阅读说明：本技术 齿轮传动式自动补偿钢枕 (Gear transmission type automatic compensation steel sleeper ) 是由 朱勇 桂昊 连西妮 梁斌 罗桂发 陈琰 陈德绍 于 2021-09-29 设计创作，主要内容包括：一种齿轮传动式自动补偿钢枕,包括两个结构对称相同的、通过联接杆连接的半枕,所述半枕包括与道砟接触的钢枕外壳、通过扣件与钢轨连接的升降块以及置于钢枕外壳内的钢枕支撑块和沉降补偿装置,所述沉降补偿装置包括锯齿转轮、固定圆盘和螺杆；锯齿转轮包括固定连接的锯齿轮和凸形齿轮,固定圆盘上设多个棘爪和内置平面涡卷弹簧的小齿轮。本发明利用带有平面涡卷弹簧的小齿轮的机械能释放,从而带动锯齿转轮转动,通过锯齿转轮与螺杆间的连接螺纹带动螺杆旋转上升自动补偿沉降,结构简单,安装、使用方便,能自动、实时地调节轨面高程,使轨下基础发生不均匀沉降后仍能维持钢轨轨面的平顺性,特别适合于铁路路基不均匀沉降地段的整治。(A gear transmission type automatic compensation steel sleeper comprises two half sleepers which are symmetrical and identical in structure and connected through a connecting rod, wherein each half sleeper comprises a steel sleeper shell in contact with a railway ballast, a lifting block connected with a steel rail through a fastener, a steel sleeper supporting block arranged in the steel sleeper shell and a settlement compensation device, and the settlement compensation device comprises a sawtooth rotating wheel, a fixed disc and a screw rod; the sawtooth rotating wheel comprises a sawtooth wheel and a convex gear which are fixedly connected, and a plurality of pawls and a pinion with a built-in flat spiral spring are arranged on the fixed disk. The invention utilizes the release of mechanical energy of the pinion with the flat spiral spring to drive the sawtooth rotating wheel to rotate, drives the screw to rotate and rise through the connecting thread between the sawtooth rotating wheel and the screw to automatically compensate settlement, has simple structure and convenient installation and use, can automatically and real-timely adjust the elevation of the rail surface, and can still maintain the smoothness of the rail surface of the steel rail after the uneven settlement of the foundation under the rail, and is particularly suitable for the treatment of uneven settlement sections of the railway subgrade.)

齿轮传动式自动补偿钢枕

技术领域

本发明涉及铁路交通基础设施领域，特别涉及一种齿轮传动式自动补偿钢枕。

背景技术

近年来，我国铁路的发展呈现高稳定性、高安全性、高舒适性的趋势，因此，保证轨下基础的高稳定性尤为重要，而轨下基础沉降对轨下基础稳定性的影响十分显著，铁路线路在运营期间出现局部沉陷、不均匀沉降等问题都将会严重影响到行车安全性和旅客舒适性，当列车高速通过时，车辆—轨道间相互作用力加剧，导致线路产生不平顺，加快轨道线路状态的恶化，缩短轨道线路的养护维修周期，增加轨道线路的养护维修费用，严重时极有可能威胁行车安全。既有整治技术方法多以局部换填加固法、挤密桩加固法、土工合成材料加固法以及注浆加固法等为主，虽然对减少线路沉降和不同线路结构间的刚度变化率具有良好的效果，但其还存在以下不足之处：

1．不能解决路基不均匀沉降导致两侧钢轨轨面不平顺的问题以及由不同结构间因刚度差引起的轨面弯折问题；

2．缺乏自动性和实时性，整治技术工艺繁琐，耗费大量养护维修的财力和人力，具有一定的局限性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单、自动调节的用于铁路线路不平顺地段的齿轮传动式自动补偿钢枕，以克服上述已有技术存在的不足。

本发明采取的技术方案是：一种齿轮传动式自动补偿钢枕，包括两个结构对称相同的、通过联接杆连接的半枕，所述半枕包括与道砟接触的钢枕外壳、通过扣件与钢轨连接的升降块以及置于钢枕外壳内的钢枕支撑块和沉降补偿装置，所述沉降补偿装置包括锯齿转轮、固定圆盘和螺杆；

所述锯齿转轮设于钢枕支撑块下方，包括固定连接的锯齿轮和凸形齿轮，所述锯齿轮置于凸形齿轮上方、直径大于凸形齿轮；

所述固定圆盘设于锯齿转轮下方、固定于钢枕底部，为中部内凹状，其外圈上表面均匀布设多个棘爪，所述棘爪之固定端与固定圆盘相对固定，活动端插入锯齿轮之锯齿中、与锯齿轮之锯齿配合，固定圆盘之内凹面上设多个内置平面涡卷弹簧的小齿轮，所述凸形齿轮置于内凹面上、外缘分别与多个小齿轮相互啮合；

所述螺杆上部伸入升降块内、与升降块密切贴合，中部置于钢枕支撑块内、与钢枕支撑块内壁螺纹连接，下部依次穿过锯齿转轮和固定圆盘中部，并分别与锯齿转轮、固定圆盘螺纹连接。

其进一步的技术方案是：所述升降块为中部被挖空螺杆圆柱体大小的柱式结构。

由于采用上述技术方案，本发明之齿轮传动式自动补偿钢枕具有如下有益效果：

本发明利用带有平面涡卷弹簧的小齿轮的机械能释放，带动锯齿转轮转动，再通过锯齿转轮与螺杆间的连接螺纹带动螺杆旋转自动补偿沉降，结构简单，安装、使用方便，能自动、实时地调节轨面高程，亦可回收利用，使轨下基础发生不均匀沉降后仍能维持钢轨轨面的平顺性，可铺设于轨道不平顺地段，有效整治轨面不平顺问题，特别适合于铁路路基不均匀沉降地段的整治，不仅能减少铁路工务部门的养护维修工作量，还能节省大量的人力物力，市场商业价值及实际需求量非常可观，具有较高的推广价值。

