钢轨行驶会因离心力造成的巨大作用力对钢轨造成极大的破坏，同时列车在弯道处行驶会因降速通行而消耗大量的时间及经济成本，现有的技术无法有效的解决列车轮缘在弯道曲线处的磨损的问题，本实用新型提供了一种可减小列车轮缘与曲线钢轨侧磨的滚珠式钢轨，破坏小，效率高，安全性能较好，提高了列车在弯道处的运行效率，延长了钢轨的使用寿命。
6.为实现上述目的，本实用新型是通过如下技术方案实现的：
7.本实用新型提供了一种可减小列车轮缘与曲线钢轨侧磨的滚珠式钢轨，包括曲线钢轨1、液压弹簧滚珠排组件4、滚珠固定框5；所述的曲线钢轨1匹配列车车轮2固定在轨枕上，与列车车轮2接触的一侧均匀间隔设置有轨道腔3，液压弹簧滚珠排组件4通过滚珠固定框5安装在轨道腔3内，与列车车轮2轮缘接触。
8.所述的液压弹簧滚珠排组件4包括高强度弹簧401、滚珠402、弧形活塞403，弧形活塞403的两端设计为圆环式，中间设计为凹形球面，滚珠402嵌装于弧形活塞403一端圆环内，高强度弹簧401套设在弧形活塞403的另一端。
9.所述的滚珠固定框5包括矩形槽条501和密合盖板502，矩形槽条501尺寸匹配轨道腔3，矩形槽条501上开设有与液压弹簧滚珠排组件4匹配的安装槽，密合盖板502上设置有与安装槽对应的圆形口，液压弹簧滚珠排组件4安装在安装槽内，密合盖板502通过固定钉安装在矩形槽条501安装槽一侧，圆形口与滚珠402对应并且直径小于滚珠402直径。
10.作为优选，所述的滚珠402采用万向滚珠。
11.作为优选，所述的滚珠固定框5两端设置卡扣装置，轨道腔3的两端设有卡槽，滚珠固定框5通过卡扣装置与卡槽的配合固定在轨道腔3内。
12.作为优选，所述的卡扣装置与卡槽的连接处安装有弹簧片。
13.本实用新型的有益效果：
14.本实用新型采用液压弹簧滚珠排组件将列车转弯时与曲线钢轨之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，减小了列车的摩擦力，提高了列车在弯道处的运行效率，延长了钢轨的使用寿命；液压弹簧滚珠排组件采用滚珠固定框进行安装，且液压弹簧滚珠排组件为组装设计，在滚珠受损时，仅需替换下单个滚珠或对应组的滚珠固定框或添加润滑油，无需更换铁轨，大大降低了维修的费用，提高了铁轨的使用寿命；采用液压式缓冲滚珠组装设计，对列车车轮与曲线钢轨接触时的缓冲效能好，能减少轮轨的振动与噪声，提高列车弯道运行的安全性和舒适性。
附图说明
15.图1是本实用新型的安装结构示意图；
16.图2是本实用新型的结构示意图；
17.图3是本实用新型液压弹簧滚珠排组件的结构示意图；
18.图4是本实用新型液压弹簧滚珠排组件和滚珠固定框的连接结构示意图；
19.图5是本实用新型密合盖板的结构示意图。
20.图中，1-曲线钢轨、2-列车车轮、3-轨道腔、4-液压弹簧滚珠排组件、5-滚珠固定框、401-高强度弹簧、402-滚珠、403-弧形活塞、501-矩形槽条、502-密合盖板。
具体实施方式
21.为了使本实用新型的目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面将结合附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的说明，以方便技术人员理解。
22.如图1-5所示，所述的可减小列车轮缘与曲线钢轨侧磨的滚珠式钢轨包括曲线钢轨1、液压弹簧滚珠排组件4、滚珠固定框5；所述的曲线钢轨1匹配列车车轮2固定在轨枕上，与列车车轮2接触的一侧均匀间隔设置有轨道腔3，轨道腔3的长、宽、高根据现有曲线钢轨1的不同尺寸进行设计，轨道腔3间距采用500mm，液压弹簧滚珠排组件4通过滚珠固定框5安装在轨道腔3内，与列车车轮2轮缘接触。
