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鋼軌的彈性扣緊裝置的制作方法

文檔序號:4000033閱讀:257來源:國知局
專利名稱:鋼軌的彈性扣緊裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種帶彈性襯墊的鋼軌彈性扣緊裝置以及一種制造彈性襯墊的模具。
鐵路軌道在軌枕上的鋼軌扣緊裝置,目前通常在軌底與軌枕之間設(shè)置襯墊,以保證一種有彈性的列車運行情況。為此,無關(guān)緊要的是是否采用混凝土軌枕(例如現(xiàn)在常用的B70型尺寸)或木軌枕或鋼軌枕,它們作為槽形軌枕或Y—軌枕和為每根鋼軌設(shè)有兩個支承面。
通常,鋼軌用彈簧部件彈性夾緊,此彈簧部件作用在軌底上,并用螺釘或帶環(huán)螺釘將彈簧部件本身固定在支承面、軌枕上,或也可固定在橋梁下部結(jié)構(gòu)或其他的固定路基上。這種將鋼軌通過彈性襯墊在軌枕上彈性扣緊的裝置,公開于針對軌道在碎石道床中使用的DE—A 3243895中。
對于高度可調(diào)的尤其用于無道碴線路的鋼軌扣緊,這類彈性襯墊同樣是已知的(DE—A 2600416),它們同時可具有電絕緣作用,只要其本身相對于鋼軌是絕緣地緊固在支承面上的。此外,也可以將緊固裝置與絕緣裝置分開。側(cè)向的鋼軌導(dǎo)引通常用角形導(dǎo)板來保證,角形導(dǎo)板本身可用塑料或鋼制成。
可將彈簧部件固定在一個特殊的支承件(例如帶肩墊板)中,該彈簧部件將軌底固持在帶肩墊板上,這樣可以取代這種角形導(dǎo)板和壓在固持軌底的彈簧部件上的螺釘連接裝置。此類規(guī)定用于無道碴線路按CH 396960的鋼軌扣緊裝置中,選擇橡膠板作彈性的鋼軌墊板,無論是面對軌底的一側(cè)還是面對支承面的一側(cè),在鋼軌墊板上均制有沿鋼軌縱向連續(xù)的槽形。因此,必然明顯地提高了此橡膠墊板的彈性,盡管在CH專利文獻(xiàn)中沒有公開這一點。
由DE—AS 1014139已知,除兩側(cè)有壓縮面網(wǎng)格的橡膠制成設(shè)有制成整體的壓縮點的襯墊外,還有單側(cè)壓縮面網(wǎng)格的橡膠襯墊,這些壓縮點為圓柱形或角柱形從一個凹面向外突出。此襯墊應(yīng)制為連續(xù)的帶狀,必要時還帶有邊緣檔板,并就地裁剪。沒有公開其特殊的使用目的或其他的材料特征值。
由DD—PS 64820和DE—A 2347991已知由橡膠或白楊木和由橡膠或未進(jìn)一步詳細(xì)列舉的塑料制的襯墊,它在面對軌枕的一側(cè)有為改變剛性所設(shè)的溝槽。在這種情況下的設(shè)計原則是,襯墊沿鋼軌縱向的剛性比沿橫向的要低,亦即有更好的柔性。應(yīng)當(dāng)減小作用在軌枕上的側(cè)壓力,使襯墊免遭破壞。因此這兩個公開文件突出了有關(guān)橡膠或白楊木的特殊問題。
實際上還已知有多種其他的鋼軌襯墊,它們用聚乙烯或聚胺酯亦即熱塑性塑料制成,其中,壓縮面,亦即襯墊面朝支承面或軌底的表面,可以是平滑表面,或也可以在朝軌底一側(cè)制成型面。
