CN105586811A - 通过加强筋增强弹性垫板回弹力度的方法及弹性垫板 - Google Patents

Abstract

一种通过加强筋增强弹性垫板回弹力度的方法及弹性垫板，在弹性垫板板体上均匀分布着突块，在板体上的突块周围均匀分布有加强筋，加强筋与板体上分布的突块周边连接在一起，形成一个网状结构弹性增强体，通过网状结构弹性增强体增强弹性垫板回弹力度，以及抗横向水平变形能力，同时防止铁垫板发生横向滑动。常规载荷作用下，弹性垫板处于基础承载模式：利用拉伸、剪切、挠曲和适量的压缩形变等综合效应来提供弹力；大载荷或极限载荷作用下，弹性垫板可自动由基础承载模式转入增强承载模式：加强筋承载面积逐步增加，垫板垂直刚度自动非线性增加。本弹性垫板能减少了因铁轨和铁垫板发生横向滑动而产生的磨损破坏，广泛的应用于轨道交通系统。

Description

通过加强筋增强弹性垫板回弹力度的方法及弹性垫板

技术领域

本发明涉及一种弹性元件的弹力改进方法及装置，尤其涉及一种用于轨道交通系统的，通过加强筋增强弹性垫板回弹力的方法及装置，属于轨道交通技术领域。

背景技术

为解决国内资源分布严重不均以及满足社会经济发展需求，近几年来，重载铁路得到了飞速发展，对轨道扣件系统的需求也不断增加，随着铁路运行速度的提高和载重重量的增加，轮轨动力效应加剧，轨道扣件系统承载条件越来越恶劣。如何在满足轨道强度要求的前提下，有效延长扣件系统寿命成为一大技术难题。

弹性垫板是轨道扣件系统中最为关键的部件之一，是用来保持同一轨道上的两条铁轨距离相等，以及安全和信号系统状态良好的安全部件，由于其弹性，还可以大幅度地减少振动，保持路基不受列车或负载的影响，提高列车运行的平稳性。但现有弹性垫板设计上存在有以下缺点：

（1）基体上的突块、凹槽或孔洞采用相互交错方式布置，但基本为非连续布置，垫板回弹力不足，且在不同载荷（轴重）下，因弹性垫板的突块、凹槽或孔洞形成的表面在同一水平面上，现有弹性垫板垂向刚度单一，难以满足铁路运输需求。

（2）现有弹性垫板的突块、凹槽或孔洞采用孤立设计方式，在垂向或横向载荷作用下，横纵向刚度较小，容易产生相对滑移，加速垫板的磨损，扣件扣压力下降，进而导致扣件松动，影响轨道系统减振性能和使用寿命。

现有弹性垫板的结构，有三个基本特征：

（1）弹性垫板的基本结构为：基体、布置在基体（一面或两面）上的突块、凹槽或孔洞；

（2）布置在基体上的突块、凹槽或孔洞采用相互交错的方式布置，各突块、凹槽或孔洞之间通过基体相连；

（3）弹性垫板的材料构成为：某种高分子材料或某几种高分子材料的组合。

现有的弹性垫板大多只注重满足垂向承载要求，然而在列车运行过程中，则表现出水平方向刚度过小，回弹的力度不足，容易导致铁轨和铁垫板发生横向滑动，加速磨损破坏，进而导致扣件系统松动，威胁列车的运行安全，当磨损到一定程度时则必须更换，这给轨道交通系统带来了大量的检查、调整和维修工作，因此如何提升弹性垫板水平方向的刚度和回弹的力度还需要进一步研究。

通过国内的检索未发现与本发明相同的专利，但与本发明相似的专利有以下一些：

1.申请号为201320030477.5，名称为“一种铁垫板下弹性垫板”的发明，此发明提供了一种铁垫板下弹性垫板，包括基板及位于基板上表面和/或下表面的弹性体，所述弹性体突起于基板表面，所述弹性体的纵截面的上底边长度小于下底边长度。此发明改进了弹性垫板表面与铁垫板相接触的弹性体形状，将其设置为纵截面的上底边长度小于下底边长度的锥形、梯形凸台等形状，上表面上的弹性体与铁垫板下表面连接，下表面上的弹性体直接与轨枕接触。当载荷不断增大时，弹性体在而不断受到压迫而向底部压缩，承载面的接触面积则不断增加，弹性垫板的刚度也随之增加；同时保证了该垫板的散热排水性。

