专利名称：梯形钢轨联接器的制作方法
技术领域：
本发明方案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钢轨联接器(即鱼尾板组件)在安装时，为适应钢轨热胀冷缩所引起的长度变化，而必须在两根钢轨的接头处，留出适当间隙，称作轨缝。当列车车轮接触轨缝处，车轮和钢轨便会强烈冲击，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，影响了使用寿命。资料提供养护一条铁路，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。故轨缝成为铁路上的一害。近年来，推广应用的无缝轨线，初步解决了轨缝危害，但因为要使用125米或250米的长钢轨，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。故此可见其资金投入要大量增加，施工难度和施工量亦是很大。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。
本发明方案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，以彻底有效地解决轨缝所带来的危害。
本发明方案的目的是这样实现的(为方便理解，首先从构思的基本形式说起)在要连接的两根钢轨的接头处，留出一定间距(称作接头间距)，在接头间距内，沿其走向安置一个可作横向移动的梯形调节块(简称调节块)，再将钢轨的端部切成和调节块的腰面相顺应的斜端面，即构成了梯形钢轨联接器(以下简称联接器)的主体。当钢轨热胀时，接头间距逐渐缩小，此时，膨胀力作用于斜端面间，驱使调节块作朝下底方向的移动，腾出的空间便容纳了钢轨的增长部分;当钢轨冷缩时，接头间距逐渐增大，斜端面间趋向分离，将出现大的间隙，此时，由板弹簧或带斜向矩形槽的联动体驱使调节块作朝上底方向的移动，使斜端面间始终紧密贴合，以保持对车轮踏面来说无丝毫不利影响的极小缝隙。至此，需要说明在对上述基本形式的实施时，对钢轨端部的斜切是在钢轨出厂前完成，对钢轨斜切后，将形成一个脱离了轨腰支撑的三角体，削弱了钢轨的承压能力，故需在轨头的下面和轨底的上面之间焊接一块加固的支撑体。可见，基本形式的所谓联接器，其独立的主体部件只是调节块本身，结构是简单的。但是，应该看到在实际应用时，尤其是在对已铺成轨线的应用中，在现场对整根钢轨的特定加工是不易进行的，故此，可将上述两根钢轨上已经斜切的接头部分，分别作为独立的一段带在联接器上，此即本发明方案中将主要说明的实施例。
本发明方案只是利用了调节块可以伺从地作横向移动的特点，准确地调节了钢轨热胀冷缩所造成的接头间距的变化。即通过简单易行的机构、较少的资金投入，便可实现铁路轨线的无缝化。实际应用时，为便于养护，可将若干联接器多级串联组合。如对25米长的钢轨，可以每隔10根或20根安装一组联接器，钢轨间的其余接头处仍用鱼尾板作不留间隙的连接，亦可以焊接。如在已铺成的无缝轨线中应用，则可以省去大量弹性扣件和防爬器，并极大地减少了养护的工作量。
本发明方案的具体结构由以下实施例及其附图给出(分别按等腰梯形和不等腰梯形两种形式的调节块进行说明)。
图1是本发明方案中等腰梯形调节块形式的布局原理图(a、b、c);
图2是本发明方案第一实施例总体结构图;
图3是本发明方案第一实施例中联动体的结构原理图;
图4是本发明方案第二实施例总体结构图;
图5是本发明方案第三实施例总体结构图;
图6是本发明方案中不等腰梯形调节块形式的布局原理图(a、b、c);
图7是本发明方案第四实施例总体结构图;
图8是本发明方案第五实施例总体结构图;
图9是本发明方案第六实施例总体结构图;
图10是本发明方案中等腰梯形调节块形式的三级组合布局原理图;
图11是本发明方案中不等腰梯形调节块形式的四级组合布局原理图。
下面结合图1详细说明本发明方案中等腰梯形调节块形式的布局原理。
图中按a、b、c三个动作过程说明;以顶面的俯视图出示。
动作过程a为热胀极限状态。图中可见，调节块1的下底边已和接头A2、接头B3的短的宽边取直，继而，可能进行的动作是冷缩移动开始。两个走向箭头分别指示两个接头作走向移动的方向。图中x表示调节块横向行程最大值y/2表示接头之一走向行程最大值。
动作过程b为胀缩中间状态。图中可见调节块1的横向位置居中，胀缩移动均可进行。双向箭头指示各部件移动方向。
动作过程c为冷缩极限状态。图中可见调节块1的上底边已和接头A2、接头A3的长的宽边取直。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块横向行程最大值x的确定和调节块顶角度数的确定。
