增大焊接承载能力运行左右平稳的无缝钢轨焊接结构.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN101914880A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN101914880A(43)申请公布日2010.12.15(21)申请号201010250990.6(22)申请日2010.08.08(71)申请人宋玉泉地址130022吉林省长春市南岭街工大新村19栋202室(72)发明人宋玉泉骆武伟陶毅管晓芳(74)专利代理机构长春吉大专利代理有限责任公司22201代理人邵铭康朱世林(51)Int.Cl.E01B11/44(2006.01)E01B11/46(2006.01)E01B11/52(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称增大焊接承载能力运行左右平稳的无缝钢轨焊接结构(57)摘要增大焊接承载能力运行左右平稳的无缝钢轨焊接结构属轨道列车无缝钢轨焊接技术领域，本发明由钢轨和焊缝构成，其中钢轨的焊缝呈单斜面，单斜面平行于钢轨的X轴、与钢轨的Y轴成β角，β角为45°或60°，单斜面以焊接工艺连接，焊接工艺为铝热焊；钢轨为两条平行的钢轨，其上的焊缝错位排列，错位长度大于一节车厢的长度；采用本发明可消除车轮轮缘通过轨头侧面焊缝时的左右震动，可增加钢轨对轮对的承载能力可提高焊接无缝钢轨的平顺性和稳定性，且能将现有铝热焊工艺用于无缝钢轨的焊接，提高焊接效率，简化焊接工艺，节省焊接成本，且可在线焊接；本发明特别适用于重载列车和高速动车组的无缝长钢轨，以及城市轨道列车的无缝钢轨。CN10948ACN101914880A权利要求书1/1页1.一种增大焊接面承载能力运行左右平稳的无缝钢轨焊接结构，由钢轨和焊缝构成，其特征在于钢轨(7)的焊缝(5)呈单斜面，单斜面平行于钢轨(7)的X轴、与钢轨(7)的Y轴成β角，β角为45°或60°，单斜面以焊接工艺连接。2.按权利要求1所述的增大焊接面承载能力运行左右平稳的无缝钢轨焊接结构，其特征在于所述的钢轨(7)为两条平行的钢轨，其上的焊缝(5)错位排列，错位长度大于一节车厢的长度。3.按权利要求1所述的增大焊接面承载能力运行左右平稳的无缝钢轨焊接结构，其特征在于所述的焊接工艺为铝热焊。2CN101914880A说明书1/4页增大焊接承载能力运行左右平稳的无缝钢轨焊接结构技术领域[0001]本发明属轨道列车无缝钢轨焊接的技术领域，具体说是将现有垂直于钢轨轴向的直焊接面改为斜交于钢轨的斜焊接面，并将铝热焊工艺有效的用于无缝钢轨的焊接。背景技术[0002]现有的无缝钢轨焊接的闪光焊、气压焊、电弧焊和铝热焊技术中，铝热焊具有设备工艺简单，焊接效率高，成本低的优点，而且在厂焊和在线焊均可实施，但因传统钢轨无缝焊接的焊接面与钢轨轴向垂直，在列车经过焊缝时会产生上下颠簸和左右震动，且直焊接面所处的是纯拉和纯剪应力，纯拉和纯剪属危险应力状态，而铝热焊又属铸态组织，铸态组织的强度和韧性都低，因此，将铝热焊用于钢轨直焊缝的无缝焊接，在重载高速列车的长期运行中存在断裂隐患，甚至造成脱轨事故，致使铝热焊已处于被淘汰的局面，这是无缝钢轨焊接技术中亟待解决的问题。[0003]本发明者的专利申请案(申请号为200910206270.7)，提出了如图7的与Y轴平行，与X轴斜交α角的单斜焊接面8，消除了车轮踏面9通过焊缝时的上下颠簸，但是不能消除车轮轮缘通过轨头侧面焊缝时的左右震动，既能消除车轮轮缘通过斜缝时的左右震动，又能将铝热焊有效的用于无缝钢轨的焊接，是亟待解决的问题之一。发明内容[0004]本发明为解决上述存在的问题，提出一种既能有效地应用铝热焊工艺，又能增加焊接面的承载能力，而且能消除车轮轮缘通过轨头侧面焊缝时左右震动的单斜焊接面新结构。[0005]本发明由钢轨和焊缝构成，其中钢轨7的焊缝5呈单斜面，单斜面平行于钢轨7的X轴、与钢轨7的Y轴成β角，β角为45°或60°，单斜面以焊接工艺连接，焊接工艺为铝热焊；钢轨7为两条平行的钢轨，其上的焊缝5错位排列，错位长度大于一节车厢的长度。[0006]钢轨7的单斜面焊缝5的几何和力学符号说明如下：[0007]a.垂直于钢轨轴向的直焊接面的面积为A0，车轮踏面垂直作用于A0的应力为纯剪应力τ0y，τ0y＝Fy/A0；车轮轮缘横向作用于A0的应力为纯剪应力τ0x，τ0x＝Fx/A0；车轮沿钢轨轴向作用于A0的应力为纯正拉应力σ0z，σ0z＝Fz/A0。[0008]b.平行于X轴与Y轴成β角的单斜焊接面为Aβ，由内到外沿x向作用于斜焊接面Aβ的剪应力为τβx；由上到下沿β方向作用于单斜焊接面的剪应力为fβy；当列车运行处于单斜焊接面的后方时，由后到前沿轴向作用于Aβ的拉应力为fβz。[0009]c.与Y轴成β角的单斜焊接面Aβ比垂直于钢轨轴向的直焊接面A0的面积增加ΔAβ。[0010]d.列车运行处于单斜焊接面后方时，沿X