2.申请号为201220695265.4，名称为“一种热塑性弹性垫板”的发明，此发明涉及一种热塑性弹性垫板，属于铁路橡胶领域，包括垫板本体，所述垫板本体的两端设置有连接槽，且垫板本体一端面上设置有多个长槽，另一端面设置有多个支撑凸块，在垫板本体的边缘处设置有台阶通孔，通过在垫板上增加其长槽和多个支撑凸块，来降低其火车行驶时所产生的噪音，且通过其台阶通孔的结构设计来垫板的散热性，这样就增加了其使用寿命，还节约了成品的材料损耗。

3.申请号为201120361354.0，名称为“一种双刚度轨下弹性垫板”的发明，一种双刚度轨下弹性垫板，包括弹性基体，在弹性体基体的下表面，设有二个承载面，分别为一次承载面和二次承载面，一次承载面和二次承载面分别采用不同的弹性刚度。所述的一次承载面和二次承载面为具有一定高度差的两个不同高度的平面，其中一次承载面高于二次承载面，形成二次承载面内凹的平面；所述的一次承载面和二次承载面的交界区域设有过渡沟槽；过渡沟槽为由二次承载面再向弹性基体内凹的沟槽；所述的弹性基体为软体耐磨弹性体，承载面为主要变形区，用于实现弹性减振功能，二次承载面用于大载荷的情况下提供承载与变形。此发明的低刚度满足了轨道的减振要求，二次刚度保持了轨面下沉量，在满足舒适性的同时提高了列车运行的安全性。

上述专利虽然都涉及到了弹性垫板，但上述专利都没有涉及到如何改进加强筋与突块交错连接的结构，因此仍然存在水平方向刚度过小，回弹的力度不足，容易导致铁轨和铁垫板发生横向滑动，加速磨损破坏的不足，因此仍有待对此进一步加以改进。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：

1.弹性垫板抗横向水平变形能力较差，回弹力度不足，垫板容易磨损破坏并导致整个扣件系统性能下降。

2.减少因铁轨和铁垫板发生横向滑动而产生的磨损破坏，延长轨道系统的使用寿命，减少轨道交通系统的检查、调整和维修工作。

3.减少列车运行时产生的振动和噪音，提高列车运行的平稳性。

针对上述问题，本发明提出的技术方案是：一种通过加强筋增强弹性垫板回弹力度的方法，在弹性垫板板体上均匀的分布着突块，其特征在于，在板体上的突块周围均匀分布有加强筋，加强筋与板体上均匀分布的突块的周边连接在一起，形成一个网状结构弹性增强体，通过网状结构弹性增强体增强弹性垫板回弹力度，以及抗横向水平变形能力，同时防止铁垫板发生横向滑动。

进一步地，通过均匀的分布着突块是单面或双面布置的，加强筋根据突块的状况，从单面或双面分别与突块的周边连接，形成单面或双面的网状结构弹性增强体，通过单面或双面的网状结构弹性增强体单面或双面增强体增强弹性垫板回弹力度，以及抗横向水平变形能力，同时防止铁垫板发生横向滑动。

进一步地，所述加强筋和突块的高度为不等高布置，其中加强筋的高度低于突块的高度；在工作中先是突块与铁垫板接触，在突块压缩到加强筋的高度时再与加强筋，以保证弹性垫板具有足够的弹性。

进一步地，所述加强筋和突块的高度能根据需要进行调整，弹性垫板具备两种承载模式，即基础承载模式和增强承载模式，常规载荷作用下，弹性垫板处于基础承载模式：利用拉伸、剪切、挠曲和适量的压缩形变等综合效应来提供弹力；大载荷或极限载荷作用下，弹性垫板可自动由基础承载模式转入增强承载模式：加强筋承载面积逐步增加，垫板垂直刚度自动非线性增加；能满足不同承载需求。

