專利名稱：榫卯鋼軌的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種鋼軌，尤其是一種榫卯鋼軌，這種鋼軌一節(jié)的凸端與另 一節(jié)的凹端插接；可以焊接成保持焊接處平滑的無縫鋼軌，或者連接成與車輪不 間斷接觸的有縫鋼軌。 宵豕狡不
目前，現(xiàn)有鋼軌的端面是鋼軌的橫斷面。鄰接的這種鋼軌用鋁熱法等方法焊 接成的無縫鋼軌，焊接處單獨(dú)承受車輪的碾壓和磨擦，而焊料與鋼軌的材質(zhì)不同， 會(huì)造成焊接處不能保持平滑；鄰接的這種鋼軌用夾鈑和螺栓連接成的有縫鋼軌， 與車輪間斷接觸，車輪運(yùn)行時(shí)與伸縮縫前面的鋼軌頭部猛烈撞擊，損毀鋼軌和車
輪(互聯(lián)網(wǎng)上報(bào)道60%以上鋼軌破損發(fā)生在接頭處，其修理費(fèi)用占養(yǎng)護(hù)費(fèi)用的 70%)、車輛減速、撞擊的咣當(dāng)咣當(dāng)?shù)脑肼?接近100分貝)嚴(yán)重?zé)_乘務(wù)人員 和乘客以及鐵路沿線居民。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是為了克服無縫鋼軌的焊接處不能保持平 滑，以及為了克服有縫鋼軌與車輪間,觸，發(fā)生與車輪撞擊，本實(shí)用新型提供 一種榫卯鋼軌，這種鋼軌用鋁熱法焊接成的無縫鋼軌的焊接處的頂面保持平滑； 這種鋼軌用夾板和螺栓連接成的有縫鋼軌，與車輪不間斷接觸，不發(fā)生與車輪撞 擊，不致?lián)p毀鋼軌和車輪，車輛在其上運(yùn)行與在無縫鋼軌上運(yùn)行一樣平穩(wěn)、靜音、 迅速。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是每節(jié)鋼軌的每個(gè)端面上的 點(diǎn)，各在一個(gè)直三棱柱的夾最大二面角的兩個(gè)側(cè)面上，這個(gè)直三棱柱的橫斷面是 以鋼軌底部側(cè)面間的垂直線段為底邊，以不大于108°且不小于90。角為頂角的 等腰三角形； 一節(jié)榫卯鋼軌中， 一個(gè)凸端和一個(gè)凹端；鄰接的榫卯鋼軌中， 一節(jié) 的凸端與另一節(jié)的凹端插接；榫卯鋼軌用鋁熱法等方法焊接成的無縫鋼軌的焊接 處，與鋼軌頭部的上面共同承受車輪的碾壓和磨擦；榫卯鋼軌用夾鈑和螺栓連接成的有縫鋼軌，與車輪不間斷接觸。
本實(shí)用新型的有益效果是榫卯鋼軌焊接成的無縫鋼軌，與現(xiàn)有無縫鋼軌比 較，焊接所用工料相同，好在焊接處與鋼軌頭部的上面共同承受車輪的碾壓和磨 擦，焊接處能保持平滑；榫卯鋼軌用夾板和螺栓連接成的有縫鋼軌，與車輪不間 斷接觸，不發(fā)生與車輪的撞擊，不致?lián)p毀鋼軌和車輪，車輛在其上運(yùn)行與在無縫 鋼軌上運(yùn)行一樣平穩(wěn)、靜音、迅速；采用榫卯鋼軌附合盡快大規(guī)模發(fā)展運(yùn)量大、 運(yùn)費(fèi)低、快速、舒適、節(jié)能、減排、少占地面、強(qiáng)抗天災(zāi)的軌道交通的需要。以下結(jié)合附圖和實(shí)施例(51.514kg/m重軌)對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一歩說明。


圖1是榫卯鋼軌連接段的直觀圖。
圖2和圖3分別是榫卯鋼軌凹端的二視圖的主視圖和俯視圖。
圖4是榫卯鋼軌連接段的俯視圖。
圖5是榫卯鋼軌端面二面角的平面角的選取分析圖。
圖中，榫卯鋼軌各部分名稱1、底，2、腰，3、頭，4、凸端，5、軸向間 隙，6、凹端，7、與車輪接觸面，8、螺栓孔。
具體實(shí)施方式
在圖2和圖3中，榫卯鋼軌凹端(6)上的點(diǎn)(點(diǎn)D、 H、 C4、 A2、 F、 E、 B2、 G等)在以鋼軌底部側(cè)面間的垂直線段(DE)為底邊，以90°角(ZDHE) 為頂角的等腰三角形為橫斷面的直三棱柱的夾最大二面角的兩個(gè)側(cè)面上(點(diǎn)D、 H、 C4、 A2、 F等在側(cè)面A2C4H上；點(diǎn)JB、 H、 C4、 B2、 G等在側(cè)面B2C4H上)。
在圖4中，鄰接的榫卯鋼軌中， 一節(jié)的凸端(4)與另一節(jié)的凹端(6)插接， 設(shè)與車輪接觸面(7)的寬A4Bfb，軸向間隙(5) C3C4=S， z:A!C3Bf90。， A,B,、 A2B2、 A3B3、 A4B4是榫卯鋼軌連接段與車輪在不同時(shí)刻的接觸線的位置， 這些接觸線的長(zhǎng)度-A,B產(chǎn)b;