業(yè)已證實,由上述材料制成的這類彈性襯墊,必須針對具體使用場合加以設(shè)計,或?qū)ζ洳牧铣煞肿鞒鲂薷模员WC在外界溫度有高有低的情況下,滿足對火車安靜運行、對周圍環(huán)境發(fā)出較小的噪聲以及盡可能有不變的彈簧特性提出的要求。然而在實際上根本不可能完全做到這一點,尤其在鐵路的高速行車線踐區(qū)段已經(jīng)表明,軌道的彈性不夠,并且無論是對鐵路軌道還是對鐵路機車車輛的使用壽命均有不利的影響。按現(xiàn)有技術(shù)的襯墊有一個重要的缺點,當(dāng)溫度在-20℃及更低時變得非常硬,在軌底的下面與襯墊之間(尤其當(dāng)襯墊沒有平滑表面時)聚集臟物后更加劇了這一情況。在滾動以及吸入空氣過程中,由于目前所使用的鋼軌彈性扣緊裝置和桿狀軌枕下不可避免的軌枕傾側(cè),會引起細(xì)塵和水聚集在襯墊的表面。尤其在冬季,由于水分結(jié)冰和臟物變硬,可以肯定無論是在靜態(tài)或是動態(tài)的負(fù)荷狀態(tài)下,彈性系數(shù)均發(fā)生劇烈的改變。因此,目前所設(shè)計的鋼軌扣緊裝置的彈性特性以不可預(yù)料的程度變壞。
此外,由現(xiàn)有技術(shù)已知,在軌枕傾側(cè)時,主要是橡膠襯墊但也包括普通的聚乙烯或聚胺酯塑料襯墊,會受到擠壓而導(dǎo)致破壞。對于襯墊在軌枕側(cè)的邊區(qū)可以肯定也是同樣情況,當(dāng)受到相應(yīng)的橫向力時會引起軌底的傾側(cè),以及此襯墊在所設(shè)計的面壓力作用下壓出。雖然原則上聚胺酯適合于作為襯墊材料,但是它要么不耐水解,要么在對材料成分相應(yīng)的修改時比較昂貴。硫化的橡膠襯墊可由于分子交聯(lián)的斷裂而全面地破壞,尤其是壓碎。
因此,本發(fā)明的目的是提出一種帶彈性襯墊的鋼軌彈性扣緊裝置,它可以在最大程度上補償由環(huán)境和載荷引起的破壞作用,此時,這種類型的彈性襯墊可以適應(yīng)特殊的使用情況,并能廉價地制成。
按本發(fā)明為達(dá)到上述目的通過在權(quán)利要求1和10中所述之特征。本發(fā)明的其他結(jié)構(gòu)特征包括在從屬權(quán)利要求中。
這類襯墊可用于帶彈簧墊圈的傳統(tǒng)的K型扣緊裝置上部結(jié)構(gòu)中;但只有在現(xiàn)代的鋼軌彈性扣緊裝置,例如帶W形鋼彈簧的所謂W型扣緊裝置上部結(jié)構(gòu)中,才能發(fā)揮其全部作用,鋼彈簧通過螺釘連接裝置固定在支承面、軌枕上,并壓緊軌底。
這種新型襯墊能避免污染鋼軌支承面,亦即避免水份侵入鋼軌與軌枕或固定的路基之間的縫隙中,這是通過使襯墊面朝軌底一側(cè)具有平滑的面,以及,通過相應(yīng)地改變面對支承面,軌枕的壓縮面進(jìn)行用于不同使用面的可變彈簧特征值的調(diào)整。此時,在襯墊相應(yīng)的表面設(shè)連續(xù)和封閉的邊緣檔板,它圍繞著一個凹面,由此凹面出發(fā)抬高成其自身的另一些形式上為小面積壓縮點的壓縮面部分,并用作支承面。它與軌枕一起構(gòu)成的封閉腔,由于鋼軌彎曲或鋼軌傾側(cè)出現(xiàn)相應(yīng)的垂直力和側(cè)向力時,通過鋼軌支承面通常會壓縮邊緣檔板而保持密封,所以凹處不會由于吸入空氣或類似的環(huán)境條件而充滿水或臟物。
作為輔助措施,邊緣檔板通過排水通道被垂直于鋼軌縱向中斷,排水通道與凹面連通。在固定點滾動時彈性襯墊受壓縮,并因而將空氣或意外地侵入的水或其他外來物從支承面所在區(qū)擠出。
