悬挂式货运道岔钢轨随动锁轨器及其工作过程

技术领域

本发明涉及一种悬挂式货运道岔钢轨随动锁轨器及其工作过程。

背景技术

悬挂式单轨交通系统主要特点是：通过车辆上部的走行部置于开口箱型轨道梁内车辆悬吊在轨道梁下方行驶。悬挂式单轨交通将地面交通移至空中，充分利用了城市空间，具有不易出轨，爬坡能力强，转弯半径小，噪音低，造价低，受天气影响小，可预制且施工工期短，占地少，可拆卸并重复使用等诸多优势。

悬挂式单轨交通系统一般用于客运，载荷小，平稳性要求高，故多为胶轮制式；而悬挂式货运单轨交通系统用于货运，载荷大，平稳性要求较低，故采用钢轮钢轨制式。

悬挂式货运单轨交通系统的道岔有二开、三开两种，道岔部分的开口箱型轨道梁一端与支撑立柱采用铰链连接，另一端设置变线驱动系统，即开口箱型轨道梁的变线是在变线驱动系统驱动下开口箱型轨道梁绕连接铰链旋转实现的；而道岔部分的钢轨采用整根结构，通过强制弹性变形的方法实现换线。

悬挂式货运单轨交通系统的道岔钢轨的平面线形要求为：直线—圆弧—直线，其中一个直线段与开口箱型轨道梁固定连接；另一个直线段在变线过程中产生相对于开口箱型轨道梁的沿自身轴线的移动。为了保证货运车辆的平稳运行必须对道岔钢轨直线段进行锁定。

开口箱型轨道梁的尺寸很大，一般长度大于20m，加工、热处理均较困难，加之成本问题，开口箱型轨道梁的制造几乎都是焊接后自然时效，故其精度很低；钢轨是热轧零件，因其长度很大，故其形状精度也不高。所以悬挂式货运单轨三开道岔钢轨的锁轨必须采取特殊结构和工艺才能保证锁轨准确、可靠。

发明内容

根据上述提出的开口箱型轨道梁的尺寸很大，一般长度大于20m，加工、热处理均较困难，加之成本问题，开口箱型轨道梁的制造几乎都是焊接后自然时效，故其精度很低；钢轨是热轧零件，因其长度很大，故其形状精度也不高；所以悬挂式货运单轨三开道岔钢轨的锁轨必须采取特殊结构和工艺才能保证锁轨准确、可靠的技术问题，而提供一种悬挂式货运道岔钢轨随动锁轨器及其工作过程。本发明能在开口箱型轨道梁和变线钢轨的精度很低的情况下，实现对变线钢轨的随动锁紧，能满足悬挂式货运列车道岔的频繁变轨要求，且可靠性高、列车运行平稳。

本发明采用的技术手段如下：

一种悬挂式货运道岔钢轨随动锁轨器，用于对道岔钢轨直线段进行锁定，包括：开口箱型轨道梁、与开口箱型轨道梁相连的变线钢轨、调整垫铁A、与开口箱型轨道梁相连的锁紧板、与锁紧板相连的升降滑台、托板、大圆锥齿轮、滚动轴承A、轴丝杠、与大圆锥齿轮相连的小圆锥齿轮、与小圆锥齿轮相连的传动轴、与传动轴相连的液压马达、滚动轴承B、调整垫铁B、滚动轴承C、阶梯销轴、与升降滑台相连的顶杆、与传动轴相连的螺母、与顶杆相连的导向套、导向杆A、导向杆B、导向杆C、导向杆D、阻转销轴和与托板相连的传动箱；

所述开口箱型轨道梁的横截面为H型，由矩形上梁板、矩形下梁板以及连接在矩形上梁板和矩形下梁板间的矩形立板构成，所述变线钢轨的下表面通过调整垫铁A和调整垫铁B与开口箱型轨道梁的矩形下梁板上表面相连；

所述变线钢轨为工字型断面，即由矩形上梁、梯形下梁以及连接在矩形上梁和梯形下梁间的矩形立板构成，导向杆A、导向杆B、导向杆C、导向杆D的一端面分别于变线钢轨的近似于梯形下梁的下表面固连；所述开口箱型轨道梁的矩形下梁板的两侧开设有两个矩形通孔，导向杆A和导向杆B共同插入一侧矩形通孔中且间隔设置，并贯穿出开口箱型轨道梁的矩形下梁板，导向杆C和导向杆D共同插入另一侧矩形通孔且间隔设置，并贯穿出开口箱型轨道梁的矩形下梁板，开口箱型轨道梁矩形下梁板上的两个矩形通孔与导向杆A、导向杆B、导向杆C、导向杆D间存在较大间隙；

