CN109868697B - 压缩轨道减振器及其设计方法 - Google Patents

Abstract

压缩轨道减振器，由下金属板、上金属板和橡胶层硫化而成，下金属板具有位于上金属板外侧的挡肩，其特征在于所述的挡肩的数量为两个且沿下金属板对角线方向对称设置，挡肩围在上金属板的四周，且挡肩将上金属板的端部包围，橡胶层从上金属板底部延伸至挡肩与上金属板之间。本发明提供的压缩轨道减振器，横向刚度大，轨距保护能力强，疲劳性能高，耐腐蚀效果好，可应对更高的载荷需求与环境的适用需求，大大提高了轨道减振器的使用寿命。本发明还提供一种压缩轨道减振器的设计方法。

Description

压缩轨道减振器及其设计方法

技术领域

本发明涉及一种压缩轨道减振器，用于各种地铁与城市轻轨有减振降噪要求的轨道区间，连接钢轨与道床，并有效隔离振动和减少噪声，本发明还涉及一种压缩轨道减振器的设计方法。

背景技术

压缩型轨道减振器作为地铁中等减振扣件的主要部分，其承担着承载、减振和保持行车安全等作用。鉴于我国地铁具有载客量高、行车密度大、运营时间长的特点，压缩型轨道减振器在满足减振降噪功能的同时，其抗疲劳性能和轨距扩张保持能力也日益面临更高的要求。

目前的压缩型轨道减振器（采用将上金属板、下金属板与橡胶硫化一体成型的方式），通过上金属板下方橡胶受载产生压缩变形来实现减振功能，从而削减轮轨作用传递到路基的振动和冲击。为了缓解城市交通压力，小曲率半径线路已经应用到城市轨道交通中，小曲率半径线路要求减振扣件系统具有更高的横向刚度，因为现有的轨道减振器均存在横向刚度偏软问题，所以在小曲率半径区间容易造成钢轨横向位移过大、钢轨薄膜现象的发生，对行车安全及轨道减振器的使用寿命均存在不利影响。为了增在轨道减振器的横向刚度，现有的轨道减振器大多在底板的侧向增设横向档板，橡胶层延伸至横向档板与顶板之间，使顶板的侧面上也具有橡胶约束，通过横向档板分推底板所受的横向力，使得装在顶板的承载面上的钢轨通过顶板将横向力均匀传递到底板，避免底板应力集中，增加减振器的整体横向刚度，提高减振器的疲劳寿命，满足小曲率半径路线的减振要求，例如:CN201420593846-一种高横向刚度硫化轨道减振器；CN201820596356-新型轨道减振器；CN201420668688-一种使横向力均匀传递的偏置式轨道减振器。

但现有的压缩型轨道减振器主要存在的缺陷是：

①现有压缩型轨道减振器的横向档板均为开放式结构，即上金属板、下金属板间侧向橡胶的变形空间大，导致在受到列车侧向载荷时，所能提供横向刚度较小，轨距保持能力较弱。

②现有压缩型轨道减振器横向档板结构全部集中布置在下金属板侧面，两侧完全开放。列车行进间，挡肩主要以弯曲变形的形式承受疲劳载荷，铁件在侧向受到较大的剪切应力与应变。随着我国地铁对载荷要求的不断提高，其抗疲劳性能逐渐落后于设计要求。

③由于运输、施工及环境温度等因素，现有压缩型轨道减振器在完成现场安装后，存在轨道减振器背部橡胶凸台与基座离隙的情况，疲劳载荷下橡胶持续发生轻微的冲击作用，不利于橡胶的抗疲劳性能。

④由于压缩型轨道减振器在我国地铁线路应用日益广泛，以往压缩型轨道减振器主要依靠油漆防腐的措施不足以更好的适应地铁全线环境的复杂性、多变性，因此急需提出一种全新防腐形式来提高铁件的防腐效果。

发明内容

本发明提供的压缩轨道减振器，横向刚度大，轨距保护能力强，疲劳性能高，耐腐蚀效果好，可应对更高的载荷需求与环境的适用需求，大大提高了轨道减振器的使用寿命。本发明还提供一种压缩轨道减振器的设计方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

