CN107366202B - 钢轨紧固件 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种将钢轨安装在道床上的钢轨紧固件(10)。该钢轨紧固件包括用以与道床契合的下垫板(30)和带有用以与钢轨契合的钢轨安装构件的上垫板(20)。位于上垫板与下垫板之间的第一弹性垫(40)将上垫板支撑于下垫板。钢轨紧固件还包括至少一个加压构件(50)，用以将上垫板压向下垫板或者将下垫板压向上垫板。该钢轨紧固件具有相对较小的总劲度系数，同时维持于合理的挠曲范围。该钢轨紧固件还具有相对较小的总体尺寸和简单的结构，同时具有三级有效劲度系数。

Description

钢轨紧固件

技术领域

本发明涉及一种将钢轨固定在道床上的钢轨紧固件，尤其涉及在上下两垫板之间具有回弹性弹性层的钢轨紧固件。

发明目的

因此，本发明的目的是解决现有技术中提出的至少一个问题或多个问题。特别地，本发明的目的是提供一种在上下垫板之间具有回弹性弹性层的钢轨紧固件，具有多级有效的劲度系数(spring rate)。

最低限度，本发明为公众提供了一种实用的选择。

发明内容

相应地，本发明提供了一种钢轨紧固件，用以在道床上安装钢轨。钢轨沿第一方向延伸。钢轨紧固件包括用于与道床契合的下垫板以及带有用于与钢轨契合的钢轨安装构件的上垫板。第一弹性垫位于上垫板和下垫板之间，用以在下垫板上支撑上垫板。该钢轨紧固件还包括至少一个加压构件，用以将上垫板压向下垫板，或者将下垫板压向上垫板。

优选地，加压构件通过第二弹性垫将上垫板压向下垫板或将下垫板压向上垫板。第二弹性垫位于上垫板和加压构件之间，或者位于下垫板和加压构件之间。

可选地，加压构件将上垫板压向下垫板。

有利的是，上垫板具有两个相反的上垫板末端，两个相反的上垫板末端沿垂直于第一方向的第二方向布置，以及，在相应的两个相反的上垫板末端处，加压构件将上垫板压向下垫板。

优选地，两个相反的上垫板末端关于平行于第二方向的直线偏置。更优选地，下垫板具有沿第二方向布置的两个相反的下垫板末端，所述两个相反的下垫板末端关于平行于第二方向的直线偏置。更优选地，下垫板成形为可以容纳上垫板。

可替换地，两个相反的上垫板末端布置于与第二方向平行的直线上。

有利的是，加压构件与两个相反的下垫板末端分别契合。更优选地，加压构件和各相反的下垫板末端由螺栓固定。

优选地，两个相反的上垫板末端各自是长方形的，其长度在第一方向上，以及，第二弹性垫完全覆盖上述长度。

可选地，两个相反的上垫板末端各自是长方形的，其宽度在第二方向上，以及，第二弹性垫覆盖上述宽度的一部分。

优选地，两个相反的上垫板末端各自都是圆形的，且具有周面，以及，第二弹性垫完全覆盖上述周面。

优选地，上垫板具有面向下垫板的上垫板底面，以及，整个所述的上垫板底面设置有第一弹性垫。可替换的，一部分所述上垫板底面设置有第一弹性垫，或者，整个所述上垫板底面都没有设置第一弹性垫。

本发明的另一个方面提供一种钢轨紧固件，用以将钢轨安装在道床上，钢轨沿着第一方向延伸，上述钢轨紧固件包括：

用于与道床契合的下垫板；

上垫板，其带有用于与钢轨契合的钢轨安装构件，所述上垫板具有两个相反的上垫板末端，两个相反的上垫板末端沿垂直于第一方向的第二方向布置，以及，两个相反的上垫板末端关于平行于第二方向的直线偏置；