所述升降滑台为矩形结构，在其各角点处设有4个铅垂向圆柱形通孔，分别套入导向杆A、导向杆B、导向杆C、导向杆D；升降滑台的4个铅垂向圆柱形通孔分别与导向杆A、导向杆B、导向杆C、导向杆D同轴，且相互间构成滑动配合；导向杆A、导向杆B、导向杆C、导向杆D的另一端面与托板的上表面固连；

所述传动箱为矩形箱体，其下箱板底面固定于托板的上表面中央位置；传动箱的上下箱板上各设有铅垂向同轴圆柱形通孔，其侧箱板上设有水平向圆柱形通孔；传动箱上箱板的铅垂圆柱形通孔内安装滚动轴承C，传动箱下箱板的铅垂向圆柱形通孔内安装滚动轴承A，传动箱侧箱板的水平向圆柱形通孔内安装滚动轴承B；传动轴插入滚动轴承B的内环内孔并从两端伸出滚动轴承B之外，传动轴的一端部与小圆锥齿轮固连，另一端部与液压马达的输出轴固连，液压马达的壳体固连在托板的上表面；大圆锥齿轮与小圆锥齿轮啮合，两者构成齿轮副；由液压马达驱动大圆锥齿轮和小圆锥齿轮进行啮合传动；所述轴丝杠由两段圆柱体构成，大直径段中部固连大圆锥齿轮，小直径段为丝杠，轴丝杠的大直径段插入滚动轴承C和滚动轴承A内环内孔；

所述导向套的一端面固连在传动箱上箱板上表面，导向套的内孔与传动箱的上下箱板上的两个铅垂向圆柱形通孔同轴；顶杆插入导向套的内孔并从一端伸出其外，顶杆与导向套构成滑动配合；顶杆呈套杯状，开口朝下，其内设盲孔呈阶梯状，大直径孔段在下；螺母插入顶杆的大直径孔段并与之固连；螺母套入轴丝杠且两者构成螺纹副；顶杆的上端面与升降滑台下表面贴合，但不固定连接；

所述升降滑台上表面的中央位置设有球面凹坑，锁紧板是一个在其下表面中央处带有球面凸起的矩形板，锁紧板的球面凸起与升降滑台的球面凹坑贴合；锁紧板的上表面与开口箱型轨道梁的矩形下梁板下表面贴合，锁紧板的中央处设有铅垂向阶梯通孔，大直径孔在上；升降滑台的中央处设有圆柱形盲孔，阶梯销轴的大直径段在上同时插入锁紧板中央处的铅垂向阶梯通孔和升降滑台中央处的圆柱形盲孔，阶梯销轴的小直径轴段与升降滑台的中央处圆柱形盲孔构成过盈配合；

所述顶杆的侧壁上沿侧母线开设有键槽，导向套的侧壁设有水平向圆柱孔，阻转销轴同时插入导向套的水平向圆柱孔和顶杆的键槽，阻转销轴与导向套的水平向圆柱孔构成过渡配合，与顶杆的键槽构成滑动配合。

进一步地，所述变线钢轨的纵向中心平面位于开口箱型轨道梁矩形立板一立面与矩形下梁板一侧面的对称位置；变线钢轨的相对正确位置通过修整或更换调整垫铁A和调整垫铁B实现，在变线钢轨的相对正确位置确定后，将调整垫铁A和调整垫铁B与开口箱型轨道梁固连，调整垫铁A和调整垫铁B设有若干组且沿变线钢轨等距布置。

进一步地，所述导向杆A、导向杆B、导向杆C、导向杆D的直径、长度均相等，导向杆A、导向杆B、导向杆C、导向杆D的轴线彼此平行。

进一步地，所述阶梯销轴的大、小直径轴段均与锁紧板中央处铅垂向阶梯通孔构成大间隙配合，阶梯销轴的小直径轴段轴端与降滑台的中央处圆柱形盲孔底部贴合，阶梯销轴大直径轴段的下端面与锁紧板中央处铅垂向阶梯通孔的大直径孔端面具有较大间隙，阶梯销轴大直径轴段的上端面位于锁紧板上表面以下。

