不同长度单开道岔直线尖轨的设计

1不同长度单开道岔尖轨的设计设计实践证明，对于各种曲线半径的窄轨道岔，其尖轨的计算长度各不相同。对各种比较接近的长度进行圆整，取其整数，以便制造和提高使用养护的互换性。如煤炭部标准设计的尖轨长度。但在实际使用中由于场地的不同，经常需要调整尖轨的长度以满足客户对不同长度、不同型号的使用要求。道岔型号品种繁多。我公司为原煤炭部窄轨铁路道岔专业生产厂家，本人在十几年的道岔改型设计工作中积累了一些较为科学的方法，在此与各位同仁进行一下探讨与交流。(一)、尖轨设计原则尖轨的设计，必需以道岔总图中主要尺寸技术参数为依据，为使机车车辆安全通过道岔设计时必须保证:1.两根尖轨互相连接，同步摆动；且摆动灵活；2.尖轨尖部与基本轨密贴，并有一定的压紧力；3.在正常运行的情况下，尖轨尖端不能向上翘起和被车轮轧伤，并要避免车轮轮缘从尖轨顶面爬上轨面的危险；4.要避免车轮挤翻基本轨的现象发生；5.在允许通过速度的条件下，应具有足够的强度，保证一定的使用寿命。用普通轻轨制造尖轨，为避免过多的削弱尖轨轨底，一般采用尖轨高出基本轨的措施，并使尖轨轨底重叠在基本轨轨底之上，即所谓爬坡式。2（二）、尖轨的刨切计算在单开道岔直线尖轨转撤部件中，有两根尖轨，即左尖轨与右尖轨，两者互为对称，并左右开通用。直线尖轨工作边与基本轨工作边的夹角为转撤角β。基本轨工作边与尖轨工作边的交点，称为尖轨的理论尖端。窄轨道岔尖轨的实际尖端与理论尖端相一致。1.直线尖轨设计与计算的依据（本文仅以ZDK622-4-12型道岔，Lj=1900为例；其它型号的计算方法相同，只是取值略有不同）。①.尖轨跟距Ug的确定参看图1，可得：Ug＝t+bmm………………………………(1)式中t——尖轨跟部轮缘槽宽度，按一般规定的标准车轮，t＝56mm；b——尖轨轨头宽度，ZDK622-4-12型道岔系22kg/m轻轨，b＝50.8mm。所以：Ug＝t+b＝56+50.8＝106.8mm②尖轨长度Lj本文为已知，确定为Lj=1900.但它应大于Lj′=U·URW2mm………………………(2)=106.8×√2×12300÷（106.8-16.5）=1762.77tbUamin尖轨直基本轨曲基本轨图1尖轨跟距的计算轨距Sδ3式中RW—道岔的外轨曲线半径，RW＝R+S/2=12000+600/2=12300mm,式中δ=16.5（对于600轨距轻轨）。可见尖轨长度大于当量曲线计算法计算的长度，即Lj＞Lj′参看图2。3转撤角的精确计算当尖轨长度及尖轨跟距Ug值经计算确定后，对尖轨转撤角β要进行精确的计算参看图2。β=sin-1Ug/Lj…………………………………(3)=sin-106.8/1900=3°13′20″④尖轨轨顶高出基本轨的抬高值取h=3.5.2.尖轨弯折计算为了加强尖轨尖端的强度，使尖轨落在轨腰上，尖轨前段与基本轨接触的部分，在刨切前应予先弯折。图3中的MZBEFD为弯折后的尖轨轨头轮廓线，线段AB为尖轨与本轨工作边相接触的长度，尖轨尖端轨头中心点O距尖轨理论尖端点A的距离为轨腰厚度之半。ABC尖轨基本轨图2尖轨长度“当量”曲线计算法ψLj′尖轨撞击点Rw“当量”曲线OδUg轨距S尖DβAMOZBDCH中心线基本轨工作边dg/2l2l3Ljβδ1δ2bg/2bg尖轨尖端图3尖轨弯折4AO=dg/2mmAB=BC/sinβ=bg/sinβ=50.8/sin3°13′20″=903.77mm.