专利名称：轻型液压牵引轨道式单向复轨器的制作方法
技术领域：
1、我国现行人字形复轨器概况我国人字形复轨器已有五十多年历史，虽然经半个世纪不断改进，至今仍没有改变人字形复轨器固有弊端。例如人字形复轨器线路内侧轮缘点接触支承顶板，又离轨较大偏载，给复轨作业带来复轨器翻倒等不良后果。只对原重量由180公斤减少到110公斤。依然给复轨作业带来苯重的体力劳动。
减轻重量，是改进复轨器的主要矛盾，在这方面郑州铁路局迈出了一大步。该局今年新研制成功了我国第一台“轻铝合金人字形复轨器”，单件重量减少到55公斤，(比重为2.8T／m2，抗拉强度为58kg／mm2)。
但，对缩小体积、提高强度和使用寿命，降低成本和复轨器顶板上点支承偏载方面，还需要进一步研究解决。因此，继续研究复轨器，是非常必要的。
下面结合轮对脱轨特点，对现有人字形复轨器存在的问题作进一步说明
图1、是轮对在标准轨距上，运行的各部尺寸关系。
图2、是轮对在标准轨道上脱轨后，轮缘与轨道之间各部尺寸关系。
图3、4、是左右对称的不等边人字形复轨器复轨总成俯视图。
(1)等边人字形复轨器该复轨器，两侧斜边缘各有凸台，是几乎等边三角形结构。根据
图1、2可知轮对脱轨后，线路内侧轮缘离轨距离比线路外侧轮缘离轨距离大于122毫米。这必然给线路外侧复轨器凸台增加不应有的横向偏载。是一种最不理想的人字形复轨器。
(2)不等边人字形复轨器该复轨器特征根据图2、3、4、可知，脱轨轮对线路内侧轮缘离轨距离比线路外侧轮缘离轨距离大于122毫米，根据这个特点设计了不等边人字形复轨器。这样复轨器对脱轨轮对轮缘与线路内外侧复轨器凸台距离几乎保持等距离，则在线路外侧复轨器凸台离轨距离比线路内侧复轨器凸台离轨距离缩短122毫米。并且该凸台支承轮踏面线接触支承，这种复轨器比前一种较合理。
但，对线路内侧复轨器凸台来说，不管哪一种人字形复轨器，其复轨器顶板与尖锐轮缘点接触支承及离轨较大横向偏载等必然给人字形复轨器内侧带来致命弱点。
(3)人字形复轨器线路内侧凸台具有如下弊端第一、当脱轨轮对复轨时，尖锐轮缘沿在复轨器顶板上点接触支承，边滚动边刺破此顶板。例如21.5吨平均轴重的机车轮缘点接触支承在复轨器顶板上，其最大点接触应力可达8455kg／cm2，超过ZG55铸钢材质许用点接触应力6500kg／cm2。一般点接触应力为线接触应力的2.5倍。其结果轮缘在复轨顶板上明显地留下一道道的压沟刺破痕迹。
第二、由于线路内侧轮缘离轨距离比线路外侧大于122毫米，是给复轨器内侧客观上造成了较大的横向偏载。这就是复轨器在复轨过程中，容易造成翻倒的主要原因。
第三、当脱轨轮对复轨时，线路内侧凸台，借牵引力迫使轮缘沿凸台往轨道横向复轨，这就是给线路内侧复轨器凸台产生横向反推力。这是人字形复轨器在复轨过程中，易造成翻倒的第二个原因。
总之，线路内侧轮缘点接触支承及离轨较大横向偏载，是人字形复轨器所具有的两大弊端。也是改革这种复轨器的核心问题。
(4)人字形复轨器左右双向复轨的通用整体结构
根据实际复轨作业特点，从减轻单件重量角度出发，左右双向通用结构的必要性不大，只要采用单向复轨方式，才能彻底改革人字形复轨器固有弊端，并使单件重量减轻一半多，又为使用轨道式复轨创造良好的条件。这是改革人字形复轨器的第二个核心问题。
(5)根据图3可知，现有人字形复轨器与钢轨之间采用销子连接，这种方式只能控制轨道竖直方向，而不能控制轨道前后方向。应从结构上设计特殊棘爪结构，才能取消连接附属另件。
(6)现有人字形复轨器材质为ZG55铸钢，65kg／mm2强度较低。应采用高强度材料，才能进一步减轻重量。应采用较高强度30crMnMo铸钢，85kg／mm2强度较高。
(7)现有人字形复轨器复轨性能较差。影响复轨性能的因素很多。但最关键因素，是线路内侧凸台高度。人字形复轨器拱形凸台高度30毫米，曲率半径R1000毫米与机车轮缘半径R588毫米，这时，此凸台实际复轨有效高度仅有19毫米。根据理论计算，其复轨系数只有1.6，通过实地试验考查证明，其复轨性能确实较差。