进一步地，所述锁紧板的球面凸起的球面直径与升降滑台的球面凹坑的球面直径相等，两者构成球面副，以保证锁紧板上表面与开口箱型轨道梁的矩形下梁板下表面能紧密贴合。

本发明还提供了一种悬挂式货运道岔钢轨随动锁轨器的工作过程，包括如下步骤：

步骤一、当需要道岔钢轨变线时，反向启动液压马达，液压马达输出轴反向旋转，带动传动轴、小圆锥齿轮、大圆锥齿轮、轴丝杠一同反向转动；螺母和顶杆由于受到阻转销轴和导向套的限制，而向下作直线移动，升降滑台和锁紧板在自重作用下随顶杆一同向下移动，锁紧松开；变线钢轨可按要求变线，在变线钢轨变线过程中，随动锁轨器上除开口箱型轨道梁、调整垫铁A和调整垫铁B以外的所有构件将随着变线钢轨一同运动；

步骤二、当变线钢轨变线完成后，正向启动液压马达，液压马达输出轴正向旋转，带动传动轴、小圆锥齿轮、大圆锥齿轮、轴丝杠一同正向转动；螺母和顶杆由于受到阻转销轴和导向套的限制，而向上作直线移动，升降滑台和锁紧板在顶杆的推动下一同向上移动，直到锁紧板的上表面与开口箱型轨道梁的矩形下梁板下表面贴合；当液压马达继续转动时，降滑台和锁紧板继续向上运动，而钢轨、导向杆A、导向杆B、导向杆C、导向杆D、托板、传动箱、液压马达、导向套、轴丝杠一同向上运动，直到液压马达的输出力矩达到设定值；此时变线钢轨与调整垫铁A、调整垫铁B之间产生很大的正压力，进而使变线钢轨与调整垫铁A、调整垫铁B之间产生锁紧变线钢轨所需的摩擦力，锁轨过程结束。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明提供的悬挂式货运道岔钢轨随动锁轨器及其工作过程，能在开口箱型轨道梁和变线钢轨的精度很低的情况下，实现对变线钢轨的随动锁紧，能满足悬挂式货运列车道岔的频繁变轨要求，且可靠性高、列车运行平稳。

2、本发明提供的悬挂式货运道岔钢轨随动锁轨器及其工作过程，由于对开口箱型轨道梁和变线钢轨的制造和安装精度没有严格要求，故能显著降低制造与安装成本。

3、本发明提供的悬挂式货运道岔钢轨随动锁轨器及其工作过程，由于本发明采用的是对变线钢轨的多点自动锁紧，故与现有技术相比锁紧更可靠，能有效降低列车通过道岔时的振动、冲击。

综上，应用本发明的技术方案能够解决现有技术中的开口箱型轨道梁的尺寸很大，一般长度大于20m，加工、热处理均较困难，加之成本问题，开口箱型轨道梁的制造几乎都是焊接后自然时效，故其精度很低；钢轨是热轧零件，因其长度很大，故其形状精度也不高；所以悬挂式货运单轨三开道岔钢轨的锁轨必须采取特殊结构和工艺才能保证锁轨准确、可靠的问题。

基于上述理由本发明可在交通系统等领域广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为悬挂式货运单轨三开道岔示意图。

图2为悬挂式货运单轨三开道岔处于工作状态下的示意图。

图3为本发明悬挂式货运道岔钢轨随动锁轨器的主视图。

图4为图3的A-A剖视图。

图5为图3的B-B剖视图。

图6为图3的C-C剖视图。

图7为图4的D-D剖视图。

图8为图3中E处的局部放大视图。

图中：a、固定单轨开口箱型轨道梁；b、铰链；c、可转动单轨开口箱型轨道梁；d、直线段锁轨器；e、三轨开口箱型轨道梁；f、三开道岔钢轨；g、变线钢轨；h、道岔钢轨弯曲驱动系统；i、本发明用于悬挂式货运道岔钢轨随动锁轨器；

1、开口箱型轨道梁；2、变线钢轨；3、调整垫铁A；4、升降滑台；5、锁紧板；6、托板；7、大圆锥齿轮；8、滚动轴承A；9、轴丝杠；10、小圆锥齿轮；11、传动轴；12、液压马达；13、滚动轴承B；14、调整垫铁B；15、滚动轴承C；16、阶梯销轴；17、顶杆；18、螺母；19、导向套；20、导向杆A；21、导向杆B；22、导向杆C；23、导向杆D；24、阻转销轴；25、传动箱。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

