[发明专利]用于铁路路轨紧固组件的变径紧固件

说明书

一种用于铁路路轨紧固组件的变径紧固件，其中紧固件包括轴，轴的第一端被配置为置于底层地基中，轴的第二端被配置为与紧固组件接合，其中，轴包括在第一端和第二端之间的变径部分，变径部分具有沿着轴的纵向轴线变化的直径，使得变径部分的外表面在包含轴的纵向轴线的平面中是凸起的。

技术领域

本发明涉及一种用于铁路路轨紧固组件的变径紧固件，具体地但非排他地，涉及在一种在紧固件的端部之间具有凸起部分的变径紧固件。

背景技术

图1展示了可以应用本发明的铁路路轨紧固组件10。铁路路轨紧固组件10包括基板12，其在路轨13的下方延伸，并且被配置为容纳路轨两侧的铁路路轨紧固夹14。铁路路轨紧固组件10还包括一对紧固件30，例如螺柱、螺栓或螺钉。紧固件将基板12紧固至底层地基16，例如铁路枕木或平板。弹性垫片15和/或另外的板18可以设置在基板12和底层地基16之间。由基板12固定地保持的夹子14压在路轨13的路轨基部或根部17上。凭借夹子施加在基板12和路轨13上的力，夹子14将铁路路轨13固定至底层地基16。

在使用期间，基板12承受纵向载荷和横向载荷的组合。纵向载荷分量直接向下通过基板12和弹性垫片15传递到底层地基16中。相反，横向载荷通过以下组合传递到底层地基16中：(a)在铁路路轨紧固组件10的最下层和底层地基16的上表面之间的界面处的剪切力；和(b)通过用于固定基板12的紧固件30施加的横向力。

在基板12下方设置有弹性垫片15并且紧固件30穿过这种软质层的情况下，传递剪切力的能力潜在得更弱。在这种情况下，与不具有弹性垫片的情况相比，紧固件30可能需要占更大比重的横向载荷。因此，用于具有弹性垫片的铁路路轨紧固组件10的紧固件30可能需要较大的直径以承受较高的横向载荷。然而，这种较大的紧固件增加了所需的材料的数量，这又增加了紧固组件的重量和成本。由于在路轨长度上所需的紧固件数量可能很大，所以额外的成本可能很高。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种用于铁路路轨紧固组件的变径紧固件，其中紧固件包括轴，轴的第一端被配置为置于底层地基中，轴的第二端被配置为与紧固组件接合，

其中，轴包括变径部分，该变径部分纵向延伸并且被设置在第一端和第二端之间，该变径部分具有沿着轴的纵向轴线变化的直径，使得该变径部分的外表面的至少一部分在包含轴的纵向轴线的平面中是凸起的，以限定轴的凸起部分或段。

因此，(例如，与等径的轴相比)可以减小轴的直径，从而节省材料。

横向载荷可以在凸起部分和第二端之间的位置施加在轴上。轴可以例如通过底层地基被固定在与第二端相对的凸起部分的开始处。

凸起部分的直径可以变化，使得在向紧固件施加横向载荷时，变径紧固件的横截面中的最大应力可以沿着凸起部分的长度基本或近似不变。凸起部分的直径可以变化，使得在施加横向载荷时，轴中的应力可以大于从凸起部分的开始处到施加横向载荷的位置的应力的线性减小。例如，凸起部分的直径可以变化，使得在施加横向载荷时，轴中的应力可以在恒定值和从凸起部分的开始处到施加横向载荷的位置的应力的线性减小之间。

轴可以具有，例如贯穿变径部分的基本圆形的横截面，。

随着轴向位置更靠近第二端，凸起部分的直径可以减小。

凸起部分的直径可以根据轴向位置以绝对梯度变化，该绝对梯度随着轴向位置更靠近第二端而变得更加陡峭。

凸起部分可以从(在最靠近第一端的点上)基本为零的梯度开始。在凸起部分之前(即在凸起部分更靠近第一端的一侧)可以是不凸起的另一部分。

凸起部分的直径可以根据轴向位置以绝对梯度变化，该绝对梯度在凸起部分可能最靠近轴的第一端的端部可以基本为零。凸起部分最靠近轴的第一端的端部可以基本平行于轴的纵向轴线。

凸起部分的直径可以(例如近似地或基本上)根据轴向位置以立方反比关系变化。