尖轨前部轨头中心线与基本轨工作边之夹角：∠δ1=sin-1AZ/AB=sin-1(bg-dg)/2AB…………………………………(4)=sin-1(50.8-10,72)/2×903.77=1°16′14″尖轨前部刨切后的工作边AD与尖轨前部弯折后的轨头中心线的夹角，及尖轨弯折角：δ2=β-δ1……………………………………………………（5）=3°13′20″-1°16′14″=1°57′6″尖轨前部工作边的刨切长度:AD=AM/sinδ2=(bg+dg)/2sinδ2mm………………………(6)=(50.8+10.72)/2sin1°57′6″=903.21尖轨前段折弯长度：l2=AM/tgδ2=(bg+dg)/2tgδ2mm…………………………………(7)=(50.8+10.72)/2tg1°57′6″=902.68尖轨后段弯折长度：l3=Lj-ADmm………………………………………………(8)5=1900-903.21=996.79尖轨下料长度:L=l2+l3+bg*tg（δ2/2）…………………………………(9)=902.68+996.79+50.8×tg(1°57′6″/2)=1900.34.式中dg---轻轨轨腰厚度,mm；bg---轻轨轨头宽度，mm.3.尖轨各断面到尖轨尖端的距离的计算，图41由尖端到断面宽5毫米的距离l5=5/tgβmm…………………………………………(10)=88.812由尖端到原始轨头宽断面的距离lbg=bg/tgβmm……………………………………(11)=902.353由尖端到断面宽20毫米的距离l20=20/tgβmm……(12)=355.254.尖轨轨头的垂直刨切计算，尖轨轨头垂直面的刨切即为轨顶面的刨切。520bgABl5l20lbgLj图4尖轨各断面的距离基本轨工作边尖轨尖端B6轨顶纵坡按两个斜度进行刨切，由起点开始经断面宽20毫米到断面宽5毫米处为第一个斜度i1;由断面宽5毫米到尖轨尖端为第二个斜度i2;尖轨轨顶起刨点在尖轨与基本轨相接触的终点，即图5中的B点；尖轨宽20毫米断面及尖端轨顶比基本轨降低值分别取为h20=2和hd=20。轨顶第一个斜度：i1=（h20+h）÷（lbg-l20）×1000‰………………………(13)=（2+3.5）÷（902.35-355.25）×1000‰=10.05‰轨顶断面宽5毫米处的降低值：h1=(lbg-l5)×i1/1000-h…………………………………(14)=（902.35-88.81）×i1/1000-3.5=4.68轨顶第二个斜度：i2=(hd-h1)÷l5×1000‰=（20-4.680）÷88.81×1000‰=172.5‰5.尖轨轨底水平刨切的计算尖轨尖端l5l20lbgLjBh1h20hdh520bg基本轨工作边βZ计算尖轨断面水平线图5尖轨轨顶刨切计算δ2δ1δ2δ1oAIQBNMDLO3O1O2R1R2δδ1bgBgb1b2Lj图六尖轨轨底水平刨切计算7为使尖轨与基本轨紧密铁合，尖轨非工作边的轨底侧边不与基本轨轨底、轨腰发生抵触，必需将尖轨轨底侧边进行水平刨切。轨底水平刨切计算参看图6：图中：O------原始尖轨尖端中点；O1------尖轨5毫米断面中心线；O2------尖轨20毫米断面中心线；O3------尖轨弯折中心点；A------尖轨尖端；R1--尖轨工作边5毫米断面工作点；R2-尖轨工作边20毫米断面工作点；L---尖轨5毫米断面底边刨切终点；M--尖轨20毫米断面底边刨切终点.