实施例1

如图1-2所示，在图1悬挂式货运单轨三开道岔的结构示意图中，固定单轨开口箱型轨道梁a是两个相互固连的在空间呈平行布置的工字形大梁(图1-2中做了简化，下同)，可转动单轨开口箱型轨道梁c也是相互固连的两个在空间呈平行布置的工字形大梁；三轨开口箱型轨道梁e是由相互固连的六个工字形大梁构成，三轨开口箱型轨道梁e的中央两个工字形大梁在空间呈平行布置；两侧的各两个工字形大梁在空间分别呈平行布置；中央工字形大梁与两侧工字形大梁间夹角刚好等于道岔变线角。两根变线钢轨g分别置于固定单轨开口箱型轨道梁a和可转动单轨开口箱型轨道梁c的工字形大梁内侧下底板上表面(工字形大梁立板内侧)，且两根变线钢轨g彼此平行。铰链b位于可转动单轨开口箱型轨道梁c的两根工字形大梁的对称中心线上。道岔钢轨弯曲驱动系统h位于两根变线钢轨g外侧并分别与固定单轨开口箱型轨道梁a和可转动单轨开口箱型轨道梁c固连。三开道岔钢轨f由六根钢轨构成，中央两根钢轨分别与变线钢轨g的两根钢轨共线；两侧的四根钢轨两两平行且间距与变线钢轨g的两根钢轨的间距相等；两侧的四根钢轨与中央两根钢轨间夹角刚好分别等于道岔变线角。若干个直线段锁轨器d用于锁紧变线钢轨g的非弯曲部分。若干个本发明用于悬挂式货运道岔钢轨随动锁轨器i固连于变线钢轨g的适当位置。

如图3-8所示，本发明提供了一种悬挂式货运道岔钢轨随动锁轨器，包括开口箱型轨道梁1、变线钢轨2、调整垫铁A3、升降滑台4、锁紧板5、托板6、大圆锥齿轮7、滚动轴承A8、轴丝杠9、小圆锥齿轮10、传动轴11、液压马达12、滚动轴承B13、调整垫铁B14、滚动轴承C15、阶梯销轴16、顶杆17、螺母18、导向套19、导向杆A20、导向杆B21、导向杆C22、导向杆D23、阻转销轴24、传动箱25。

开口箱型轨道梁1的横截面为H型，即由矩形上下梁板和矩形立板构成，矩形立板垂直设置在矩形上下梁板之间。变线钢轨2的下表面通过调整垫铁A3、调整垫铁B14支承在开口箱型轨道梁1的矩形下梁板上表面，变线钢轨2的纵向中心平面位于开口箱型轨道梁1矩形立板一立面与矩形下梁板一侧面的对称位置；变线钢轨2的相对正确位置通过修整或更换调整垫铁A3、调整垫铁B14实现，在变线钢轨2的相对正确位置确定后，将调整垫铁A3、调整垫铁B14与开口箱型轨道梁1固连，调整垫铁A3、调整垫铁B14有若干组且沿变线钢轨2等距布置的。

变线钢轨2为工字型断面，即由一个矩形上梁、一个矩形立板和一个近似于梯形下梁构成，矩形立板垂直设置在矩形上梁和近似于梯形下梁之间，导向杆A20、导向杆B21、导向杆C22、导向杆D23的一端面分别于变线钢轨2的梯形下梁的下表面固连，导向杆A20、导向杆B21、导向杆C22、导向杆D23的直径、长度均相等，导向杆A20、导向杆B21、导向杆C22、导向杆D23的轴线彼此平行。

在开口箱型轨道梁1的矩形下梁板上有两个矩形通孔，导向杆A20、导向杆B21一起插入同一矩形通孔，并从贯穿开口箱型轨道梁1的矩形下梁板，导向杆C22、导向杆D23一起插入另一矩形通孔，并从贯穿开口箱型轨道梁1的矩形下梁板，开口箱型轨道梁1矩形下梁板上的两个矩形通孔与导向杆A20、导向杆B21、导向杆C22、导向杆D23间存在较大间隙。

升降滑台4是一个矩形零件，在其4各角点附近有4个铅垂向圆柱形通孔，分别套入导向杆A20、导向杆B21、导向杆C22、导向杆D23；升降滑台4的4个铅垂向圆柱形通孔分别于导向杆A20、导向杆B21、导向杆C22、导向杆D23同轴，且相互间构成滑动配合；导向杆A20、导向杆B21、导向杆C22、导向杆D23的另一端面与托板6的上表面固连。

传动箱25是一个矩形箱体，其下箱板底面固定于托板6的上表面中央位置。在传动箱25的上下箱板上各有一个铅垂向同轴圆柱形通孔，在一个侧箱板上有一个水平向圆柱形通孔；在传动箱25上箱板铅垂圆柱形通孔内安装滚动轴承C15，在传动箱25下箱板铅垂向圆柱形通孔内安装滚动轴承A8，在传动箱25侧箱板水平向圆柱形通孔内安装滚动轴承B13。传动轴11插入滚动轴承B13的内环内孔并从两端伸出滚动轴承B13之外，传动轴11的一端部与小圆锥齿轮10固连，另一端部与液压马达12的输出轴固连，液压马达12的壳体固连在托板6的上表面。大圆锥齿轮7与小圆锥齿轮10啮合，两者构成齿轮副；轴丝杠9由两段圆柱体构成，大直径段中部固连大圆锥齿轮7，小直径段为丝杠，轴丝杠9的大直径段的上下两端分别插入滚动轴承C15和滚动轴承A8内环内孔。

