一种新型带内封闭式燕尾槽的复合导电轨及其制作方法与流程

本发明涉及一种新型带内封闭式燕尾槽的复合导电轨及其制作方法，属于城市轨道交通技术领域。

背景技术：

针对城市轨道交通拥堵问题，跨座式单轨系统和磁悬浮系统作为新型的交通轨道产品，已在全球得到广泛的应用。通过多年的研究实验，目前跨座式单轨系统和磁悬浮系统所使用的供电轨道主要采用钢铝复合轨。

钢铝复合轨常见的类型分为两种，工字轨和c型轨。其中工字轨是应用最多且技术最成熟的一种轨型，既能承载较大物流，又有较为美观的外形。但是，传统的工字型钢铝复合导电轨在满足载流量的前提下，无法满足侧接触和完全包裹于车体内的安装形式。c型钢铝复合轨结合面为多重凹凸式结构，钢铝材料之间的结合表面积大、结合密贴、结合力大、导电性能好。但是，c型钢铝复合轨其缺点是钢带的结构复杂，只能是挤制状态，其微观组织、力学性能、耐磨性能等不如轧制状态的好；此外，c型轨通过卡扣方式与绝缘支撑装置安装，安装方式不易操作，安装后轨体热胀冷缩时轨体滑动时与绝缘支撑装置会有卡滞现象，相关配套产品的安装也较复杂。

技术实现要素：

为了解决上述存在的问题，本发明公开了一种新型带内封闭式燕尾槽的复合导电轨及其制作方法，其具体技术方案如下：

一种新型带内封闭式燕尾槽的复合导电轨，包括铝轨本体和不锈钢钢带，所述铝轨本体的径向截面呈“工”字形，所述不锈钢钢带的径向截面呈“c”字形，所述铝轨本体的的顶面为电刷面，不锈钢钢带无间隙地复合在铝轨本体的电刷面的表面，

“工”字形的铝轨本体的顶部为顶架，下部为底座，所述铝轨本体的底座内设置有封闭式的燕尾槽，所述燕尾槽轴向贯穿铝轨本体，所述燕尾槽的径向截面中间向上拱起。

所述燕尾槽的内部边沿和与其平行的铝轨外部边沿的距离不小于8mm。

所述铝轨本体的顶架的两侧沿其轴向对称设置有安装槽，所述安装槽的开口竖直向上，所述安装槽的外侧为包边，安装槽的槽宽宽于不锈钢钢带的厚度，所述不锈钢钢带的两端插入对应的安装槽中，所述包边紧贴包围在不锈钢钢带的表面。

所述铝轨本体的顶架和底座之间为轨腰，轨腰的上侧端面和下侧端面与不锈钢钢带的顶部表面角度均大于7°。

所述燕尾槽内轴向贯穿设置两根氟塑套管，一根氟塑套管内贯穿安装电阻丝，另一根氟塑套管内注入冷却液。

所述不锈钢钢带的两侧对称加工有模数化通孔，模数化通孔的中心位置加工有压痕印。

所述模数化通孔的径向截面的上半部为半椭圆形，下半部为半圆形；所述铝轨本体的包边挤压到不锈钢钢带的模数化通孔中，挤入的包边的下半部与模数化通孔的下半部的接触面为圆管状的半圆弧面，该圆管状的半圆弧面的顶部平面与不锈钢钢带顶部表面之间的夹角至少为0°；所述挤入的包边的上半部与模数化通孔的上半部的接触面为圆锥状的半圆弧面，该圆锥状的半圆弧面的底部平面与不锈钢钢带顶部表面之间的夹角至多为0°，至少为-90°。

所述铝轨本体开设有4条安装基准槽，其中两个对称分布于轨腰的中部，另一个分布在铝轨本体的底座下表面中位线上，最后一个分布在铝轨本体的底座的一侧表面。

所述包边的外侧表面被铆接设备铆压形成若干个凹孔，凹孔的数量及位置与不锈钢钢带的通孔的数量及位置一致，使铝轨本体和不锈钢钢带完全铆接。

带内封闭式燕尾槽的复合导电轨的制作方法，包括以下步骤：

（1）将不锈钢钢带的轴向两侧钻加工模数化通孔，而后对不锈钢钢带进行滚压成型，使得不锈钢钢带的径向截面呈“c”形，在滚压成型过程中，模数化通孔的下半部仍为半圆柱形，模数化通孔的上半部则被拉伸成截面为半椭圆的锥形面；

（2）将不锈钢钢带的两侧嵌入到铝轨本体上端面两侧的安装槽中；

（3）铝轨本体和不锈钢钢带通过三个方向的压辊彼此之间强力压紧，即上侧压辊强力挤压作用于集电靴接触不锈钢钢带面上，同时下侧压辊托举铝轨本体，使得不锈钢钢带和铝轨本体无间隙的紧密贴合，侧向压辊强力挤压作用于铝轨本体两侧竖直边上使得铝轨本体两侧原竖直的包边紧密贴合在不锈钢钢带的外弧面上；