压缩轨道减振器，由下金属板、上金属板和橡胶层硫化而成，下金属板具有位于上金属板外侧的挡肩，其特征在于所述的挡肩的数量为两个且沿下金属板对角线方向对称设置，挡肩围在上金属板的四周，且挡肩将上金属板的端部包围，橡胶层从上金属板底部延伸至挡肩与上金属板之间。

优选的，所述的挡肩包括设置在上金属板外侧的侧板和沿侧板边缘一体成型的挡边，侧板与挡边围成挡肩内腔，上金属板的端部伸入挡肩内腔中，橡胶层延伸至侧板与上金属板之间。

优选的，所述的侧板与挡边之间通过圆角过渡，橡胶层延伸至挡边与上金属板之间并伸出。

优选的，所述的挡肩还包括沿伸边，所述的沿伸边从侧板两侧的挡边沿下金属板长度方向延伸，所述的沿伸边位于上金属板外侧，且与上金属板抵靠。

优选的，所述的沿伸边的长度大于与之抵靠的上金属板侧面的长度。

优选的，所述的压缩轨道减器除锚固区域、扣压区域及钢轨承载区域外，其余铁件裸露面均覆盖橡胶保护层。

优选的，所述的橡胶保护层和从挡边与上金属板之间伸出的橡胶层连接成一体，将挡肩表面完全包裹封闭。

优选的，所述的上金属板底面的橡胶层具有呈阵型分布的橡胶凸台，橡胶凸台的底面伸出下金属板底面0.5～1mm。

以上所述的压缩轨道减振器的设计方法，其特征在于根据轨道减振器的横向刚度需求，设计挡肩的尺寸、相对于上金属板的位置从而设计挡肩与上金属板之间的橡胶层的厚度以及挡肩将上金属板的端部包围的尺寸。

优选的，设计挡肩的尺寸是指设计侧板的高度、厚度和宽度以及挡边的宽度和厚度，设计挡肩相对于上金属板的位置是指设计侧板和与侧板相对的上金属板侧面间的水平距离。

本发明的有益效果是：

本发明将现有技术中下金属板上的开放式挡肩改进为包围式挡肩，挡肩将上金属板的端部包围，通过挡肩的包围结构限制挡肩与上金属板间橡胶层的流动变形，提高了轨道减振器的横向刚度，减小钢轨横向位移，从而提高了轨距保持能力。

包围结构的挡肩相当于将现有技术中的下金属板的凸起侧板进行挡边加固，使上金属板的端部被挡肩包围，挡肩在侧向承载过程中将疲劳载荷下的剪切应力分解为剪切、拉伸应力，大大增强了铁件强度，从而提高了抗疲劳性能。

将橡胶凸台的底面设计为伸出下金属板底面0.5～1mm，当轨道减振器通过锚固螺栓固定于基座后，橡胶凸台均处于预压缩状态，避免了疲劳载荷下橡胶凸台的冲击，进一步提高了轨道减振器的抗疲劳性能。

压缩轨道减器除锚固区域、扣压区域及钢轨承载区域外，其余铁件裸露面均覆盖橡胶保护层，相比油漆保护措施，橡胶保护层具有更好的耐腐蚀效果，而且橡胶保护层和从挡边与上金属板之间伸出的橡胶层连接成一体，将挡肩表面完全包裹封闭，实现了对挡肩的全包胶，缩减了轨道减振器的封胶面积，降低使用过程中开胶的风险，提高产品的耐腐蚀性能，更好的应对全线铺设下复杂的环境因素，可应对更高的载荷需求与环境的适用需求，大大提高了轨道减振器的使用寿命。

附图说明

图1为具体实施方式中压缩轨道减振器的结构示意图。

图2为图1的剖视图。

图3为下金属板的结构示意图。

具体实施方式

下面结合图1至图3对本发明的实施例做详细说明。

压缩轨道减振器，由下金属板1、上金属板2和橡胶层3硫化而成，下金属板1具有位于上金属板2外侧的挡肩11，其特征在于所述的挡肩11的数量为两个且沿下金属板1对角线方向对称设置，挡肩11围在上金属板2的四周，且挡肩11将上金属板2的端部包围，橡胶层3从上金属板2底部延伸至挡肩11与上金属板2之间。