导向套19的一端面固连在传动箱25上箱板上表面，导向套19的内孔与传动箱25的上下箱板上的两个铅垂向圆柱形通孔同轴；顶杆17插入导向套19的内孔并从一端伸出其外，顶杆17与导向套19构成滑动配合；顶杆17呈套杯状，开口朝下，其盲孔呈阶梯状，大直径孔段在下；螺母18插入顶杆17的大直径孔段并与之固连。螺母18套入轴丝杠9的丝杠且两者构成螺纹副。顶杆17的上端面与升降滑台4下表面贴合，但不连接。

在升降滑台4上表面的中央位置有一个球面凹坑，锁紧板5是一个在其下表面中央处带有球面凸起的矩形板，锁紧板5的球面凸起与升降滑台4的球面凹坑贴合。锁紧板5的上表面与开口箱型轨道梁1的矩形下梁板下表面贴合，在锁紧板5的中央处有一个铅垂向阶梯通孔，大直径孔在上。在升降滑台4的中央处有一个圆柱形盲孔，阶梯销轴16的大直径段在上同时插入锁紧板5中央处铅垂向阶梯通孔和升降滑台4的中央处圆柱形盲孔，阶梯销轴16的小直径轴段与升降滑台4的中央处圆柱形盲孔构成过盈配合；阶梯销轴16的大、小直径轴段均与锁紧板5中央处铅垂向阶梯通孔构成大间隙配合，阶梯销轴16的小直径轴段轴端与降滑台4的中央处圆柱形盲孔底部贴合，阶梯销轴16大直径轴段的下端面与锁紧板5中央处铅垂向阶梯通孔的大直径孔端面具有较大间隙，阶梯销轴16大直径轴段的上端面位于锁紧板5上表面以下。

在顶杆17的侧壁上沿侧母线开有一个键槽，在导向套19的侧壁有一个水平向圆柱孔，阻转销轴24插入导向套19的水平向圆柱孔和顶杆17的键槽，阻转销轴24与导向套19的水平向圆柱孔构成过渡配合，阻转销轴24与顶杆17的键槽构成滑动配合。

锁紧板5的球面凸起的球面直径与升降滑台4的球面凹坑的球面直径相等，两者构成球面副，其作用是保证锁紧板5上表面与开口箱型轨道梁1的矩形下梁板下表面能紧密贴合。

实施例2

在实施例1的基础上，本发明还提供了一种悬挂式货运道岔钢轨随动锁轨器的工作过程，包括如下步骤：

步骤一、当需要道岔钢轨变线时，反向启动液压马达12，液压马达12输出轴反向旋转，带动传动轴11、小圆锥齿轮10、大圆锥齿轮7、轴丝杠9一同反向转动；螺母18和顶杆17由于受到阻转销轴24和导向套19的限制，而向下作直线移动，升降滑台4和锁紧板5在自重作用下随顶杆17一同向下移动，锁紧松开。变线钢轨2可按要求变线，在变线钢轨2变线过程中，随动锁轨器的所有构件(开口箱型轨道梁1、调整垫铁A3、调整垫铁B14除外)将随着变线钢轨2一同运动。

步骤二、当变线钢轨2变线完成后，正向启动液压马达12，液压马达12输出轴正向旋转，带动传动轴11、小圆锥齿轮10、大圆锥齿轮7、轴丝杠9一同正向转动；螺母18和顶杆17由于受到阻转销轴24和导向套19的限制，而向上作直线移动，升降滑台4和锁紧板5在顶杆17的推动下一同向上移动，直到锁紧板5的上表面与开口箱型轨道梁1的矩形下梁板下表面贴合，当液压马达12继续转动时，降滑台4和锁紧板5继续向上运动，而钢轨2、导向杆A20、导向杆B21、导向杆C22、导向杆D23、托板6、传动箱25、液压马达12、导向套19、轴丝杠9等一同向上运动，直到液压马达12的输出力矩达到设定值。此时变线钢轨2与调整垫铁A3、调整垫铁B14之间产生很大的正压力，进而使变线钢轨2与调整垫铁A3、调整垫铁B14之间产生锁紧变线钢轨2所需的摩擦力，锁轨过程结束。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。