（4）传感器识别压痕印位置确认模数化通孔的位置，对应于模数化通孔的位置处铝轨包边面上被铆接设备铆压形成凹孔，凹孔的数量及位置与不锈钢钢带上通孔的数量及位置一致，铝轨本体通过铆接设备挤压铆入不锈钢钢带，挤入的材料下半部与通孔下半部的接触面为圆管状的半圆弧面，所述圆管状的半圆弧面的的顶部平面与不锈钢带顶部表面之间的夹角α至少为7°；所述挤入的材料上半部与通孔上半部的接触面为圆锥状的半圆弧面，所述圆锥状的半圆弧面的底部平面与不锈钢钢带顶部表面之间的夹角β至多为0°，至少为-90°，挤压后铝轨本体的材料的嵌入模数化通孔，形成一个倒钩结构，铝轨本体与不锈钢钢带钩紧，防止不锈钢钢带的松动，经过外部三个方向的持续压紧后，将铝轨本体和不锈钢钢带完全铆接，最终使二者的复合界面为无间隙结合；

（5）在铝轨本体的两侧开设用于安装过程中判断和校对铝轨本体的安装方向及位置的安装基准槽；

（6）在铝轨本体的底座中轴向贯穿开设燕尾槽，并在燕尾槽中贯穿布置两根氟塑套管，在其中一个氟塑套管中贯穿安装电阻丝，在另一根氟塑套管内注入冷却液。

本发明的有益效果是：

本发明用于跨座式单轨和磁悬浮供电系统，其有益效果是：①能适应小曲率的安装要求；②满足侧向安装和安装整体高度适应侧向授电且授电装置整体包裹于车体内；③解决c型轨安装后热胀冷缩不顺滑的问题；④通过改进不锈钢钢带通孔设计，从而与铝轨的配合更加紧密，提高稳定性；⑤改进钢铝复合轨轨型，改善其受机械应力的强度，同时增加加热和冷却功能，以适应各类特殊的季候条件下使用。

本发明改进了钢铝复合轨轨型，改善其受机械应力的强度，同时增加加热和冷却功能；其增加的燕尾槽设计在保证整轨高度及截面积满足要求的同时，使其铝的截面积减小10%以上，降低了生产成本；其轨腰面的整体角度至少为＞14°，鱼尾连接板等部件与复合轨本体接触时受到合理的接触应力，同时连接部件滑动时有较好的滑动系数；同时改进后的不锈钢钢带通孔加工工艺，复合后可与铝轨的配合更加紧密，进一步提高了稳定性。

附图说明

图1为本发明复合前的径向截面示意图；

图2为燕尾槽的径向截面示意图；

图3为本发明复合完成后的径向截面示意图；

其中：1是铝轨本体，2是不锈钢钢带，3是包边，4是凹孔，5是数模化通孔，6是安装槽，7是安装基准槽，8是燕尾槽，9是电阻丝，10是冷却液；

角α：圆管状的半圆弧面的顶部平面与不锈钢钢带顶部表面之间的夹角；

角β：圆锥状的半圆弧面的底部平面与不锈钢钢带顶部表面之间的夹角。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明。应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

图1为本发明复合前的径向截面示意图，图3为本发明复合完成后的径向截面示意图，结合附图可见，本带内封闭式燕尾槽8的复合导电轨，包括铝轨本体1和不锈钢钢带2，所述铝轨本体1的径向截面呈“工”字形，所述不锈钢钢带2的径向截面呈“c”字形，所述铝轨本体1的的顶面为电刷面，不锈钢钢带2无间隙地复合在铝轨本体1的电刷面的表面。

“工”字形的铝轨本体1的顶部为顶架，下部为底座，所述铝轨本体1的底座内设置有封闭式的燕尾槽8，所述燕尾槽8轴向贯穿铝轨本体1，所述燕尾槽8的径向截面中间向上拱起。同时整个燕尾槽8的槽口呈“拱形”，以保证轨底部的两上侧端面能够承受较强的机械应力作用。

所述燕尾槽8的内部边沿和与其平行的铝轨外部边沿的距离不小于8mm。以确保其结构的稳定性、牢固性。

所述铝轨本体1的顶架的两侧沿其轴向对称设置有安装槽6，所述安装槽6的开口竖直向上，所述安装槽6的外侧为包边3，安装槽6的槽宽宽于不锈钢钢带2的厚度，方便不锈钢钢带2插入，所述不锈钢钢带2的两端插入对应的安装槽6中，所述包边3紧贴包围在不锈钢钢带2的表面。

所述铝轨本体1的顶架和底座之间为轨腰，轨腰的上侧端面和下侧端面与不锈钢钢带2的顶部表面角度均大于7°。以保证鱼尾连接板等部件与复合轨本体接触时受到合理的接触应力，同时连接部件滑动时有较好的滑动系数。保证配套部件的设计及安装。