下面结合附图和实施例对本发明之齿轮传动式自动补偿钢枕的技术特征作进一步说明。

附图说明

图1为本发明之齿轮传动式自动补偿钢枕整体结构示意图（剖视）；

图2为本发明之半枕结构示意图（主视剖视）；

图3为本发明之半枕结构示意图（左视剖视）；

图4为本发明之锯齿转轮与固定圆盘连接结构示意图（俯视剖视透视）；

图5为本发明之锯齿转轮结构示意图（主视）；

图6为本发明之锯齿转轮结构示意图（仰视）；

图7为本发明之固定圆盘结构示意图（主视）；

图8为本发明之固定圆盘结构示意图（俯视）；

图9为本发明之小齿轮结构示意图（透视）；

图10为本发明之螺杆结构示意图。

图中：

1—联接杆，2—半枕，3—钢枕外壳，4—升降块，5—钢枕支撑块，6—锯齿转轮，61—锯齿轮，62—凸形齿轮，63—锯齿，7—固定圆盘，71—棘爪，72—小齿轮，73—平面涡卷弹簧，8—螺杆。

具体实施方式

实施例

一种齿轮传动式自动补偿钢枕，如图1-图10所示，包括两个结构对称相同的、通过联接杆1连接的半枕2，如图2、图3所示，所述半枕2包括与道砟接触的钢枕外壳3、通过扣件与钢轨连接的升降块4以及置于钢枕外壳3内的钢枕支撑块5和沉降补偿装置，所述沉降补偿装置包括锯齿转轮6、固定圆盘7和螺杆8；

如图5、图6所示，所述锯齿转轮6设于钢枕支撑块5下方，包括固定连接的锯齿轮61和凸形齿轮62，所述锯齿轮61置于凸形齿轮62上方、直径大于凸形齿轮62，锯齿轮61和凸形齿轮62均为中空圆柱状，其中部内壁均刻有与螺杆配合连接的螺纹；

如图7、图8所示，所述固定圆盘7设于锯齿转轮6下方、通过螺栓固定于钢枕底部，为中部内凹状，其外圈上表面均匀布设多个棘爪71，所述棘爪71之固定端与固定圆盘7相对固定，活动端插入锯齿轮61之锯齿63中、与锯齿轮61之锯齿63配合，可使锯齿轮61单向转动，固定圆盘7之内凹面上设三个内置平面涡卷弹簧73的小齿轮72（参见图8、图9），所述凸形齿轮62置于内凹面上、外缘分别与三个小齿轮72相互啮合（参见图4）；

所述升降块4为中部被挖空螺杆圆柱体大小的柱式结构，所述螺杆8上部为光滑表面，伸入升降块4内、与升降块4密切贴合，螺杆中部表面刻有螺纹、置于钢枕支撑块5内、与钢枕支撑块5内壁螺纹连接，螺杆下部表面亦刻有螺纹、依次穿过锯齿转轮6（锯齿轮61、凸形齿轮62）和固定圆盘7中部，并分别与锯齿转轮6、固定圆盘7内壁螺纹连接。

工作过程

①设备组装：按照由内向外、从下往上的顺序，将各部分零件安装在初始位置，铺设钢轨及扣件安装；

②当列车经过时，列车车轮对钢轨产生的作用力经由升降块4、螺杆8、钢枕支撑块5、锯齿转轮6、固定圆盘7和钢枕底部传至道床上，此时螺杆8顶部与升降块4紧密接触，钢枕与钢轨一起运动，若道床或路基出现沉降，则钢轨在车轮荷载的作用下将产生向下弹性弯曲变形；

③当列车车轮离开后，钢轨的弹性变形恢复，产生巨大的向上弹性力，带动升降块4一起向上运动，造成螺杆8顶部与升降块4产生脱离、螺杆8顶部失去支撑，因此固定圆盘7上的内置平面涡卷弹簧73的小齿轮72在平面涡卷弹簧最初储蓄的机械能作用下开始逆时针转动（图4俯视视角，下同），从而带动与其啮合的凸形齿轮62顺时针转动，与凸形齿轮62固定连接的锯齿轮61亦顺时针转动，即棘爪71沿着锯齿轮61之锯齿63滑动，与此同时，锯齿转轮6的顺时针转动亦会通过螺纹带动螺杆8逆时针转动，使螺杆8旋转上升，直至顶住升降块4底部才停止，从而形成新的力学平衡体系，而螺杆8旋转上升的位移量正好补偿了下部基础产生的沉降量，沉降补偿装置整体高度不变；

④当列车再次经过时，列车车轮对钢轨产生的作用力依旧经由升降块4、螺杆8、钢枕支撑块5、锯齿转轮6、固定圆盘7和钢枕底部传至道床上，若下部基础产生沉降，则重复上述调节过程，若下部基础不产生沉降，由于棘爪71与锯齿轮61属单向滑动，棘爪71插入锯齿63齿槽中，阻止了锯齿转轮6反向转动，即锯齿转轮6不会发生逆时针转动，从而阻止了螺杆8顺时针旋转下降，使钢枕结构内各零件保持不动。

以上实施例仅为本发明的较佳实施例，本发明的结构并不限于上述实施例列举的形式，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。