襯墊的剛性,亦即與具體條件相配的襯墊的彈性常數(shù),可通過選擇尺寸和小面積壓縮點的數(shù)量,再加上必要時改變邊緣檔板的寬度,針對各種具體情況來確定。在這里,具體情況是指所敷設(shè)軌枕的類型,例如碎石道床或固定的鐵路軌道,以及載荷譜,例如高速行車線路區(qū)段或具有高載荷噸數(shù)(積累的滾動載荷)的區(qū)段,較小或較大的曲率半徑等。
在這種情況下的出發(fā)點首先是,在凹面內(nèi)的壓縮點總數(shù)小于凹面的面積部分的一半,所以留有足夠大的空腔,在空腔內(nèi)可能聚集的臟物可以長久留在那里,不會擠在環(huán)繞著它們的壓縮面上。
屬于壓縮點部分的剛度特性以及總剛度,除了它提到的參數(shù)(尺寸和數(shù)量)外,可通過其他的特性來改變,其中包括大小不同的點沿凹面的分布尺寸、表面的形狀,例如角形的或圓形的、有效的下陷深度、以及材料。出自于制造技術(shù)方面的原因,將每個壓縮點設(shè)計為截錐體或角錐體,也就是說,在開始加載時它的有效端面積,小于它的與凹面重合處的底面積。通過下陷深度連續(xù)變化的壓縮點面積差或相應(yīng)的邊側(cè)陡度,可在剛度計算時包含在內(nèi)。尤其是襯墊最小和最大負(fù)荷之比以及所希望的它對整個鋼軌扣緊裝置的剛度的影響可加以調(diào)整。在剛度和用于襯墊的材料特性中,作為參數(shù)要考慮出現(xiàn)的溫度為-30℃至+80℃。
在本發(fā)明中使用未交聯(lián)橡膠類熱塑性彈性體(TPE)和乙烯-醋酸乙烯酯-共聚物(PE-共聚物)。為了UV-穩(wěn)定可添加炭黑。通常為了調(diào)整剛性考慮靜態(tài)負(fù)荷例如50KN,割線剛度在負(fù)荷級18—68KN之間和在室溫下,以及,動態(tài)特性例如由于列車運行時的滾邊頻率造成。按理想狀態(tài),在條件改變時剛性應(yīng)保持常數(shù);但是實際上不能實現(xiàn)這一點。出自于這一原因,應(yīng)適應(yīng)最經(jīng)常的交通負(fù)荷。
本發(fā)明解決了一個現(xiàn)有技術(shù)迄今未予以足夠重視的特殊問題。長期以來計算作用在軌頭上的導(dǎo)向力和垂直的負(fù)荷力是已知的,它們的合力作為面壓力作用在鋼軌支承面上。垂直的負(fù)荷力是由滾動中的鐵路機車車輛的重量造成的,而水平地作用在軌頭上的導(dǎo)向力中,小部分由機車車輛在軌道上的正弦運動引起,由此造成了輪緣在軌頭上的沖擊,大部分由離心力產(chǎn)生,此離心力與軌道的彎曲半徑、最重的鐵路機車車輛的重量以及必要時存在的曲線上外軌超高相應(yīng)。作用在鋼軌支承面上的力毫無疑問可達(dá)到數(shù)值為6MP。由此,根據(jù)在小彎道中巨大重量的負(fù)荷狀態(tài),例如火車減速行車或停車或高速行車,在通過鋼軌扣緊裝置給定鋼軌壓緊力的情況下,產(chǎn)生軌底的面壓力從0至約1KN/cm2。在火車停車時,在軌底上朝軌道中心線方向(例如鋼軌S54)產(chǎn)生的負(fù)荷可至400N/cm2,但在軌底的對面只是比負(fù)荷的10%,這是由于鋼軌朝軌道中心線方向給予普通的斜度例如1∶40造成的。在軌底邊緣上的連續(xù)的邊緣檔板可適應(yīng)此負(fù)荷,因為在那里存在著彈性襯墊上的大的支承面部分。對于彈性襯墊的類似的壓縮方式,沿鋼軌縱向由鋼軌彎曲和軌底彈性壓緊中的間隙造成。在這里厚度均勻的邊緣檔板還用于支承軌底。