如图所示，以上所述的压缩轨道减振器将现有技术中下金属板上的开放式挡肩改进为包围式挡肩，挡肩11将上金属板2的端部包围，通过挡肩的包围结构限制挡肩与上金属板间橡胶层的流动变形，提高了轨道减振器的横向刚度，减小钢轨横向位移，从而提高了轨距保持能力。包围结构的挡肩11相当于将现有技术中的下金属板的凸起侧板进行挡边加固，使上金属板2的端部被挡肩11包围，挡肩11在侧向承载过程中将疲劳载荷下的剪切应力分解为剪切、拉伸应力，大大增强了铁件强度，从而提高了抗疲劳性能。

其中，所述的挡肩11包括设置在上金属板2外侧的侧板11.1和沿侧板11.1边缘一体成型的挡边11.2，侧板11.1与挡边11.2围成挡肩内腔11.3，上金属板2的端部伸入挡肩内腔11.3中，橡胶层3延伸至侧板11.1与上金属板2之间。如图2所示，挡肩内腔11.3为与上金属板2端部相对应的开口腔体，上金属板2的端部伸入挡肩内腔11.3中，橡胶层3延伸至侧板11.1与上金属板2之间，通过挡边11.2对侧板11.1与上金属板2之间橡胶层3的流动变形进行限制，避免侧板11.1与上金属板2之间的橡胶层3在挤压时快速扩张流动，通过挡边11.2约束侧板11.1与上金属板2之间的橡胶层3向侧板11.1两侧的扩张，减缓其变形速度，限制了其扩张程度，提高了轨道减振器的横向刚度，减小钢轨横向位移，提高了轨距保持能力。

其中，所述的侧板11.1与挡边11.2之间通过圆角过渡，减少橡胶层3变形过程中的应力，橡胶层3延伸至挡边11.2与上金属板2之间并伸出，缓解橡胶层3端部边缘的变形趋势，避免挡边11.2与上金属板2之间的橡胶层3端部边缘因变形打折过快而老化开裂。

其中，所述的挡肩11还包括沿伸边11.4，所述的沿伸边11.4从侧板11.1两侧的挡边11.2沿下金属板1长度方向延伸，所述的沿伸边11.4位于上金属板2外侧，且与上金属板2抵靠。所述的沿伸边11.4的长度大于与之抵靠的上金属板2侧面的长度。沿伸边11.4沿钢轨方向将上金属板2定位在下金属板1上，在侧向承载过程中在上金属板2端部与挡肩11之间的橡胶层挤压变形时，上金属板2与下金属板1在沿钢轨方向的相对位置不变，易于橡胶层变形后的恢复，也提高上金属板2与下金属板1之间的结构稳定性。

其中，所述的压缩轨道减器除锚固区域、扣压区域及钢轨承载区域外，其余铁件裸露面均覆盖橡胶保护层4。相比油漆保护措施，橡胶保护层4具有更好的耐腐蚀效果；

其中，所述的橡胶保护层4和从挡边11.2与上金属板2之间伸出的橡胶层3连接成一体，将挡肩11表面完全包裹封闭，实现了对挡肩11的全包胶，缩减了轨道减振器的封胶面积，降低使用过程中开胶的风险，提高产品的耐腐蚀性能，更好的应对全线铺设下复杂的环境因素，可应对更高的载荷需求与环境的适用需求，大大提高了轨道减振器的使用寿命。

其中，所述的上金属板2底面的橡胶层3具有呈阵型分布的橡胶凸台31，橡胶凸台31的底面伸出下金属板1底面的距离D为0.5～1mm。当轨道减振器通过锚固螺栓固定于基座后，橡胶凸台31均处于预压缩状态，避免了疲劳载荷下橡胶凸台的冲击，进一步提高了轨道减振器的抗疲劳性能。