进一步地，所述加强筋是条状块结构组成，分别从水平和垂直两个方向布置加强筋与突块连接起来，形成每一个突块在周边都有水平和垂直两个方向的加强筋连接，通过加强筋水平和垂直两个方向四点的牵扯来增强弹性垫板水平方向的刚度和回弹的力度。

进一步地，所述突块与突块之间的加强筋是连接在一起的，使得加强筋形成一个“十”字形的交错加强筋，加强筋与加强筋的连线穿过突块的中心。

进一步地，所述加强筋是条状块结构组成，加强筋分别从突块两个斜向与突块连接起来，两个斜向布置的加强筋相互之间成90度相交，通过两个斜向加强筋两个方向四点的牵扯来增强弹性垫板水平方向的刚度和回弹的力度。

进一步地，所述突块与突块之间的加强筋是连接在一起的，使得加强筋形成长条形的断续连接在一起的加强筋；且加强筋与加强筋的连线穿过突块的中心，使得加强筋与加强筋成为断续的直线。

进一步地，所述加强筋是条状块结构组成，加强筋分别围绕突块四个周边布置，形成围绕突块的“口”字形环形加强筋，环形加强筋与突块的周边四点边缘连接起来；通过“口”字形环形加强筋两个方向四点的牵扯来增强弹性垫板水平方向的刚度和回弹的力度。

进一步地，所述突块与突块之间的加强筋是连接在一起的，使得加强筋形成长条形的连续加强筋，加强筋与加强筋是相互平行围绕突块四个周边布置。

根据上述方法所制作出的一种加强筋增强弹性垫板，包括弹性垫板板体，在弹性垫板板体上均匀的分布着突块，其特征在于，在板体上的突块周围均匀分布有加强筋，加强筋与板体上均匀分布的突块的周边连接在一起，形成一个网状结构弹性增强体，通过网状结构弹性增强体增强弹性垫板回弹力度，以及抗横向水平变形能力，同时防止铁垫板发生横向滑动。

进一步地，通过均匀的分布着突块是单面或双面布置的，加强筋根据突块的状况，从单面或双面分别与突块的周边连接，形成单面或双面的网状结构弹性增强体，通过单面或双面的网状结构弹性增强体单面或双面增强体增强弹性垫板回弹力度，以及抗横向水平变形能力，同时防止铁垫板发生横向滑动。

本发明的优点在于：

1.本发明的弹性垫板通过加强筋与突块交错连接可加快弹性垫板的回弹速度，可大幅度地减少振动，降低噪音，提高列车运行的平稳性。加强筋增强了垫板回弹力，在不明显增加垫板垂向刚度的前提下，大幅提升了垫板水平方向刚度，减少了因铁轨和铁垫板发生横向滑动而产生的磨损破坏，提高了轨道扣件系统性能稳定性，从而延长了轨道系统的使用寿命，减少了轨道交通系统的检查、调整和维修工作。

2.减少了列车运行时产生的振动，降低了列车运行时产生的噪音，提高了列车运行的平稳性。

3.在满足同等刚度要求情况下，本垫板体耗材较少，生产成本较低，使用寿命更长。

附图说明

图1是本发明实施例1中弹性垫板的立体图；

图2是本发明实施例1中弹性垫板的主视图；

图3是本发明实施例1中弹性垫板的俯视图；

图4是本发明实施例2中弹性垫板的立体图；

图5是本发明实施例2中弹性垫板的主视图；

图6是本发明实施例2中弹性垫板的俯视图；

图7是本发明实施例3中弹性垫板的立体图；

图8是本发明实施例3中弹性垫板的主视图；

图9是本发明实施例3中弹性垫板的俯视图。

具体实施方式

下面将结合实施例和附图对本发明做进一步的描述：

实施例1

如图1、图2和图3所示，一种加强筋增强弹性垫板，包括板体1；在板体1的上下两面的表面上有突块2，突块2为圆台形；在突块2的水平和垂直两个方向布置有加强筋3，分别为水平加强筋和垂直加强筋；加强筋3的形状是不连续的长条，加强筋3的长度方向的两端头分别连接两个突块2，且水平和垂直两个方向的加强筋在长度方向的连线穿过突块2的中心，使得突块2在水平和垂直两个方向受到对称4个加强筋的牵扯连接，水平和垂直加强筋相互交错连接形成“十”字形的加强筋组合，并与突块2构成网状的网状结构弹性增强体，通过网状结构弹性增强体增强弹性垫板回弹力度，以及抗横向水平变形能力，同时防止铁垫板发生横向滑动。加强筋3长条长度方向的截面形状为长方形。