尖轨折弯后非工作边轨头QB的计算:QB=(OQ-OA)/tgδ1=(bg-dg)÷2tgδ1=（50.8-10.72）÷2tg1°16′14″=903.56QI=OQ-OI=bg/2-OI(OI值取16mm)=50.8/2-16=9.4尖轨轨底侧边水平刨切长度的计算：IN={(Bg+bg)/2-AIcosδ2}/sinθ={(93.66+50.8)/2-10.64×cos1°57′6″}/sin2°32′52″8=1385.66式中AI=OI-dg/2=16-10.72/2=10.64∠δ=tg-1QI/QB=tg-19.4/903.56=0°35′46″∠θ=∠δ2+∠δ=1°57′6″+0°35′46″=2°32′52″尖轨轨底侧边刨切终点N的计算：b1=(Bg+bg)/2tgθ-AI(sinδ2+cosδ2/tgθ)…………………(15)=(93.66+50.8)/2tg2°32′52″-10.64(sin1°57′6″+cos1°57′6″/tg2°32′52″)=1383.94b2=Lj-b1=1900-138.94=516.06尖轨5毫米断面中心线到工作边的距离：O1R1=dg/2cosδ2-l5tgδ2……………………………(16)=10.72/2cos1°57′6″-88.81×tg1°57′6″=2.34尖轨20毫米断面中心线到工作边的距离：O2R2=l20tgδ2-dg/2cosδ2……………………………(17)=355.25tg1°57′6″-10.72/2cos0°35′46″=6.75尖轨5及20毫米断面工作边到底边轮廓线平面距离的计算：R1L=AJ+l5tgθ………………………………………(18)9=10.64+88.81×tg2°32′52″=14.6式中AJ=AI(cosδ2+sinδ2tgθ)=10.64(cos1°57′6″+sin1°57′6″tg2°32′52″)=10.65R2M=AJ+l20tgθ……………………(19)=10.65+355.25×tg2°32′52″=26.466.尖轨各断面图及尺寸计算1尖轨尖端视图,图7尖轨实际尖端的厚度:S1=(hd-Z)i=（20-10）÷5=2式中hd----尖轨实际尖端降低值，取20Z-----尖轨宽度测量点，mm;取10i-----尖轨工作边刨切斜度，i=1/5②宽5毫米处的尖轨断面，图8图中有关尺寸计算见公式(14)、（16）、（18）h3=16.67-(25.4+7.34)tg13°+16.94×tg13°-3.525.425.36OI=16102093.66h=3.5∠1:59.76图7E=16.6713°S=26.2925.41093.66h=3.5∠1:5h3=9.52图85毫米尖轨断面E=16.6713°5OI=O1R1+R1L=16.94h1=4.687.34=5+O1R110=9.52③宽20毫米处的尖轨断面，图9图中有关尺寸计算见公式（17）、（19）。h4=16.67-（25.4+20-6.74）tg13°+19.71×tg13°-3.5=8.84尖轨轨头起刨点尖轨断面，图10h5=16.67-25.4×tg13°-3.5=7.31根据以上的计算结果，将其圆整后（本文未圆整）；标注于绘制的尖轨图上即可，其它零件的计算略。通过以上计算方法设计的不同规格、不同长度的尖轨在我公司这两年已生产了近30付，客户反馈满意度高，尖轨尖部与基本轨密贴，并有一定的压紧力，使用寿命也提高了。不仅满足了客户的要求，也为公司新增了近10万元的产值；同时为以后设计同类产品积累了经验，打下了基础。25.41093.66h=3.58.8图920毫米尖轨断面E=16.6713°2∠1:5OI=R2M-O2R2=19.716.74=O2R22025.493.66h=3.5图10起刨点尖轨断面E=16.6713°h5=7.3150.825.411参考文献⑴中华人民共和国煤炭行业标准。窄轨铁路道岔MT/T2-1995。（1995）⑵谢全安，王志勇，夏琴芬。煤矿专用设备手册。煤炭工业出版社。（1984）