总之，由于人字形复轨器体积重量过大，还有上述原因，在实际应用方面受到很多限制。我国铁路长期以来尚未解决内燃及电力机车携带复轨器这个老大难问题。
2轻型轨道式单向复轨器(1)本实用新型复轨器，是针对上述人字形复轨器存在的问题，着重解决人字形复轨器的线路内侧存在的弊端而设计的。该复轨器广泛用于列车两辆以上脱轨事故的复轨工作，尤其体积小重量轻，特别适用于机车携带复轨器，本务机车在运行中发生轻微脱轨的情况下，随时随地靠机车自身动力进行复轨工作，这时只要用一组轨道式单向复轨器(两件)，采用正向或调换方向的方式，完全可以对左右方向脱轨车进行复轨工作。从而减轻一半的体积重量，其经济效益为最佳新型机车便携复轨器。
下面结合如下诸图，对轨道式单向复轨器具体说明如下图5、6，是线路左向内外侧一组轨道式单向复轨器总成俯视图图7，是线路左向内侧轨道式单向复轨器主视图图8，是线路左向内侧轨道式单向复轨器俯视图图9，是线路左向内侧轨道式单向复轨器左视图
图10，是线路左向内侧轨道式单向复轨器N－N局部剖面图该结构，是由外侧支承凸台1、内侧支承凸台2、复轨凸台3、外侧扣轨支架4、内侧扣轨支架5、内侧棘爪6、外侧棘爪7、内侧底座8、外侧底座9、外侧挡板10、内侧挡板11、水枕12、线路钢轨13、脱轨轮对14、卡座15、等组成。
(2)使用及应用范围该复轨器没有任何附属另件，具有安装方便，体积小，灵活，复轨可靠稳定等优点。根据图5、6，先把线路左向内外侧一组轨道式单向复轨器底座8、9分别安装在线路内外侧水枕12上，作为复轨器入口支承基础，并使内外侧挡板10、11与内外侧棘爪6、7分别横跨在水枕12上，才能使复轨器入口底座8、9牢固连接于水枕上。与此同时，只要把内外侧扣轨支架4、5分别扣在轨道上面，只用几分钟就完成复轨的整备作业。
此外，图7、10中的线路内侧底座的支承卡座15的作用，是水枕中央凹形斜面填空补缺支承而设的。在木枕上安装时，借机车自重，迫使支承卡座15全部扎进木枕，使轨道式单向复轨内侧支承底座保持水平。这样该复轨器通用于水枕及木枕的钢轨线路。这对轨道式复轨器的底座创造了稳定基础。同时本复轨器通用于43、50、60、75公斤线路钢轨。
(3)本复轨器结构主要特征①独立左右单向复轨方式一般列车脱轨事故几乎都发生在某一侧单向，而另一侧是没有脱轨。既使两侧发生脱轨，则两侧分别各安装两组左右单向复轨器，照样完成左右双向复轨工作。从减轻单件体积、重量角度出发左右双向通用结构的必要性不大。所以本实用新型复轨器采用两组独立左右单向复轨方式，共计由四件组成。这不仅解决缩小复轨器单件、体积、重量问题，而是给轨道式单向复轨器的推广应用创造良好的基础。
②复轨凸台关于复轨原理问题，有些人认为，线路两侧人字形复轨器的凸台，对脱轨轮对左右轮缘同时起复轨作用。这是一种直观上的误解。根据
图1、轮对轮缘外侧距为1419毫米，是一个固定不变的刚性尺寸。则在运用线路直线区段线路轨距为1435毫米，铁路线路轨距容许误差为宽不得超过6毫米，窄不得超过2毫米。在线路曲率半径650米及以下的，其轨距最大加宽不得超过15毫米，可见线路轨距各区段各不同，而钢轨与复轨器的安装，是用较大松动的连接结构。由此可见，一个刚性尺寸与一个非刚性尺寸之间完全啮合是不可能的。所以，线路两条钢轨上安装的复轨器凸台对轮对左右轮缘，同时起复轨作用的可能性极少，甚至几乎不存在。由此可见，复轨不必设两个凸台，而是只设一个复轨凸台3是完全可以。复轨凸台水平斜度，是完全取决于最大横向复轨距离和复轨凸台长度而确定。根据线路内外侧复轨器支承凸台1、2支承踏面特点，复轨凸台必须设在线路内侧复轨器离轨较远的斜边缘上，其原因是第一、当脱轨轮对复轨时，必须线路内侧轮缘的内侧沿复轨凸台起导向复轨作用。第二、复轨凸台3不支承轮踏面载荷，所以提高复轨凸台高度，可以相应的提高复轨性能。