所述加强筋3在板体1上突出的高度低于突块2，；在工作中先是突块2与铁垫板接触，在突块2压缩到加强筋3的高度时再与加强筋3接触，以保证弹性垫板具有足够的弹性，同时使得弹性垫板的突块2具有充分的预压缩，以增大水平方向的摩擦力。

所述加强筋3长条长度方向的截面形状为长方形。

所述弹性垫板可以由一种高分子材料或者复合材料制成，且在突块2的中间可以开有凹槽或孔洞，而且突块2以及中间的凹槽或孔洞的形状可以是圆形、方形或多边形；加强筋的截面形状可设计为正方形、长方形、梯形、圆弧形、阶梯型或多个形状的相互组合。

实施例2

如图4、图5和图6所示，一种加强筋增强弹性垫板，包括板体201；在板体201的上下两面的表面上有突块202，突块202为圆台形；在突块202的周边斜向对称布置有4条加强筋203，且4条加强筋203相互之间垂直；加强筋3的形状是不连续的长条，加强筋203的长度方向的两端头分别连接两个突块202，且斜向两个方向的加强筋在长度方向的连线穿过突块202的中心，使得突块202在四个方向受到对称4个加强筋的牵扯连接；4个加强筋与突块202构成网状的网状结构弹性增强体，通过网状结构弹性增强体增强弹性垫板回弹力度，以及抗横向水平变形能力，同时防止铁垫板发生横向滑动。加强筋203长条长度方向的截面形状为长方形。

所述突块202为圆形，加强筋203的形状是不连续的，加强筋203的截面形状为长方形，加强筋203与突块202相互交错连接的方式是互成一定角度，突块202与加强筋203均匀的双面分布在板体201上。所述突块与突块之间的加强筋是连接在一起的，使得加强筋形成长条形的断续连接在一起的加强筋；且加强筋与加强筋的连线穿过突块的中心，使得加强筋与加强筋成为断续的直线。

所述弹性垫板由两种高分子复合材料制成，且在突块202的中间可以开有凹槽或孔洞，而且突块202以及中间的凹槽或孔洞的形状可以是圆形、方形或多边形；加强筋的截面形状可设计为正方形、长方形、梯形、圆弧形、阶梯型或多个形状的相互组合。加强筋203与突块202相互交错连接的方式是相互成一定角度（如图5所示）；突块2与加强筋203均匀的分布在板体201上可以是单面分布也可以是双面分布；突块202的高度和大小以及加强筋203的高度和宽度可根据实际需求进行调整，加强筋203的高度低于突块202的高度，以满足不同线路承载需求。

实施例3

如图7、图8和图9所示，一种加强筋增强弹性垫板，包括板体301；在板体301的上下两面的表面上有突块302，突块302为圆台形；在突块302相互之间的周边间隙中斜向布置有连续的加强筋303，加强筋303围绕突块302周边，加强筋303与突块302周边4个边缘相接，形成围绕突块302的“口”字形环形加强筋，通过“口”字形环形加强筋两个方向四点的牵扯来增强弹性垫板水平方向的刚度和回弹的力度；由环形加强筋与突块302构成网状的网状结构弹性增强体，通过网状结构弹性增强体增强弹性垫板回弹力度，以及抗横向水平变形能力，同时防止铁垫板发生横向滑动。加强筋303长条长度方向的截面形状为长方形。

所述弹性垫板由两种高分子复合材料制成，且在突块302的中间可以开有孔洞，而且突块302以及中间的孔洞的形状可以是圆形、方形或多边形；加强筋的截面形状可设计为正方形、长方形、梯形、圆弧形、阶梯型或多个形状的相互组合。突块2与加强筋203均匀的分布在板体201上可以是单面分布也可以是双面分布，但也可以是单面布置的；突块302的高度和大小以及加强筋303的高度和宽度可根据实际需求进行调整，加强筋303的高度低于突块302的高度，以满足不同线路承载需求。