按本發(fā)明的襯墊已在實踐中證實,在存在動態(tài)負(fù)荷時其彈性的特征值只有很小的變化,這一變化在這類襯墊允許的誤差范圍之內(nèi),因而防止了在特殊使用狀況時彈性襯墊的破壞。通過封閉的邊緣檔板還防止了在較大的側(cè)向?qū)蛄r鋼軌的傾斜,因為局部較大的剛性造成了一個相應(yīng)的反作用力。
襯墊下側(cè)在處于鋼軌縱向的邊緣設(shè)有壓條或肋,它促使襯墊在軌枕上通過形狀連接地可靠支承著。此壓條最好不沿襯墊的整個寬度,而是限制在一個長度為襯墊寬度的10—60%。在一種最佳實施形式中,壓條的中央留空,僅在襯墊的角凸出一個長度為總寬度的約20%。這樣做有許多技術(shù)上的原因。其結(jié)果是避免在制造時材料集中堆積帶來相應(yīng)的流動問題。此外,在安裝襯墊時它的位置可方便地從軌枕側(cè)向加以調(diào)整,因為在鋼軌位置或軌枕支承面的中央?yún)^(qū)沒有覆蓋。
在一種用于混凝土軌枕或其他軌枕(它們設(shè)有用于鋼軌扣緊的角形導(dǎo)板)的特殊的實施形式中,彈性襯墊沿鋼軌橫向有突出的肋,此角形導(dǎo)板可支承在此肋上。因此,彈性襯墊同時通過軌底的緊固裝置固定在其應(yīng)有的位置上。
實際試驗已經(jīng)證實,在用于負(fù)荷頻率>50Hz至100Hz以上的碎石道床,亦即尤其用于鐵路的快速運輸,室溫下靜態(tài)彈性常數(shù)約為50KN/mm或高至約90KN/mm是有利的。在德國鐵路的固定的鐵路軌道上,靜態(tài)的彈性常數(shù)最好<30KN/mm,襯墊的基準(zhǔn)參數(shù)按面積148×165mm計算,在這種襯墊中有用于彈性的列車運行所必要的襯墊較大的下陷深度。
在用TPE材料時,此下陷深度值可輕易地達(dá)到0.5—1mm(碎石道床)和約2mm(固定的鐵路軌道)。對于較高的剛性和下陷深度至0.5mm,最好用PE—共聚物,它持續(xù)地提供兩倍這么高的特征值。相比之下迄今使用的按現(xiàn)有技術(shù)的襯墊通常其剛度高許多倍。
面或支承件的不同的設(shè)計,尤其是在凹面內(nèi)壓縮點的設(shè)計,最好可通過在壓鑄模內(nèi)設(shè)置可更換的模板來實現(xiàn)。這類模板可以庫存保持,用于不同的壓縮點數(shù)量和/或不同的大小和形狀,例如圓的或角形的或角錐形或截錐形的帶不同邊緣陡度的壓縮點,也可用于不同的或相同的總表面積。因此可以用同一個模具制造不同總剛度的襯墊。
借助于所附的示意圖可詳細(xì)說明本發(fā)明。其中

圖1W型上部結(jié)構(gòu)鋼軌彈性扣緊裝置和彈性襯墊局部剖視;圖2按圖1中A向彈性襯墊的俯視圖;圖3按圖2通過彈性襯墊的B—B剖面圖;以及圖4按圖1中A向看襯墊的第二種實施例。
在類別B70的混凝土軌枕6上有尺寸為UIC 60的鋼軌1,在它的固定點有朝軌道中心線(向左)的坡度1∶40(圖1)。鋼軌1的軌底2通過角形導(dǎo)板5沿側(cè)向和從上面用彈性的鋼軌扣緊裝置4壓緊。在混凝土軌枕6的支承面215與軌底底部3之間設(shè)有一個彈性襯墊8,它的側(cè)肋7、9用角形導(dǎo)板5固持。
