专利名称：榫卯钢轨的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种钢轨，尤其是一种榫卯钢轨，这种钢轨一节的凸端与另 一节的凹端插接；可以焊接成保持焊接处平滑的无缝钢轨，或者连接成与车轮不 间断接触的有缝钢轨。 宵豕狡不
目前，现有钢轨的端面是钢轨的横断面。邻接的这种钢轨用铝热法等方法焊 接成的无缝钢轨，焊接处单独承受车轮的碾压和磨擦，而焊料与钢轨的材质不同， 会造成焊接处不能保持平滑；邻接的这种钢轨用夹钣和螺栓连接成的有缝钢轨， 与车轮间断接触，车轮运行时与伸縮缝前面的钢轨头部猛烈撞击，损毁钢轨和车
轮(互联网上报道60%以上钢轨破损发生在接头处，其修理费用占养护费用的 70%)、车辆减速、撞击的咣当咣当的噪声(接近100分贝)严重烦扰乘务人员 和乘客以及铁路沿线居民。 发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是为了克服无缝钢轨的焊接处不能保持平 滑，以及为了克服有缝钢轨与车轮间,触，发生与车轮撞击，本实用新型提供 一种榫卯钢轨，这种钢轨用铝热法焊接成的无缝钢轨的焊接处的顶面保持平滑； 这种钢轨用夹板和螺栓连接成的有缝钢轨，与车轮不间断接触，不发生与车轮撞 击，不致损毁钢轨和车轮，车辆在其上运行与在无缝钢轨上运行一样平稳、静音、 迅速。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是每节钢轨的每个端面上的 点，各在一个直三棱柱的夹最大二面角的两个侧面上，这个直三棱柱的横断面是 以钢轨底部侧面间的垂直线段为底边，以不大于108°且不小于90。角为顶角的 等腰三角形； 一节榫卯钢轨中， 一个凸端和一个凹端；邻接的榫卯钢轨中， 一节 的凸端与另一节的凹端插接；榫卯钢轨用铝热法等方法焊接成的无缝钢轨的焊接 处，与钢轨头部的上面共同承受车轮的碾压和磨擦；榫卯钢轨用夹钣和螺栓连接成的有缝钢轨，与车轮不间断接触。
本实用新型的有益效果是榫卯钢轨焊接成的无缝钢轨，与现有无缝钢轨比 较，焊接所用工料相同，好在焊接处与钢轨头部的上面共同承受车轮的碾压和磨 擦，焊接处能保持平滑；榫卯钢轨用夹板和螺栓连接成的有缝钢轨，与车轮不间 断接触，不发生与车轮的撞击，不致损毁钢轨和车轮，车辆在其上运行与在无缝 钢轨上运行一样平稳、静音、迅速；采用榫卯钢轨附合尽快大规模发展运量大、 运费低、快速、舒适、节能、减排、少占地面、强抗天灾的轨道交通的需要。以下结合附图和实施例(51.514kg/m重轨)对本实用新型进一歩说明。
图1是榫卯钢轨连接段的直观图。
图2和图3分别是榫卯钢轨凹端的二视图的主视图和俯视图。
图4是榫卯钢轨连接段的俯视图。
图5是榫卯钢轨端面二面角的平面角的选取分析图。
图中，榫卯钢轨各部分名称1、底，2、腰，3、头，4、凸端，5、轴向间 隙，6、凹端，7、与车轮接触面，8、螺栓孔。
具体实施方式
在图2和图3中，榫卯钢轨凹端(6)上的点(点D、 H、 C4、 A2、 F、 E、 B2、 G等)在以钢轨底部侧面间的垂直线段(DE)为底边，以90°角(ZDHE) 为顶角的等腰三角形为横断面的直三棱柱的夹最大二面角的两个侧面上(点D、 H、 C4、 A2、 F等在侧面A2C4H上；点JB、 H、 C4、 B2、 G等在侧面B2C4H上)。
在图4中，邻接的榫卯钢轨中， 一节的凸端(4)与另一节的凹端(6)插接， 设与车轮接触面(7)的宽A4Bfb，轴向间隙(5) C3C4=S， z:A!C3Bf90。， A,B,、 A2B2、 A3B3、 A4B4是榫卯钢轨连接段与车轮在不同时刻的接触线的位置， 这些接触线的长度-A,B产b;