③轨道式支承凸台主要特征是两组左右对称并独立左右单向复轨，轮踏面支承的轨道式复轨器。根据图5、6，每组复轨器由两条线路内外侧支承凸台1、2及线路内侧复轨凸台3组成。该两条支承凸台高度必须超过轮缘高度35毫米，才能脱轨轮对踏面的载荷全部由两条支承凸台1、2支承，使脱轨轮缘在复轨器顶板上处于悬空状态。并这两条支承凸台都是离轨较近，这种复轨承载是合理的，可提高复轨器承载能力及复轨稳定性。当脱轨轮对复轨时，借复轨牵引力迫使轮缘沿复轨凸台3往轨道横向复轨，此时虽然复轨器的复轨凸台上产生复轨反推力，但支承凸台2的轮踏面支承载荷远远大于复轨而产生复轨凸台3的复轨反推力，使复轨器仍保持稳定状态。从而彻底消除了人字形复轨器线路内侧的轮缘点接触支承，刺破复轨器顶板及线路内侧复轨器较大横向偏载而造成翻倒复轨器的弊端。
在这里从设计角度进一步明说一下，线路内侧双凸台2、3所具有的特殊功能及结构。根据图5、6、7、9，复轨器顶板及三条凸台1、2、3都是拱形，这三条凸台都在水平面上同一斜度相互平行。但，为了把脱轨轮缘从地面顺利引入线路内侧复轨器双凸台2、3的复轨入口，此入口支承凸台2作成斜向半喇叭形开口。此外，在复轨过程中轮踏面支承中心与轮缘在双凸台中间复轨而产生前后，左右横向接触凸台的间距是一定的。这两种间距都取决于三个因素；一是，双凸台高度，二是，机车或车辆轮缘半径。三是支承凸台2的曲率半径。这三种因素尺寸越大，其支承点前后、左右间距越大。其中前后距离，是车轮支承中心至轮缘与双凸台横向支承点前后距离，所以在复轨过程中，车轮中心的复轨始终提前完成一段距离。根据这个距离，双凸台出口的支承凸台2由斜向改为平行于钢轨的一条直线，使双凸台复轨出口形成半锥形开口。其次，双凸台横向左右间距，是在复轨过程中控制轮踏面与支承凸台2之间线接触长度，其线接触最少长度必须保证20毫米，所以，合理设计双凸台的高度和曲率半径及间距，是轨道式单向复轨器的成败关键。
总之，线路内侧复轨器，双凸台具有同一斜向相互平行又有一定的横向间距，其复轨入口支承凸台2形成斜向半喇叭形开口，而复轨出口支承凸台2形成为半锥形开口。
归纳起来，双凸台具有如下功能1、线路内侧复轨器具有一定间距的双凸台，其支承凸台2离轨非常近，从根本上提高了复轨稳定性和承载能力。此外复轨凸台3高度为50毫米时，其复轨性能比人字形复轨器提高3倍多。
2、最大脱轨距离300毫米以内，不管脱轨距离多少，都能够把脱轨轮缘从地面顺利地引入双凸台的复轨入口，这就给轨道式复轨创造良好的条件。
3、双凸台具有同一斜向平行又有一定的横向间距，才能保证轨道复轨的准确性和可靠性。
4、当脱轨轮对超过复轨的水平斜度时，通过该双凸台间距在复轨过程中自动调到正常复轨斜度，同时进行复轨工作。从这点来说，其他任何复轨器都没具备这个功能。
3、液压牵引机构该系统是由液压牵引执行机构和超高压液压泵站所组成。
图11是液压牵引机构的液压传动原理示意图，下面结合
图11具体说明如下
1.液压牵引执行机构，是由牵引顶镐固定装置及牵引顶镐组成。牵引顶镐固定装置是由钢轨卡座①2个、楔子②4个、环形钢套绳③连接组成。操作特点是，只要用大锤把楔子②打进线路两侧钢轨卡座①的左右内侧，然后把环形钢套绳③连挂于线路两侧钢轨卡座①和牵引顶镐固定架⑩上，用几分钟就可以固定牵引顶镐。这对频繁地拆装移动的牵引整备作业，创造了灵活方便条件。
牵引顶镐是由钢套绳④、棘爪前卡座⑤、拉伸弹簧⑥8个、棘爪凸轮开关⑦2个、棘爪⑧8个、棘爪定位销⑨8个、顶镐固定架⑩、外层缸体 、空心活塞杆 、内层空心缸体 、棘爪后卡座 、快速接头 2个所组成。
结构特征是把空心活塞杆套装在内，外双层空心缸体中间，前四个棘爪固定于活塞杆前端的棘爪前卡座，后四个棘爪固定于缸体尾部的棘爪后卡座，借助活塞杆往复行程，并通过前、后棘爪及凸轮开关把牵引钢套绳穿过牵引顶镐中心孔传递牵引力，组成了钢套绳液压牵引机构。