圖2表示了彈性襯墊的下視圖(箭頭A)。圖中未表示的彈性襯墊的上面是平的,因而與軌底底部3全面接觸。彈性襯墊8在最大程度地封閉的邊緣檔板內(nèi)在鋼軌縱向有部分12、13,以及在鋼軌橫向有部分10、11,它們圍繞著凹面17。在鋼軌底部3與沒有表示的軌枕6之間總的壓縮面積,由邊緣檔板10至13的總面積和壓縮點18的面積總量得出。襯墊的材料采用不交聯(lián)的熱塑性彈性體。在室溫下當(dāng)襯墊尺寸為名義值165×148mm、總厚度7mm和凹面深5mm時,在這種情況下具有的彈性常數(shù)約為60KN/mm。在凹面的一側(cè)橫向地通過邊緣檔板10導(dǎo)通排水通道20、22,在彈性襯墊壓縮時,通過它們將可能進(jìn)入凹面中的空氣和/或水從凹面17壓出。排水通道20、22垂直于鋼軌設(shè)置,所以,由于鐵路機車車輛的滾動不會在凹面中吸入灰塵和水。在需要時,可以例如在處于相對位置的邊緣檔板上設(shè)其他的排水通道。肋15、40通過它們的曲面16扣壓在軌枕6上,用于使彈性襯墊8沿鋼軌縱向形狀連接地止動。沿鋼軌橫向,亦即在軌枕6的表面21上,兩側(cè)的邊緣檔板10、11通過肋9、7伸出,如圖1所示,肋9、7可在角形導(dǎo)板5下面被壓緊。在受保護的區(qū)域23內(nèi)印有制造商的標(biāo)記和襯墊的生產(chǎn)日期。
圖3表示圖2中的B—B剖面,此剖面圖部分通過邊緣檔板13和帶凸塊18的凹面17,然后(圖的右部)表示彈性襯墊8的側(cè)視圖。帶曲面16的肋14、15用來貼靠在軌枕上。凹面17從邊緣檔板13起延伸,角錐臺狀的壓縮點18從此凹面17起帶有傾斜側(cè)面19地伸出。邊緣檔板10前面的肋9用來固定彈性襯墊,排水通道22從邊緣檔板10的外邊緣一直伸展到在彈性襯墊里面的凹面17。
圖4表示類似于圖2的襯墊25第二種實施形式,同樣處于圖1中A向視圖的位置。在這里代替壓縮點18的是沿凹面37分布的大小不同的截錐體壓縮點34、30。此外,用PE-共聚物制造的襯墊25同樣有連續(xù)的邊緣檔板28、29,用來支承軌底邊緣,以及有加寬增強的邊緣檔板26、27,用來減小襯墊的單位邊緣壓力。在這里,扣緊條24為了將襯墊固定在軌枕上而減到最小,以便例如最大程度地避免制造時不希望有的材料堆積。壓縮點30、34有一個相對于其底面33、35為較小的頂面31、37,所以形成了一個斜的側(cè)面32、36。
在頂面31、37受載時,它們根據(jù)側(cè)面的斜角和壓縮的行程或未表示的鋼軌的下沉深度而變大。因此,在給定的負(fù)荷和名義的總壓縮面積下,此下沉的量還可以通過側(cè)面的斜角調(diào)整,或因而通過剛度來影響。
頂面31、37的尺寸、沿襯墊25頂面的數(shù)量及分布,均可作為調(diào)整鋼軌扣緊裝置的剛度的其他參數(shù),其中,在使用圓錐形壓縮點時剛度曲線基本上是直線性的,在使用角錐臺形壓縮點時是漸進(jìn)變化的。
權(quán)利要求
1.帶彈性襯墊的鋼軌彈性扣緊裝置,彈性襯墊設(shè)在軌底與硬的支承面之間,它的一個表面具有型面,以及軌底的壓緊采用彈簧部件來實現(xiàn),其特征為只是在襯墊面朝支承面(6)的表面(21)上設(shè)封閉的邊緣檔板(10—14;26—29),它們圍繞著一個凹面(17,37)*,從凹面(17,37)起突出許多一個個小面積的壓縮點(18,30,34)。
