[发明专利]运行无颠簸震动承载能力大的无缝钢轨双斜焊接面结构

说明书

技术领域

本发明属轨道列车无缝钢轨焊接的技术领域，具体说是将现有的斜交于钢轨轴向的单斜焊接面改为双斜焊接面。

背景技术

本发明人的专利申请案(申请号为200910206270.7)和(申请号为201010250990.6)，两者都增大了焊接面的切向和轴向承载能力。前者设计了与y轴平行，与x轴斜交α角的单斜焊接面，当车轮踏面通过轨头踏面单斜焊接面的焊缝时，只能消除列车的上下颠簸；后者设计了与x轴平行，与y轴斜交β角的单斜焊接面，当车轮轮缘通过轨头侧面单斜焊接面的焊缝时，只能消除列车的左右震动，这对高速重载列车运行的稳顺性、安全性和耐久性仍存在不足。因此，设计一种既能增大焊接面切向和轴向承载能力，而且当列车通过焊接面的焊缝时又能同时消除上下颠簸和左右震动的双斜焊接面空间方位结构，是钢轨整体无缝焊接亟需解决的问题。

发明内容

本发明为了解决上述存在的问题，提出一种既能增大焊接面的切向和轴向承载能力，又能在列车通过焊接面的焊缝时同时能消除上下颠簸和左右震动，且能有效地应用铝热焊工艺的双斜焊接面新结构。

下面结合附图和附表对本发明进行描述：

本发明由钢轨和焊缝构成，其中钢轨1的焊缝呈双斜焊接面A_αβ，双斜焊接面A_αβ与钢轨1的空间方位关系为：ABCD直平面为垂直于z轴的横截面A₀，ABCD直平面绕y轴旋转α角后得到ABEG斜面，ABEG斜面再绕BE旋转β角后得到BEDH斜面，即双斜焊接面A_αβ；双斜焊接面A_αβ与x轴成α角，与Y轴成β角。

附表1、附表2和附表3中：当当当相应的α角和β角的搭配值均可选定为α＝30°、β＝30°，α＝30°、β＝45°，α＝45°、β＝30°，α＝45°、β＝45°，α＝45°、β＝60°，α＝60°、β＝45°，α＝60°、β＝30°，α＝30°、β＝60°，α＝60°、β＝60°，

以上的σ_0z为沿z向的许用正应力，τ_0y和τ_0x分别为沿y向和x向的许用剪应力。

车轮踏面和车轮轮缘与钢轨为同步接触，即车轮踏面6与双斜焊接面A_αβ在轨头踏面的斜焊缝5为左右搭接，相应的车轮轮缘8与双斜焊接面A_αβ在轨头侧面的斜焊缝7为前后搭接。

两条平行钢轨1上的双斜焊接面A_αβ错位排列，错位长度大于一节车厢的长度。

双斜焊接面A_αβ采用的焊接工艺为铝热焊。

下面结合附图进一步说明：

1.双斜焊接面的方位关系如图1所示，A_αβ为与横向x成α角与垂向y成β角的双斜焊接面。

双斜焊接面的形成：双斜焊接面A_αβ的方位关系的形成如图2所示，焊接面ABCD为垂直于z轴的横截面A₀，ABCD平面绕y轴旋转α角后得到ABEG斜面，然后ABEG斜面再绕BE旋转β角后得到斜面BEDH，即双斜面A_αβ。n为双斜焊接面BEDH的法向矢量，它分别与x轴的交角为(π-α′)、与y轴和z轴的交角为β′、γ′角。其中：

α＝∠CBE，β＝∠CDF，α′＝/OCB，β′＝∠OCD，γ′＝∠OCE；

2.双斜面的三角函数关系

参照图2：

CF＝BC·sinα，CE＝CF/cosα，BF＝BC·cosα，OF＝CF·sinβ＝BC·sinα·sinβ，

EF＝CF·tgα＝BC·sinα·tgα，OC＝CF·cosβ＝BC·sinα·cosβ