A'2B'2=A2B2- (A2A'2+B2'B2) = A2Br2 B'2B产A2B2-2B!Bf A2B2-2C3C4=b-2 S ; A3A'3+ B'3B3= A3B3 - A'3 B，3= A3B3 - 2B'3C3= A3B3-2C3C4= b-2 S ; A4B4=b。
榫卯钢轨连接处与车轮在不同时刻的接触线长度变化情况是 从A,B,至A2B2,由b减小至(b-2 S );从A2B2至A3B3都是(b-2 S ); 从A3B3至A4B4，由(b-2S)增大至b。 b=50，最大值5=18，代入上式得榫卯钢轨连接段与车轮的接触线长度的最小值 为(b-2S ) =50-2X18=14 (腿)。
——即得本实用新型榫卯钢轨连接段与车轮不间断接触。
矩形QBiB2C2的面积二BiB2XdB！ 、
平行四边形C3B!B2C4的面积zBiB2XC4B4 ^
CiBi= C^B斗 乂
矩形d仏B2C2的面积与平行四边形C3BiB2C4的面积相等。 ——由此推得以平行四边形C3BiB2C4为横断面的间隙的容积与以矩形 dB^2C2为横断面的间隙的容积相等；进一步可以推得与现有无缝钢轨比较，在轴 向间隙相等的情况下，焊接的工料相等；好在本实用新型焊接处与钢轨共同承受车轮
的碾压和磨擦，因而能保持焊接处平滑。
在图5中，设榫卯钢轨的凸端面二面角的平面角的顶点C3在A2B2上，这时，A3B3
与八2B2重合，点C3与C2重合。
在RtAdC3B!中，设ZdC3B,二e则 、
ctg e《!C3/c晶
dQrBiB2《3C4-S:18
dB尸b/2:25 乂
—ctg9 =18/25=0.72
0ueetg0.72査二角函数^^ e =54<> (取不足近似值，精确到1° )
===^ ZAiC3B尸108。
——即得本实用新型榫卯钢轨端面二面角的平面角的最大值为108° 。 为了使车轮与榫卯钢轨连接段不间断接触，又不使榫卯钢轨的端部太尖锐，优选
本实用新型榫卯钢轨端面二面角的平面角为90。角。
每节榫卯钢轨两头腰(2)部各有三个螺栓孔(8)，以便榫卯钢轨不但可以釆用
铝热法等方法焊接成无缝钢轨，也可以采用夹钣和螺栓连接成与车轮不间断接触的有
缝钢轨。——前者的连接的质量更好，后者的连接的技术要求较低、工料费用较低、
工期较短。
权利要求一种榫卯钢轨，其特征是每节钢轨的每个端面上的点，各在一个直三棱柱的夹最大二面角的两个侧面上，这个直三棱柱的横断面是以钢轨底部侧面间的垂直线段为底边，以不大于108°且不小于90°角为顶角的等腰三角形；一节榫卯钢轨中，一个凸端和一个凹端；邻接的榫卯钢轨中，一节的凸端与另一节的凹端插接；榫卯钢轨用铝热法焊接成的无缝钢轨的焊接处，与钢轨头部的上面共同承受车轮的碾压和磨擦；榫卯钢轨用夹板和螺栓连接成的有缝钢轨，与车轮不间断接触。
专利摘要一种榫卯钢轨，每节钢轨的每个端面上的点，各在一个直三棱柱的夹最大二面角的两个侧面上，这个直三棱柱的横断面是以钢轨底部侧面间的垂直线段为底边，以不大于108°且不小于90°角为顶角的等腰三角形；一节榫卯钢轨中，一个凸端和一个凹端；邻接的榫卯钢轨中，一节的凸端与另一节的凹端插接；榫卯钢轨用铝热法等方法焊接成的无缝钢轨的焊接处，与钢轨头部的上面共同承受车轮的碾压和磨擦，保持平滑；榫卯钢轨用夹板和螺栓连接成的有缝钢轨，与车轮不间断接触，车辆在其上运行与在无缝钢轨上运行一样平稳、静音、迅速；采用榫卯钢轨，符合大规模发展运量大、运费低、快速、舒适、节能、减排、少占地面、强抗天灾的轨道交通的需要。
文档编号E01B11/26GK201258443SQ20082002371
公开日2009年6月17日 申请日期2008年6月2日 优先权日2008年6月2日
发明者纵超前 申请人:纵超前