A'2B'2=A2B2- (A2A'2+B2'B2) = A2Br2 B'2B產(chǎn)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。
榫卯鋼軌連接處與車輪在不同時(shí)刻的接觸線長(zhǎng)度變化情況是 從A,B,至A2B2,由b減小至(b-2 S );從A2B2至A3B3都是(b-2 S ); 從A3B3至A4B4，由(b-2S)增大至b。 b=50，最大值5=18，代入上式得榫卯鋼軌連接段與車輪的接觸線長(zhǎng)度的最小值 為(b-2S ) =50-2X18=14 (腿)。
——即得本實(shí)用新型榫卯鋼軌連接段與車輪不間斷接觸。
矩形QBiB2C2的面積二BiB2XdB！ 、
平行四邊形C3B!B2C4的面積zBiB2XC4B4 ^
CiBi= C^B斗 乂
矩形d仏B2C2的面積與平行四邊形C3BiB2C4的面積相等。 ——由此推得以平行四邊形C3BiB2C4為橫斷面的間隙的容積與以矩形 dB^2C2為橫斷面的間隙的容積相等；進(jìn)一步可以推得與現(xiàn)有無縫鋼軌比較，在軸 向間隙相等的情況下，焊接的工料相等；好在本實(shí)用新型焊接處與鋼軌共同承受車輪
的碾壓和磨擦，因而能保持焊接處平滑。
在圖5中，設(shè)榫卯鋼軌的凸端面二面角的平面角的頂點(diǎn)C3在A2B2上，這時(shí)，A3B3
與八2B2重合，點(diǎn)C3與C2重合。
在RtAdC3B!中，設(shè)ZdC3B,二e則 、
ctg e《!C3/c晶
dQrBiB2《3C4-S:18
dB尸b/2:25 乂
—ctg9 =18/25=0.72
0ueetg0.72査二角函數(shù)^^ e =54<> (取不足近似值，精確到1° )
===^ ZAiC3B尸108。
——即得本實(shí)用新型榫卯鋼軌端面二面角的平面角的最大值為108° 。 為了使車輪與榫卯鋼軌連接段不間斷接觸，又不使榫卯鋼軌的端部太尖銳，優(yōu)選
本實(shí)用新型榫卯鋼軌端面二面角的平面角為90。角。
每節(jié)榫卯鋼軌兩頭腰(2)部各有三個(gè)螺栓孔(8)，以便榫卯鋼軌不但可以釆用
鋁熱法等方法焊接成無縫鋼軌，也可以采用夾鈑和螺栓連接成與車輪不間斷接觸的有
縫鋼軌?！罢叩倪B接的質(zhì)量更好，后者的連接的技術(shù)要求較低、工料費(fèi)用較低、
工期較短。
權(quán)利要求一種榫卯鋼軌，其特征是每節(jié)鋼軌的每個(gè)端面上的點(diǎn)，各在一個(gè)直三棱柱的夾最大二面角的兩個(gè)側(cè)面上，這個(gè)直三棱柱的橫斷面是以鋼軌底部側(cè)面間的垂直線段為底邊，以不大于108°且不小于90°角為頂角的等腰三角形；一節(jié)榫卯鋼軌中，一個(gè)凸端和一個(gè)凹端；鄰接的榫卯鋼軌中，一節(jié)的凸端與另一節(jié)的凹端插接；榫卯鋼軌用鋁熱法焊接成的無縫鋼軌的焊接處，與鋼軌頭部的上面共同承受車輪的碾壓和磨擦；榫卯鋼軌用夾板和螺栓連接成的有縫鋼軌，與車輪不間斷接觸。
專利摘要一種榫卯鋼軌，每節(jié)鋼軌的每個(gè)端面上的點(diǎn)，各在一個(gè)直三棱柱的夾最大二面角的兩個(gè)側(cè)面上，這個(gè)直三棱柱的橫斷面是以鋼軌底部側(cè)面間的垂直線段為底邊，以不大于108°且不小于90°角為頂角的等腰三角形；一節(jié)榫卯鋼軌中，一個(gè)凸端和一個(gè)凹端；鄰接的榫卯鋼軌中，一節(jié)的凸端與另一節(jié)的凹端插接；榫卯鋼軌用鋁熱法等方法焊接成的無縫鋼軌的焊接處，與鋼軌頭部的上面共同承受車輪的碾壓和磨擦，保持平滑；榫卯鋼軌用夾板和螺栓連接成的有縫鋼軌，與車輪不間斷接觸，車輛在其上運(yùn)行與在無縫鋼軌上運(yùn)行一樣平穩(wěn)、靜音、迅速；采用榫卯鋼軌，符合大規(guī)模發(fā)展運(yùn)量大、運(yùn)費(fèi)低、快速、舒適、節(jié)能、減排、少占地面、強(qiáng)抗天災(zāi)的軌道交通的需要。
文檔編號(hào)E01B11/26GK201258443SQ20082002371
公開日2009年6月17日 申請(qǐng)日期2008年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月2日
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