23.所述的液压弹簧滚珠排组件4包括高强度弹簧401、滚珠402、弧形活塞403，弧形活塞403的两端设计为圆环式，中间设计为凹形球面，滚珠402嵌装于弧形活塞403一端圆环内，高强度弹簧401套设在弧形活塞403的另一端，滚珠402采用高强度、低合金的gcr15钢材结构，根据现有曲线钢轨1的不同尺寸来进行滚珠402的安装设计，且保证滚珠402能刚好与列车车轮2轮缘接触，滚珠402和高强度弹簧401的直径设计相同，弧形活塞403的直径略大，滚珠402采用万向滚珠间隔安装设计，保证液压弹簧滚珠排组件4的滚动性能良好。
24.所述的滚珠固定框5采用高强度钢材设计，包括矩形槽条501和密合盖板502，矩形槽条501尺寸匹配轨道腔3，保证矩形槽条501刚好安装在轨道腔3内，矩形槽条501上开设有与液压弹簧滚珠排组件4匹配的安装槽，安装槽间距15mm，密合盖板502上设置有与安装槽
对应的圆形口，液压弹簧滚珠排组件4安装在安装槽内，密合盖板502通过固定钉安装在矩形槽条501安装槽一侧，圆形口与滚珠402对应并且直径小于滚珠402直径，保证液压弹簧滚珠排组件4安装的稳定性，滚珠402凸起外侧与列车车轮2轮缘接触。
25.所述的滚珠固定框5两端设置卡扣装置，轨道腔3的两端设有卡槽，滚珠固定框5通过卡扣装置与卡槽的配合固定在轨道腔3内，卡扣装置与卡槽的连接处安装有弹簧片，弹簧片能使卡扣装置与卡槽牢固连接，并能起到防振、减小噪音的效果。
26.本实用新型的工作过程：
27.导向力和冲击角是决定曲线钢轨1侧面磨耗大小的两个主要因素，即导向力和冲击角的乘积作为评价曲线钢轨1侧面磨耗特性的指标，列车在本装置上通行时，由于列车车轮2还受到滚珠402对其的弹力，进而列车在撞击曲线钢轨1的瞬间，滚珠402的旋转可以迅速带动列车入射角度减少，从而减少两者之间的压力，使得导向力与冲击角的乘积更小，进而使得本装置的曲线钢轨1的侧向磨耗程度更小；液压弹簧滚珠排组件4对列车的弹力减少，可以缓冲列车的速度，同时列车的纵向作用力变成了滚动摩擦力，阻力变小使得列车的碰撞时间变短，避免列车车轮2与曲线钢轨1发生二次磨损。
28.本实用新型具体的是在曲线钢轨1上设每500mm为单独的一段轨道腔3，液压弹簧滚珠排组件4通过滚珠固定框5安装在轨道腔3内，该滚珠固定框5设计在列车弯道处，在进行维修时可以直接将单个滚珠402取下或取下对应液压弹簧滚珠排组件4即可进行更换维护。液压式滚珠排组件4只在钢轨的弯道处集成设计，这样在保证功能实现的情况下做到造价最低，且 ggr15 万向滚珠 401 材料价格低，刚度、强度耐用。
29.本实用新型采用液压弹簧滚珠排组件4将列车转弯时与曲线钢轨1之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，减小了列车的摩擦力，提高了列车在弯道处的运行效率，延长了钢轨的使用寿命；液压弹簧滚珠排组件4采用滚珠固定框5进行安装，且液压弹簧滚珠排组件4为组装设计，在滚珠402受损时，仅需替换下单个滚珠402或对应组的滚珠固定框5或添加润滑油，无需更换铁轨，大大降低了维修的费用，提高了铁轨的使用寿命；采用液压式缓冲滚珠组装设计，对列车车轮2与曲线钢轨1接触时的缓冲效能好，能减少轮轨的振动与噪声，提高列车弯道运行的安全性和舒适性。
30.最后说明的是，以上优选实施例仅用于说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本实用新型进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本实用新型权利要求书所限定的范围。