调节块的x数值系指接头的宽度和调节块的高(指梯形中高的概念)之差的数值。调节块的高的尺寸要小于接头的宽的尺寸，是保证其作横向移动时，底边不超过接头的宽边，即不影响车轮轮缘正常滚动的必要条件。从钢轨轨面要具备承受大的压力所需的宽度、厚度和几何形状考虑，以钢轨轨面宽边的圆角的数值作为参考依据是可行的。如对圆角R为13毫米的重轨来说，调节块的x数值则不应大于13毫米，x数值小些为好(已实施的样机中，是采用不大于6毫米的数值)。至于调节块的承压能力，则是通过增加其腰部的厚度予以保证(待见后文各实施例)。
调节块顶角的角度决定了在x数值相等的条件下，最大走向行程y所能达到的数值。如以x等于6毫米为条件则顶角等于90°时，y则等于12毫米;而顶角等于120°时。y则等于21毫米。所以顶角一般不要小于90°，但也不宜大于120°。小于90°时，走向行程过小;大于120°时，调节块及接头上将出现角度很小的三角块，会影响联接器的承压能力，联接器的整体尺寸也将增大。
下面结合图2详细说明依据本发明方案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表示联接器顶面及腰部的宽度，等于钢轨轨头的宽度;nc表示联接器的内侧，即轨线的内侧。
图中可见调节块1、接头A2、接头B3、底座9为联接器的主体部件。调节块的底(不是梯形中底的概念)面上固装有上口联动体8，置于底座9的矩形槽内，可作横向移动;上口联动体的外侧面设矩形槽11，内置板弹簧10。两个接头的底面上分别固装有下口联动体B7及下口联动体A14(参见图3)，亦置于底座9的矩形槽内，可作走向移动;下口联动体的内侧面设矩形槽6，供起定位作用的滑块5作滑道，滑块5装于底座的槽壁上。
综上所述上口联动体8实际上为调节块1的组成部分;下口联动体A14及下口联动体B7实际上分别为接头A2及接头B3的组成部分。对各联动体的进一步说明需要参照图3进行。图3是以各联动体为主要内容的俯视图。图中可见上口联动体8和调节块1的形状是相同的，只是在调节块的两腰侧各多出一平行四边形(见图中虚线所示)，其正面沿腰边方向设向上开口的斜向矩形槽。下口联动体A14及下口联动B7分别和接头A2及接头B3的形状相同。其背面和上口联动体的相应处，设向下开口的斜向矩形槽。两面槽的位置是错开的，凸凹扣合在一起，可以沿调节块的腰边方向移动，此即联动体所设斜向矩形槽的目的所在。具体指当两个接头作冷缩走向移动时，便通过下口联动体A14及下口联动体B7的槽壁，分别拖着上口联动体8的两面槽壁并带着调节块作朝上底方向的横向移动，致使斜端面间始终保持紧密的贴合状态，而当两个接头作热胀走向移动时，则不必发挥各联动体的作用(尽管这是可能做到的)，而由两个接头的斜端面直接驱动调节块作横向移动。另外，应该注意到联接器一经使用，便随钢轨常年置于露天，甚至是恶劣的环境中，要经常接触雨水和雪水，为防止其渗进联接器的缝隙内造成锈蚀，故设置了防水槽15，内设密封条(图中未示)。防水槽的垂直位置要保持离开联接器顶面一定距离，在不影响顶面强度的前提下，偏上为好。
再回到图2中，简述联接器的动态结构。显而易见，其动作过程同图1动作过程a相同，亦是从热胀极限状态开始将进入冷缩移动。故不予赘述。以下说明连接板4及连接板13的作用连接板用作联接器和钢轨的对接。现场安装时，将钢轨轨腰插入两块连接板之间，把螺栓穿入螺栓孔12(钢轨上已有螺栓孔)，旋紧螺帽即可。在联接器的底部和被连接钢轨的底部，装有现行的通用垫板(图中未示)。
下面结合图4简单说明依据本发明方案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、NC的内容与图2第一实施例相同。
图中可见调节块1、接头A2、接头B3分别和底座部分制为一体，为约束其准确定位，而设置了专用的垫板21。和通用垫板比较，其增加设置了矩形槽20，并在其外侧的槽内设板弹簧19。另外，在调节块及两个接头的外侧面也设置了矩形槽18(两个接头上所设的槽比调节块上所设的槽要深一些)，槽内设板弹簧17，板槽外设压板16。板弹簧17及板弹簧19的作用与图2第一实施例中板弹簧10的作用相同。需要注意的是因该实施例中没有设联动体，所以，当两个接头作冷缩走向移动时，调节块作横向移动的唯一驱动力便是板弹簧17及板弹簧19的弹性作用。
该实施例的动态结构与图2第一实施例相同;连接板的作用也与第一实施例相同，均不予赘述。
下面结合图5简单说明依据本发明方案提出的第三实施例的总体结构及其工作情况。
图中标符A、B、C、nc的内容与图2第一实施例相同。
略视图示即可发现该实施例只是在第二实施例基础上的简化设计。所异之处如图中所示调节块1的下底为内侧，其上底边与接头A2及接头B3的长的宽边取直，其动作过程与图1动作过程c相同，即从冷缩极限状态开始将进入热胀移动;接头A2、接头B3各用一小段现成的钢轨制成，在轨头的下面和轨底的上面之间焊接了加固的支撑体23和25;由极弹簧22驱使调节块作向外侧的横向移动，板弹簧由压板24固定在调节块的缺口26内。图中其余标号的内容与图4第二实施例相同。