第一弹性垫，位于上垫板和下垫板之间，用以在下垫板上支撑上垫板；

其特征在于：所述下垫板具有沿第二方向布置的两个相反的下垫板末端，所述两个相反的下垫板末端关于与第二方向平行的直线偏置。

本发明的再一个方面是提供一种包括上述钢轨紧固件的轨道系统。

本发明的又一个方面提供一种将钢轨安装在道床上的方法。钢轨沿第一方向延伸。提供一种钢轨紧固件，该钢轨紧固件包括：

下垫板，用以与道床契合；

上垫板，其具有钢轨安装构件用以与钢轨契合；

第一弹性垫，位于上垫板和下垫板之间，用以在下垫板上支撑上垫板。

至少一个加压构件，用以将上垫板压向下垫板或者将下垫板压向上垫板。

将钢轨契合在上垫板上。

本发明的另一个方面是提供一种制造钢轨紧固件的方法，该钢轨紧固件用以将钢轨安装在道床上。钢轨沿第一方向延伸。提供下垫板，用以与道床契合，以及，在下垫板上设置第一弹性垫。然后将上垫板安装在下垫板上，使得第一弹性垫处于上垫板与下垫板之间，起到在下垫板上支撑上垫板的作用。上垫板具有钢轨安装构件，用以与钢轨契合。然后提供至少一个加压构件来将上垫板压向下垫板，或者将下垫板压向上垫板。

附图说明

下面，通过参照附图以例示的方式说明本发明的优选实施例，其中：

图1是第一示例钢轨紧固件的各种视图；

图2是图1中所示的钢轨紧固件(不含钢轨)的轴测图；

图3是具有不同上垫板设计的另一示例钢轨紧固件；

图4是在图1中所示的钢轨紧固件上安装加压构件的过程；

图5是另一种用于钢轨紧固件的加压构件和下垫板的可替换设计；

图6是弹性垫在钢轨紧固件的上垫板和下垫板之间的示图；

图7示出通过对建模/预测的性能数据进行有限元分析得出的本发明钢轨紧固件的竖向刚度(vertical stiffness)，该钢轨紧固件具有有效的分段式多级劲度系数；

图8是用于钢轨紧固件的上垫板和下垫板的另一种可替代设计；

图9是另一示例的钢轨紧固件；

图10是又一示例的钢轨紧固件；

图11是一种可替代的钢轨紧固件，其中加压构件将下垫板压向上垫板。

具体实施方式

下面，参照附图，以示例的方式描述本发明。下表1是零部件名称列表，以便于容易地参考附图中的附图标号。

附图标号	描述
		10	钢轨紧固件
12	钢轨
		20	上垫板
22	钢轨契合构件
		24	上垫板末端
30	下垫板
		32	道床契合构件
34	下垫板末端
		40	第一弹性垫
42	第一弹性垫末端
		44	第一弹性垫侧部
50	加压构件
		60	第二弹性垫
70	加压构件维持件

表1

本发明的目的、特点和对象都被包含于以下的描述中或者是显然的。对本领域普通技术人员来说，本部分的讨论应该被理解为仅是一种对实施例的描述，不能将本发明所涉及的方面的范围限定为实施例中所提到的内容。

图1至图3示出了一种示例的钢轨紧固件10。钢轨紧固件10具有上垫板20，上垫板20包括钢轨契合构件(接合件)22，钢轨12与该钢轨契合构件22契合。钢轨契合构件22可以是各种公知装置，包括但不限于轨道夹、堆垛(mound)和潘德罗尔扣件。图1中，上垫板20由实心材料件形成，而在图3中，上垫板20是空心的。钢轨紧固件10具有下垫板30，用以与道床(可以是地面)接合，接合可以使用多种已知的机械装置，包括但不限于凸耳销和螺钉。上垫板20和下垫板30可以由任意合适的材料形成，包括铸铁或钢、球墨铸铁(spheroidalgraphite iron)。

第一弹性垫40位于上垫板20和下垫板30之间，其可以被固化于上垫板20和下垫板30，或者可以如WO 2005/108675A1中所述的一样适当地成形为类似于套子(boot)，使得上垫板20、下垫板30和第一弹性垫40在没有经过硫化或者利用传统夹具的情况下而保持在一起，该专利文献中关于这种成形的内容以引用方式并入本文。第一弹性垫40可以用任何合适的天然弹性体或合成弹性体制成。如图6所示，第一弹性垫40可以通过第一弹性垫侧部44包围上垫板20的整个侧面，或者，如果需要的话，图6中的第一弹性垫侧部44可以省略。优选地，弹性垫与垫板固化粘接，垫板和弹性体最好能够在模具中通过硫化固化成型而结合。优选地，用弹性体对金属的粘合剂将弹性体和金属垫板粘接。