图2为燕尾槽的径向截面示意图，结合附图可见，所述燕尾槽8内轴向贯穿设置两根氟塑套管，一根氟塑套管内贯穿安装电阻丝9，另一根氟塑套管内注入冷却液10。电阻丝9通电后对钢铝复合导电轨进行加热，可以起到除冰加热作用；在制造焊接过程中，铝型材容易受热变软，刚性变差，注入冷却液10后可解决这一问题，保证了铝轨正常的弹性模量以及抗弯矩力。

所述不锈钢钢带2的两侧对称加工有模数化通孔5，模数化通孔5的中心位置加工有压痕印。此压痕印用于铆接时确认不锈钢钢带2通孔的位置。压痕印可以确保在自动化复合时传感器识别模数化通孔5的位置，从而实现自动化锚结生产。

所述模数化通孔5的径向截面的上半部为半椭圆形，下半部为半圆形；所述铝轨本体1的包边3挤压到不锈钢钢带2的模数化通孔5中，挤入的包边3的下半部与模数化通孔5的下半部的接触面为圆管状的半圆弧面，该圆管状的半圆弧面的顶部平面与不锈钢钢带2顶部表面之间的夹角至少为0°；所述挤入的包边3的上半部与模数化通孔5的上半部的接触面为圆锥状的半圆弧面，该圆锥状的半圆弧面的底部平面与不锈钢钢带2顶部表面之间的夹角至多为0°，至少为-90°。这样通过挤压后铝轨本体1材料的嵌入，形成一个倒钩结构，可以实现钢带的钩紧，防止钢带的松动，进一步保证了其稳定性。

所述铝轨本体1开设有4条安装基准槽7，其中两个对称分布于轨腰的中部，另一个分布在铝轨本体1的底座下表面中位线上，最后一个分布在铝轨本体1的底座的一侧表面。轨腰的中部和铝轨本体1的底座下表面中位线上的安装基准槽7用于安装过程中进行尺寸和位置校准，铝轨本体1的底座的一侧表面的安装基准槽7用于判断和校对复合轨的安装方向。

所述包边3的外侧表面被铆接设备铆压形成若干个凹孔4，凹孔4的数量及位置与不锈钢钢带2的通孔的数量及位置一致，使铝轨本体1和不锈钢钢带2完全铆接。

带内封闭式燕尾槽的复合导电轨的制作方法，包括以下步骤：

（1）将不锈钢钢带的轴向两侧钻加工模数化通孔，而后对不锈钢钢带进行滚压成型，使得不锈钢钢带的径向截面呈“c”形，在滚压成型过程中，模数化通孔的下半部仍为半圆柱形，模数化通孔的上半部则被拉伸成截面为半椭圆的锥形面；

（2）将不锈钢钢带的两侧嵌入到铝轨本体上端面两侧的安装槽中；

（3）铝轨本体和不锈钢钢带通过三个方向的压辊彼此之间强力压紧，即上侧压辊强力挤压作用于集电靴接触不锈钢钢带面上，同时下侧压辊托举铝轨本体，使得不锈钢钢带和铝轨本体无间隙的紧密贴合，侧向压辊强力挤压作用于铝轨本体两侧竖直边上使得铝轨本体两侧原竖直的包边紧密贴合在不锈钢钢带的外弧面上；

（4）传感器识别压痕印位置确认模数化通孔的位置，对应于模数化通孔的位置处铝轨包边面上被铆接设备铆压形成凹孔，凹孔的数量及位置与不锈钢钢带上通孔的数量及位置一致，铝轨本体通过铆接设备挤压铆入不锈钢钢带，挤入的材料下半部与通孔下半部的接触面为圆管状的半圆弧面，所述圆管状的半圆弧面的的顶部平面与不锈钢带顶部表面之间的夹角α至少为7°；所述挤入的材料上半部与通孔上半部的接触面为圆锥状的半圆弧面，所述圆锥状的半圆弧面的底部平面与不锈钢钢带顶部表面之间的夹角β至多为0°，至少为-90°，挤压后铝轨本体的材料的嵌入模数化通孔，形成一个倒钩结构，铝轨本体与不锈钢钢带钩紧，防止不锈钢钢带的松动，经过外部三个方向的持续压紧后，将铝轨本体和不锈钢钢带完全铆接，最终使二者的复合界面为无间隙结合；

（5）在铝轨本体的两侧开设用于安装过程中判断和校对铝轨本体的安装方向及位置的安装基准槽；

（6）在铝轨本体的底座中轴向贯穿开设燕尾槽，并在燕尾槽中贯穿布置两根氟塑套管，在其中一个氟塑套管中贯穿安装电阻丝，在另一根氟塑套管内注入冷却液。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。