以上3个实施例是应用得较多的突块和加强筋的形状与分布方式，而在实际应用中突块和加强筋的形状与分布方式能根据实际需求有更多的变化，以满足不同承载特性需求；综上所述，不论突块和加强筋的形状与分布方式怎么多样化，只要是板体上分布着与突块交错连接的加强筋的弹性垫板都是本发明的保护范围。

通过上述实施例可以看出本发明涉及一种通过加强筋增强弹性垫板回弹力度的方法，在弹性垫板板体上均匀的分布着突块，其特征在于，在板体上的突块周围均匀分布有加强筋，加强筋与板体上均匀分布的突块的周边连接在一起，形成一个网状结构弹性增强体，通过网状结构弹性增强体增强弹性垫板回弹力度，以及抗横向水平变形能力，同时防止铁垫板发生横向滑动。

进一步地，通过均匀的分布着突块是单面或双面布置的，加强筋根据突块的状况，从单面或双面分别与突块的周边连接，形成单面或双面的网状结构弹性增强体，通过单面或双面的网状结构弹性增强体单面或双面增强体增强弹性垫板回弹力度，以及抗横向水平变形能力，同时防止铁垫板发生横向滑动。

进一步地，所述加强筋和突块的高度为不等高布置，其中加强筋的高度低于突块的高度；在工作中先是突块与铁垫板接触，在突块压缩到加强筋的高度时再与加强筋，以保证弹性垫板具有足够的弹性。

进一步地，所述加强筋和突块的高度能根据需要进行调整，弹性垫板具备两种承载模式，即基础承载模式和增强承载模式，常规载荷作用下，弹性垫板处于基础承载模式：利用拉伸、剪切、挠曲和适量的压缩形变等综合效应来提供弹力；大载荷或极限载荷作用下，弹性垫板可自动由基础承载模式转入增强承载模式：加强筋承载面积逐步增加，垫板垂直刚度自动非线性增加；能满足不同承载需求。

进一步地，所述加强筋是条状块结构组成，分别从水平和垂直两个方向布置一条加强筋与突块连接起来，形成每一个突块在周边都有水平和垂直两个方向的加强筋连接，通过加强筋水平和垂直两个方向四点的牵扯来增强弹性垫板水平方向的刚度和回弹的力度。

进一步地，所述突块与突块之间的加强筋是连接在一起的，使得加强筋形成一个“十”字形的连续加强筋，加强筋与加强筋的连线穿过突块的中心。

进一步地，所述加强筋是条状块结构组成，加强筋分别从突块两个斜向与突块连接起来，两个斜向布置的加强筋相互之间成90度相交，通过两个斜向加强筋两个方向四点的牵扯来增强弹性垫板水平方向的刚度和回弹的力度。

进一步地，所述突块与突块之间的加强筋是连接在一起的，使得加强筋形成长条形的连续加强筋，加强筋与加强筋的连线穿过突块的中心。

进一步地，所述加强筋是条状块结构组成，加强筋分别围绕突块四个周边布置，形成围绕突块的“口”字形环形加强筋，环形加强筋与突块的周边四点边缘连接起来；通过“口”字形环形加强筋两个方向四点的牵扯来增强弹性垫板水平方向的刚度和回弹的力度。

进一步地，所述突块与突块之间的加强筋是连接在一起的，使得加强筋形成长条形的连续加强筋，加强筋与加强筋是相互平行围绕突块四个周边布置。

本发明的优点在于：

1.本发明的弹性垫板通过加强筋与突块交错连接可加快弹性垫板的回弹速度，可大幅度地减少振动，降低噪音，提高列车运行的平稳性。加强筋增强了垫板回弹力，在不明显增加垫板垂向刚度的前提下，大幅提升了垫板水平方向刚度，减少了因铁轨和铁垫板发生横向滑动而产生的磨损破坏，提高了轨道扣件系统性能稳定性，从而延长了轨道系统的使用寿命，减少了轨道交通系统的检查、调整和维修工作。