牵引顶镐的操作当牵引顶镐活塞杆 伸长时，活塞杆前端的四个棘爪⑧靠四个拉伸弹簧⑥的拉力，自动卡住第一节牵引钢套绳④的钢套进行牵引，此牵引钢套绳④是由13节钢套组成，其节距为400毫米，牵引顶镐最大行程为450毫米。当活塞杆 伸长到400～450毫米时，缸体尾部四个棘爪⑥也靠四个拉伸弹簧⑤的拉力，自动卡住第三节牵引钢套绳④的钢套，就结束牵引顶镐活塞杆第一次牵引行程。在这里缸体尾部四个棘爪的作用，是为防止钢套绳后退而设计的。当活塞杆回程达到400～450毫米时，活塞杆前端四个棘爪⑧又自动卡住第二节牵引钢套绳④的钢套。这时可以使牵引顶镐的活塞杆 进行第二次牵引作业。这样重复10次达到最大牵引距离为4米。如再需要进行牵引时，就打开前、后棘爪凸轮开关⑦，把牵引钢套绳④重新返回原位，然后用大锤卸下楔子②把钢轨卡座①往前移动到所需要的距离，再用大锤把楔子②重新打进线路两侧钢轨卡座①的左右内侧，最后把环形钢套绳③连挂于线路两侧钢轨卡座①和顶镐固定架⑩上，就完成固定牵引顶镐的整备作业，这就可以进入第二阶段的牵引复轨作业。这样直到脱轨轮全部复轨为止。牵引4米所需的作业时间为18分钟。顶镐最大牵引力可达35吨，超过前进型蒸汽机车最大起动牵引力28.4吨。由此液压牵引力取代机车牵引力是完全可能的。从而结束我国铁路机车一直作为复轨器唯一动力的历史。为减轻重量，本液压牵引顶镐的材质均采用35CrMnsi高强度合金钢。
2、超高压液压泵站该泵站是由快速接头 、三位四通换向阀 、压力表 、阻尼阀 、油箱 、滤油网 、超高压径向柱塞泵 、单向阀 、溢流阀 所组成。根据事故救援野外手工作业特点，为最大限度减轻重量，本液压油泵采用100Mpa压力，流量为4.06公升／分、自重20公斤，其动力为37公斤单缸汽油机，其余泵站液压传动原理同普通液压泵站。
图11中，除液压牵引机构外，复轨有关的固定设备由线路钢轨 、木枕 、右向外侧轨道式单向复轨器 、右向内侧轨道式单向复轨器 、脱轨车的车钩 组成。
权利要求1.本实用新型是一种轻型液压牵引轨道式单向复轨器，适用于两辆以上列车脱轨事故救援中，以自带的液压牵引动力取代机车牵引动力来完成轨道式单向复轨工作，其特征是具有带钢套绳的液压牵引顶镐及两组左右对称并独立左右单向轮踏面支承的轨道式复轨器，每组复轨器有两条支承凸台及一条复轨凸台，由这三条同一斜向拱形的凸台组成轨道式单向复轨器。
2.根据权利要求1所述的轻型液压牵引轨道式单向复轨器其特征是液压牵引机构把空心活塞杆套装在内、外双层空心缸体中间，前四个棘爪固定于活塞杆前端的棘爪前卡座、后四个棘爪固定于缸体尾部的棘爪后卡座，借助活塞杆往复行程，并通过前、后棘爪及凸轮开关把牵引钢套绳穿过牵引顶镐中心孔传递牵引力，组成了钢套绳液压牵引机构。
3.根据权利要求1所述的轻型液压牵引轨道式单向复轨器，其特征是每组内、外侧单向复轨器各有一条支承凸台，是同一斜向又相互平行，复轨时这两条凸台支承轮踏面起轨道作用。
4.根据权利要求1所述的轻型液压牵引轨道式单向复轨器，其特征是每组内、外侧单向复轨器中，在内侧复轨器上专设一条复轨凸台起复轨导向作用。线路内侧双凸台同一斜向平行，又具有一定的横向间距，其双凸台复轨入口形成为斜向半喇叭形开口，而复轨出口形成为半锥形开口。
专利摘要本实用新型是一种轻型液压牵引轨道式单向复轨器，适用于两辆以上列车脱轨事故救援中，以自带的液压牵引动力取代机车牵引动力来完成轨道式单向复轨工作。其特征是具有带钢套绳的液压牵引顶镐及两组左右对称并独立左右单向轮踏面支承的轨道式复轨器，每组复轨器有两条支承凸台及一条复轨凸台，由这三条同一斜向拱形的凸台组成轨道式单向复轨器。
文档编号B61K5/00GK2186192SQ9322819
公开日1994年12月28日 申请日期1993年5月14日 优先权日1993年5月14日
发明者金日鹿 申请人:金日鹿