如图1至图5所示，设置至少一个加压构件50用以将上垫板压向下垫板。如图11所示，另一种可选的方案是利用加压构件50将下垫板30压向上垫板。意外发现，通过加压构件50的加压，本发明的钢轨紧固件具有有效的分段式多级劲度系数，如图7所示。因此，本发明的钢轨紧固件可以对不同频率的有害振动提供附加的缓冲作用以将其影响降至最低，以及，适用于各种工况，例如挠曲控制、正常作业和极端情况。

如图1的A-A截面和图3的H-H截面所示，上垫板20有两个相反的沿第二方向布置的上垫板末端24。第二方向大体上垂直于第一方向，即垂直于钢轨12的延伸方向。在两个相反的上垫板末端24处，设置有相应的加压构件50，用以通过第二弹性垫60将上垫板20向下垫板30按压，第二弹性垫60位于上垫板与各加压构件之间。如图3至图5所示，第二弹性垫60可以与第一弹性垫40成一体；或者，第二弹性垫60可以与第一弹性垫40分开，如图1、图9、和图10所示。在后一种(两弹性垫分开)的情况下，根据需要，第二弹性垫60的形成材料可以与第一弹性垫40的材料不同，以获得不同的有效劲度系数。第二弹性垫是可选的，但为了更好的电气隔离性(electric isolation)，推荐使用该垫层。

图4示出将加压构件50安装在一个上垫板末端24上面的详细过程。在第1步(步骤1)中，在施加加压构件50之前，上垫板20连同第一弹性垫40和第二弹性垫60可以具有高度g，如图4所示，上述高度g高于下垫板30的高度a。第2步(步骤2)中，将加压构件50设置于第二弹性垫60上，然后施压，使上垫板20连同第一弹性垫40和第二弹性垫60的高度等于下垫板的高度。然而，应当注意到，只要隔着第二弹性垫60将上垫板20压向下垫板30，即，在通过加压构件50按压上垫板20之后使上垫板20连同第一弹性垫40和第二弹性垫60的高度应当为小于g的值，本发明的钢轨紧固件10就能够使用。

图5显示了另一种可选的加压构件50，其为U型夹形式与下垫板契合。不同于图4中的示例，在施加加压构件50之前，上垫板20连同第一弹性垫40和第二弹性垫60具有高度g，此高度低于下垫板30的高度。然而，图5中的加压构件50仍旧能够通过补偿此高度差将上垫板20压向下垫板30。

加压构件50最好能够由加压构件维持件70保持于施压位置，例如，利用可以便利地安装在钢轨紧固件10上的螺栓。然而，在加压构件50可以维持自身在钢轨紧固件上相对位置的情况下，此加压构件维持件70可以省略。例如，具有增大螺栓头的螺栓可以实现双重功能，既可以按压上垫板，又可以维持自身在钢轨紧固件上的位置。作为可选的方案，图5中的U形夹也可以实现这样的目的。

图1至图3中，两个上垫板末端24各自的形状都是大致长方形，以及，第二弹性垫60沿着钢轨延伸方向完全覆盖了长方形上垫板末端24的全部长度。然而，第二弹性垫60也可以仅覆盖一部分上述长度。图9示出可选的实施例，其中第二弹性垫60仅覆盖了上垫板末端沿钢轨横向的一部分宽度。图10是本发明的另一实施例，其中上垫板末端24是圆形的并具有周面，第二弹性垫60覆盖了整个周面。

如图1至图3所示，加压构件50不需要完全覆盖第二弹性垫60，而在一些特殊的实施例如图9和图10中，完全覆盖第二弹性垫60是优选的。

应当注意到，可以只用一个加压构件50将上垫板20压向下垫板30，或者将下垫板30压向上垫板20。根据需要，加压构件50也可以按压例如上垫板20或下垫板30的中部。对于加压构件50来说，在上垫板末端24或下垫板末端34处按压上垫板20或下垫板30并非是必须的。进一步，根据需要，加压构件50可以仅按压上垫板末端24的其中之一，或者下垫板末端34的其中之一，或者按压在任何其它合适的位置。加压构件50可以直接地按压上垫板20或下垫板30(即加压构件50直接契合于上垫板20或下垫板30)，或者，间接地按压上垫板20或下垫板30(通过第二弹性垫60或任何其它合适的组成部分，例如钢轨契合构件22)。