以上所述的压缩轨道减振器的设计方法，其特征在于根据轨道减振器的横向刚度需求，设计挡肩11的尺寸、相对于上金属板2的位置从而设计挡肩11与上金属板2之间的橡胶层3的厚度以及挡肩11将上金属板2的端部包围的尺寸。挡肩11与上金属板2之间的橡胶层3的厚度决定了轨道减振器的横向初始刚度，挡肩11将上金属板2的端部包围的尺寸，决定了侧向承载过程中挡肩11与上金属板2之间橡胶层3的变形流动空间，从而决定了轨道减振器的横向刚度变化值。

其中，设计挡肩11的尺寸是指设计侧板11.1的高度、厚度和宽度以及挡边11.2的宽度和厚度，设计挡肩11相对于上金属板2的位置是指设计侧板11.1和与侧板11.1相对的上金属板2侧面间的水平距离。

以上设计方法，根据压缩轨道减振器在实际使用过程中的横向刚度要求，设计挡肩11，使压缩轨道减振器的初始横向刚度和横向刚度变化值，能满足载荷需求，减小钢轨横向位移，从而提高了轨距保持能力。

以上结合附图对本发明的实施例的技术方案进行完整描述，需要说明的是所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例。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的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。

Claims (7)

1.压缩轨道减振器，由下金属板（1）、上金属板（2）和橡胶层（3）硫化而成，下金属板（1）具有位于上金属板（2）外侧的挡肩（11），其特征在于所述的挡肩（11）的数量为两个且沿下金属板（1）对角线方向对称设置，挡肩（11）围在上金属板（2）的四周，且挡肩（11）将上金属板（2）的端部包围，橡胶层（3）从上金属板（2）底部延伸至挡肩（11）与上金属板（2）之间；

所述的挡肩（11）包括设置在上金属板（2）外侧的侧板（11.1）和沿侧板（11.1）边缘一体成型的挡边（11.2），侧板（11.1）与挡边（11.2）围成挡肩内腔（11.3），上金属板（2）的端部伸入挡肩内腔（11.3）中，橡胶层（3）延伸至侧板（11.1）与上金属板（2）之间；

所述的挡肩（11）还包括沿伸边（11.4），所述的沿伸边（11.4）从侧板（11.1）两侧的挡边（11.2）沿下金属板（1）长度方向延伸，所述的沿伸边（11.4）位于上金属板（2）外侧，且与上金属板（2）抵靠；

所述的上金属板（2）底面的橡胶层（3）具有呈阵型分布的橡胶凸台（31），橡胶凸台（31）的底面伸出下金属板（1）底面0.5～1mm。

2.根据权利要求1所述的压缩轨道减振器，其特征在于所述的侧板（11.1）与挡边（11.2）之间通过圆角过渡，橡胶层（3）延伸至挡边（11.2）与上金属板（2）之间并伸出。

3.根据权利要求1所述的压缩轨道减振器，其特征在于所述的沿伸边（11.4）的长度大于与之抵靠的上金属板（2）侧面的长度。

4.根据权利要求2所述的压缩轨道减振器，其特征在于所述的压缩轨道减器除锚固区域、扣压区域及钢轨承载区域外，其余铁件裸露面均覆盖橡胶保护层（4）。

5.根据权利要求4所述的压缩轨道减振器，其特征在于所述的橡胶保护层（4）和从挡边（11.2）与上金属板（2）之间伸出的橡胶层（3）连接成一体，将挡肩（11）表面完全包裹封闭。

6.权利要求1至5任一项所述的压缩轨道减振器的设计方法，其特征在于根据轨道减振器的横向刚度需求，设计挡肩（11）的尺寸、相对于上金属板（2）的位置从而设计挡肩（11）与上金属板（2）之间的橡胶层（3）的厚度以及挡肩（11）将上金属板（2）的端部包围的尺寸。

7.根据权利要求6所述的压缩轨道减振器的设计方法，其特征在于设计挡肩（11）的尺寸是指设计侧板（11.1）的高度、厚度和宽度以及挡边（11.2）的宽度和厚度，设计挡肩（11）相对于上金属板（2）的位置是指设计侧板（11.1）和与侧板（11.1）相对的上金属板（2）侧面间的水平距离。

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