2.按照權(quán)利要求1所述之鋼軌扣緊裝置,其特征為襯墊的剛度可通過改變各工作壓縮面(21,31,37)的大小,尤其是壓縮點(18,30,34)的大小來改變。
3.按照權(quán)利要求1或2所述之鋼軌扣緊裝置,其特征為襯墊的凹面(17)與至少一個在邊緣檔板(10,11)中的排水通道(20,22)連通。
4.按照權(quán)利要求1至3之一所述之鋼軌扣緊裝置,其特征為襯墊壓縮點(18,30,34)的總面積,小于凹面(17,37)的二分之一。
5.按照權(quán)利要求1至4之一所述之鋼軌扣緊裝置,其特征為壓縮點(18,30,34)的頂面小于它們的底面(33,35)。
6.按照前述諸權(quán)利要求之一所述之鋼軌扣緊裝置,其特征為襯墊的邊緣檔板(10—14;26—29)設(shè)有肋(7,9,14,15,24),用于通過形狀連接或摩擦連接地固定在支承面(6)上。
7.按照前述諸權(quán)利要求之一所述之鋼軌扣緊裝置,其特征為襯墊(8,25)采用的材料是未交聯(lián)橡膠類的熱塑性彈性體(TPE),或乙烯-醋酸乙烯-共聚物(PE-共聚物)。
8.按照權(quán)利要求7所述之鋼軌扣緊裝置,其特征為在室溫下負(fù)荷頻率>50Hz,最好>100Hz時,襯墊的靜態(tài)彈性常數(shù),采用TPE的情況下約為20至70KN/mm,采用PE-共聚物約為130KN/mm。
9.按照權(quán)利要求8所述之鋼軌扣緊裝置,其特征為在室溫下負(fù)荷頻率<40Hz時,襯墊的靜態(tài)彈性常數(shù),采用TPE時<30KN/mm,采用PE-共聚物約為70KN/mm。
10.在壓鑄法中制造按權(quán)利要求1至9所述之彈性襯墊的模具,其特征為用于構(gòu)成不同數(shù)量和/或大小的壓縮點(18,30,34)的可更換式模板,可在模具中成一整體。
11.鋼軌扣緊裝置通過單項的或所有新的特征或組合公開的特征表明其特點。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鋼軌的彈性扣緊裝置(4),它有一個帶型面的設(shè)在軌底(2)和硬的支承面例如軌枕(6)之間的彈性襯墊(8),在面朝支承面(6)的壓縮面(17,18)上設(shè)有基本上封閉的邊緣擋板(10-13),而邊緣檔板本身又圍繞著凹面(17,18),從凹面起凸出一個個小面積的壓縮點(18)。彈性襯墊(8)的這種幾何結(jié)構(gòu),可以通過改變壓縮面(17,18)調(diào)整彈性襯墊(8)規(guī)定的剛度。襯墊(8)的材料最好采用未交聯(lián)橡膠的熱塑性彈性體或乙烯-醋酸乙烯-共聚物。這類襯墊特別適用于高負(fù)荷的W形鐵路線路上部結(jié)構(gòu)的鐵路軌道上。還提出了一種帶可更換模板以構(gòu)成不同壓縮面尺寸的特殊的壓鑄模具。
文檔編號E01B9/00GK1122152SQ94191942
公開日1996年5月8日 申請日期1994年4月28日 優(yōu)先權(quán)日1993年4月28日
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