在图1至图3所示的实施例中，下垫板30具有带倾斜侧面的凹部，该凹部与上垫板末端24互补。这个特性是可选的，如图4所示，上述侧面可以是垂直的，此为优选的可替代实施例。

在图1至图3所示实施例、以及图9至图10所示的实施例中，上垫板20的两个相反的上垫板末端24关于与钢轨横向平行的直线偏置。因为钢轨的横向上有更大的投影面积，所以具有偏置上垫板末端的钢轨紧固件可以更好地抵抗侧向的挠曲，这有助于维持轨距。相似地，下垫板中两个相反的下垫板末端34也可以关于与钢轨横向平行的直线偏置。这种安排的好处之一是钢轨紧固件可以用更少的凸耳销与地面契合，例如图1至图3中所示实施例中用了2个，这样可以减小钢轨紧固件的整体尺寸。优选地，下垫板30成形为可容纳上垫板20，其中两者具有相应的偏置末端。然而，也可以牺牲尺寸优势而采用有偏置末端的上垫板和没有偏置末端的下垫板。

图8是本发明的所谓“共线(in-line)”的设计方案，在此方案中，上垫板20的两个相反的上垫板末端24、和下垫板30的两个相反的下垫板末端34分别布置在横越钢轨的直线上。

上垫板20的整个底部可以配有第一弹性垫。或者上垫板20中仅一部分配有第一弹性垫。如有要求，上垫板20的整个底部也可以不设置第一弹性垫。

设置加压构件50以将上垫板20压向下垫板30或将下垫板30压向上垫板20的情况下，可以使钢轨紧固件具有相对较小的劲度系数并具有改进的振动衰减作用。钢轨紧固件的总劲度系数可以低于15kN/mm，最好在3～15kN/mm范围内，更佳的范围是3～10kN/mm，以及仍然能够保持合理的钢轨挠曲范围。

进一步，利用本发明可以提供总体尺寸相对较小、具有多级有效劲度系数的钢轨紧固件，而不使用另外的偏压构件如附加弹簧。同时，上述钢轨紧固件的总体结构也相对简单。对于钢轨紧固件来说，除提供附加的缓冲作用外，更小的体积也是人们所期望的。这是因为，这种紧固件的安装往往因为可用空间不足而受到限制。本发明钢轨紧固件的体积可通过上垫板20的偏置末端和下垫板30的偏置末端而沿钢轨横向进一步减小。

虽然已经通过示例详细地描述了本发明的优选实施例，但很明显对本领域技术人员来说，可以对本发明进行修改和调整。此外，本发明的实施例不应理解为仅仅限定为以上提到的示例或附图。然而必须明确了解的是，这些调整和修改都是在所附权利要求限定的本发明范围内。例如，作为一个实施例的一部分描述或说明的特性可以用于其它的实施例中，以实施另外一个实施例。因此，本发明涵盖了在权利要求范围内的修改和变更及其等效置换。

Claims (16)

1.一种钢轨紧固件，用于在道床上安装钢轨，所述钢轨沿第一方向延伸，所述钢轨紧固件包括：

-下垫板，用以与所述道床契合；

-上垫板，其包括钢轨契合构件，用以与所述钢轨契合；

-第一弹性垫，其位于所述上垫板和所述下垫板之间，用以在所述下垫板上支撑所述上垫板；

其特征在于，所述钢轨紧固件还包括：

至少一个加压构件，用于将所述上垫板压向所述下垫板，或将所述下垫板压向所述上垫板；其中所述上垫板具有两个相反的上垫板末端，所述两个相反的上垫板末端沿与所述钢轨延伸的所述第一方向相垂直的第二方向布置并且与道床的一个面平行，以及，在相应的两个相反的上垫板末端处，所述加压构件将所述上垫板压向所述下垫板，并且所述两个相反的上垫板末端关于平行于所述第二方向的直线偏置；