2.减少了列车运行时产生的振动，降低了列车运行时产生的噪音，提高了列车运行的平稳性。

3.在满足同等刚度要求情况下，本垫板体耗材较少，生产成本较低，使用寿命更长。

很显然，在不脱离本发明的所述原理的前提下,作出的若干改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种通过加强筋增强弹性垫板回弹力度的方法，在弹性垫板板体上均匀的分布着突块，其特征在于，在板体上的突块周围均匀分布有加强筋，加强筋与板体上均匀分布的突块的周边连接在一起，形成一个网状结构弹性增强体，通过网状结构弹性增强体增强弹性垫板回弹力度，以及抗横向水平变形能力，同时防止铁垫板发生横向滑动。

2.如权利要求1所述的通过加强筋增强弹性垫板回弹力度的方法，其特征在于，通过均匀的分布着突块是单面或双面布置的，加强筋根据突块的状况，从单面或双面分别与突块的周边连接，形成单面或双面的网状结构弹性增强体，通过单面或双面的网状结构弹性增强体单面或双面增强体增强弹性垫板回弹力度，以及抗横向水平变形能力，同时防止铁垫板发生横向滑动。

3.如权利要求2所述的通过加强筋增强弹性垫板回弹力度的方法，其特征在于，所述加强筋和突块的高度为不等高布置，其中加强筋的高度低于突块的高度；在工作中先是突块与铁垫板接触，在突块压缩到加强筋的高度时再与加强筋，以保证弹性垫板具有足够的弹性。

4.如权利要求3所述的通过加强筋增强弹性垫板回弹力度的方法，其特征在于，所述加强筋和突块的高度能根据需要进行调整，弹性垫板具备两种承载模式，即基础承载模式和增强承载模式，常规载荷作用下，弹性垫板处于基础承载模式：利用拉伸、剪切、挠曲和适量的压缩形变等综合效应来提供弹力；大载荷或极限载荷作用下，弹性垫板可自动由基础承载模式转入增强承载模式：加强筋承载面积逐步增加，垫板垂直刚度自动非线性增加；能满足不同承载需求。

5.如权利要求1所述的通过加强筋增强弹性垫板回弹力度的方法，其特征在于，所述加强筋是条状块结构组成，分别从水平和垂直两个方向布置加强筋与突块连接起来，形成每一个突块在周边都有水平和垂直两个方向的加强筋连接，通过加强筋水平和垂直两个方向四点的牵扯来增强弹性垫板水平方向的刚度和回弹的力度。

6.如权利要求5所述的通过加强筋增强弹性垫板回弹力度的方法，其特征在于，所述突块与突块之间的加强筋是连接在一起的，使得加强筋形成一个“十”字形的交错加强筋，加强筋与加强筋的连线穿过突块的中心。

7.如权利要求1所述的通过加强筋增强弹性垫板回弹力度的方法，其特征在于，所述加强筋是条状块结构组成，加强筋分别从突块两个斜向与突块连接起来，两个斜向布置的加强筋相互之间成90度相交，通过两个斜向加强筋两个方向四点的牵扯来增强弹性垫板水平方向的刚度和回弹的力度。

8.如权利要求7所述的通过加强筋增强弹性垫板回弹力度的方法，其特征在于，所述突块与突块之间的加强筋是连接在一起的，使得加强筋形成长条形的断续连接在一起的加强筋；且加强筋与加强筋的连线穿过突块的中心，使得加强筋与加强筋成为断续的直线。

9.如权利要求1所述的通过加强筋增强弹性垫板回弹力度的方法，其特征在于，所述加强筋是条状块结构组成，加强筋分别围绕突块四个周边布置，形成围绕突块的“口”字形环形加强筋，环形加强筋与突块的周边四点边缘连接起来；通过“口”字形环形加强筋两个方向四点的牵扯来增强弹性垫板水平方向的刚度和回弹的力度。

10.根据权利要求1所述方法所制作出的一种弹性垫板，包括弹性垫板板体，在弹性垫板板体上均匀的分布着突块，其特征在于，在板体上的突块周围均匀分布有加强筋，加强筋与板体上均匀分布的突块的周边连接在一起，形成一个网状结构弹性增强体，通过网状结构弹性增强体增强弹性垫板回弹力度，以及抗横向水平变形能力，同时防止铁垫板发生横向滑动。