以上所述三个实施例，在结构上逐一简化，若将第三实施例中的连接板去掉，将两个接头作为整根钢轨的连续体，则是更简单的结构形式，此即本说明书开始部分所谈的基本形式。
下面结合图6简单说明本发明方案中不等腰梯形调节块形式的布局原理。
图中按a、b、c三个动作过程说明;以顶面的俯视图出示为二级串联组合形式;主体部件为接头C27、接头D28、调节块29、调节块30;x表示各调节块横向行程最大值，y/2表示接头之一走向行程最大值。
首先说明不等腰梯形调节块形式中梯形的确定和该形式的特点。简单说即是在等腰梯形顶角平分线的任一侧加上0°～2°(或3°、4°、5°)切下即可，其亦为梯形(详见图中角度标记处);该形式的特点主要表现在适于采用大于60°的顶角，其效果相当于等腰形式中大于120°的顶角，并且在联接器整体尺寸相同的条件下，不等腰形式的走向行程可提高一倍。
动作过程a为热胀极限状态。图中箭头所示当两个接头作走向冷缩移动时，两个调节块即作相反方向的横向移动。
动作过程b为胀缩中间状态。调节块29和调节块30的上下底边对应取直，横向位置居中，胀缩移动均可进行，双箭头指示各部件移动方向。
动作过程C为冷缩极限状态。图中箭头所示当两个接头作走向热胀移动时，两个调节块即作相反方向的横向移动。
下面结合图7简单说明依据本发明方案提出的第四实施例的总体结构及其工作情况。
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块的形式构成，为二级串联组合式。主要部件的变动是由接头C27及接头D28分别替代第一实施例中接头A2及接头B3;比第一实施例增加了一个调节块，多出一条斜边，即增加一组联动体。
图中其余标号的内容及部件的功能均与第一实施例相同。该实施例的动态结构可参照图6动作过程a予以理解。
下面结合图8简单说明依据发明方案提出的第五实施例的总体结构及其工作情况。
图中表明该实施例是在图4第二实施例的基础上采用了不等腰梯形调节块的形式构成，为二级串联组合式。主要部件的变动是由接头C27及接头D28分别替代第二实施例中接头A2及接头B3;比第二实施例增加了一个调节块，多出一条斜边。另外，在调节块29的下底侧面及垫板21的另一边矩形槽内均设有板弹簧(图中未示)，用以驱使调节块29作横向移动。
图中其余标号的内容及部件的动能均与第二实施例相同。该实施例的动态结构可参照图6动作过程a予以理解。
下面结合图9简单说明依据本发明方案提出的第六实施例的总体结构及其工作情况。图中表明该实施例是在图5第三实施例及图4第二实施例的基础上采用了不等腰梯形调节块的形式构成，为二级串联组合式。主要部件的变动是没有设独立的接头，而是对整根钢轨A31、B32、的端部斜切后作为接头部分;比第三实施例及第二实施例增加了一个调节块，多出一条斜边。所设矩形槽18、板弹簧17及33的作用是分别驱使调节块29及30作横向移动;所设副体35、36作为一小段焊在钢轨轨腰处，其内面设缺口34，用以容纳板弹簧的端部并抵住其作用力。
下面结合图10简单说明依据本发明方案中等腰梯形调节块形式的三级组合布局原理。
图中表明和图1比较，增加了调节块37及调节块38，为三级串联组合形式。
图中其余标号的内容和图1相同;各箭头所指示的内容亦可参照图1予以理解。
下面结合图11简单说明依据本发明方案中不等腰梯形调节块形式的四级组合布局原理。
图中表明和图6比较，增加了调节块39及调节块40，为四级串联组合形式。
图中其余标号的内容和图6相同;各箭头所指示的内容亦可参照图6予以理解。
依据本发明方案所提供的联接形式和结构布局，还可以作出多种实施例，是容易作出的，故不予赘述。
权利要求
1.一种由接头、调节块、联动体、板弹簧、底座、垫板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)[C(27)]及接头B(3)[D(28)]之间联接有可作横向移动的梯形调节块(1)、(37)、(38)[(29)、(30)、(39)、(40)]。
2.根据权利要求1所述的联接器，其特征在于梯形调节块(1)、(37)、(38)为等腰梯形;梯形调节块(29)、(30)、(39)、(40)为不等腰梯形。
3.根据权利要求1所述的联接器，其特征在于上口联动体(8)及下口联动体A(14)、B(7)上设有斜向矩形槽。
全文摘要
本发明方案公开了一种铁路轨线用钢轨联接器。该联接器由接头、梯形调节块、联动体、板弹簧、底座、垫板及连接板等组成。可应用在铁路轨线上两根钢轨的接头处，使轨线处于永久的无间隙状态，彻底消除轨缝所造成的危害。
文档编号E01B11/20GK1064328SQ92101659
公开日1992年9月9日 申请日期1992年3月10日 优先权日1992年3月10日
发明者姜中璋 申请人:姜中璋