其中通过加压构件的加压，所述钢轨紧固件具有有效的分段式多级劲度系数。

2.根据权利要求1所述的钢轨紧固件，其特征在于：所述加压构件通过第二弹性垫将所述上垫板压向所述下垫板，或者将所述下垫板压向所述上垫板，所述第二弹性垫位于所述上垫板和所述加压构件之间，或者位于所述下垫板和所述加压构件之间。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的钢轨紧固件，其特征在于：所述加压构件将所述上垫板压向所述下垫板。

4.根据权利要求1所述的钢轨紧固件，其特征在于：所述下垫板具有沿所述第二方向布置的两个相反的下垫板末端，所述两个相反的下垫板末端关于平行于所述第二方向的直线偏置。

5.根据权利要求4所述的钢轨紧固件，其中：所述下垫板成形为可以容纳所述上垫板。

6.根据权利要求5所述的钢轨紧固件，其特征在于：所述两个相反的上垫板末端布置在与所述第二方向平行的直线上。

7.根据权利要求4或权利要求5所述的钢轨紧固件，其特征在于：所述加压构件与相应的两个相反的下垫板末端相契合。

8.根据权利要求1、权利要求2、以及权利要求6中任一权利要求所述的钢轨紧固件，其特征在于：所述下垫板具有沿所述第二方向布置的两个相反的下垫板末端，以及，所述加压构件与相应的两个相反的下垫板末端相契合。

9.根据权利要求7所述的钢轨紧固件，其特征在于：所述加压构件和所述相反的下垫板末端由螺栓固定。

10.根据权利要求2所述的钢轨紧固件，其特征在于：所述两个相反的上垫板末端各自都是长方形的，其长度在所述第一方向上，以及，所述第二弹性垫完全覆盖所述长度。

11.根据权利要求2所述的钢轨紧固件，其特征在于：所述两个相反的上垫板末端各自都是长方形的，其宽度在所述第二方向上，以及，所述第二弹性垫覆盖一部分所述宽度。

12.根据权利要求2所述的钢轨紧固件，其特征在于：所述两个相反的上垫板末端各自都是圆形的，具有周面，以及，所述第二弹性垫完全覆盖所述周面。

13.根据权利要求1、权利要求2、以及权利要求4至6中任一权利要求中所述的钢轨紧固件，其特征在于：所述上垫板具有面对所述下垫板的上垫板底面，以及，整个所述上垫板底面设置有所述第一弹性垫。

14.根据权利要求1、权利要求2、以及权利要求4至6中任一权利要求中所述的钢轨紧固件，其特征在于：所述上垫板具有面对所述下垫板的上垫板底面，以及，所述上垫板底面的一部分设置有所述第一弹性垫。

15.根据权利要求1、权利要求2、以及权利要求4至6中任一权利要求中所述的钢轨紧固件，其特征在于：所述上垫板具有面对所述下垫板的上垫板底面，以及，整个所述上垫板底面都没有设置所述第一弹性垫。

16.一种钢轨紧固件，用于在道床上固定钢轨，所述钢轨沿第一方向延伸，所述钢轨紧固件包括：

-下垫板，用以与所述道床契合；

-上垫板，其包括钢轨契合构件，用以与所述钢轨契合，所述上垫板具有两个相反的上垫板末端，所述两个相反的上垫板末端沿与所述钢轨延伸的所述第一方向垂直的第二方向布置，以及，所述两个相反的上垫板末端关于与所述第二方向相平行的直线偏置；

-第一弹性垫，其位于所述上垫板和所述下垫板之间，用以在所述下垫板上支撑所述上垫板；

其特征在于：钢轨紧固件包括至少一个加压构件，用于将所述上垫板压向所述下垫板，或将所述下垫板压向所述上垫板；

其中所述下垫板具有沿所述第二方向布置的两个相反的下垫板末端，所述两个下垫板末端关于平行于所述第二方向的直线偏置；以及

其中通过加压构件的加压，所述钢轨紧固件具有有效的分段式多级劲度系数。