CN114934408B - 一种缓冲装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种缓冲装置，包括：轨撑、弹性垫板、挡板座和调高垫片；所述轨撑设置在轨枕上方钢轨外侧的轨腰处，且靠近轨腰的一面上设置有装配结构；所述弹性垫板设置于轨撑与轨腰之间，弹性垫板通过轨撑上的装配结构与轨撑装配固定，与轨腰之间接触连接；所述挡板座设置在所述轨撑外侧端的底部；所述调高垫片设置在所述挡板座与轨枕之间。应用本发明可以增加轨撑与钢轨间的接触面积，优化轨撑受力，减小轨撑与钢轨间的离缝，减缓因轨撑和轨腰间的离缝而产生的疲劳冲击作用，进而减少线路病害，延长轨撑的使用寿命，降低养护维修的工作量。
Description
技术领域
本申请涉及铁路轨道技术领域，尤其涉及一种缓冲装置。
背景技术
在重载铁路、客货共线铁路的小半径曲线区段或道岔区段，由于钢轨承受的横向力较大，从而导致钢轨的轨距和线形难以保持，外轨侧磨严重，使得养护维修工作量较大。在现有技术中，通常是通过轨撑来改善上述问题，现有技术中的轨撑分为整体式和分体式两种结构，主要应用于小半径曲线、道岔等特殊地段，起到抵抗钢轨倾翻的作用。但是，在现有技术中所采用的轨撑一般为非弹性结构，即轨撑通过与钢轨轨腰或轨颚直接接触传递横向力，这使得钢轨的横向刚度过大且不均匀。另外，由于设置轨撑的地段均采用混凝土枕，而采用混凝土枕的轨排弹性恢复较差，且轨撑和钢轨刚性接触会增大钢轨的整体刚度，从而使得钢轨上的绝大部分的横向荷载都作用在轨撑处，其他扣件起不到支撑作用，进而导致挡肩和挡板座的受力情况恶劣。
而且，现有技术中的普通整体式轨撑的扣压点距离较大，与普遍轨距挡板相比，钢轨扣压性能较差，不利于线路轨排防爬。当列车在小半径曲线上运行时，会产生较大的横向力，当一些小半径曲线处于高坡地段，列车运行时，还会产生较大的纵向力，再加上轨撑扣压力的损失，此时对轨排横移，钢轨爬行尤为不利。
另外，普通轨撑与轨腰间离缝问题较为明显，扣件垫板被偏压后容易造成轨底坡发生变化，导致轨距变化，进而引起轨撑与轨腰间产生离缝、不密贴的现象，导致钢轨的疲劳冲击作用大，磨耗加重，不利于轨道结构的长期使用。
除此之外，轨撑易相对挡板座上滑。根据调查国铁既有小半径曲线地段适用的混凝土枕、弹条Ⅱ型扣件的使用现状，发现扣件挡板座普遍沿60°混凝土挡肩上滑，从而造成轨距扩大，且轨撑相对挡板座上滑而接触不良时，挡板座容易蹿出并被切断，该现象在小半径曲线地段尤为明显，导致现有技术中的轨撑在实际应用中所起的效果不明显。
综上可知，由于现有技术中的轨撑具有如上所述的缺点，因此如何提出一种更好的缓冲装置，从而可以在提高钢轨抗倾翻能力的同时，能解决轨撑扣压力不足和刚度大等问题，是本领域中亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种缓冲装置，从而可以可以在提高钢轨抗倾翻能力的同时，能解决轨撑扣压力不足和刚度大的问题。
本发明的技术方案具体是这样实现的：
一种缓冲装置，包括：轨撑、弹性垫板、挡板座和调高垫片；所述轨撑设置在轨枕上方钢轨外侧的轨腰处，且靠近轨腰的一面上设置有装配结构；所述弹性垫板设置于轨撑与轨腰之间，弹性垫板通过轨撑上的装配结构与轨撑装配固定，与轨腰之间接触连接；所述挡板座设置在所述轨撑外侧端的底部；所述调高垫片设置在所述挡板座与轨枕之间。
较佳的，所述轨撑采用一体成型制成，轨撑包括：竖板、横板、过渡段和两个肋板；所述竖板设置于轨腰的内侧，竖板靠近轨腰的侧面上设置有装配结构；竖板的底端与所述过渡段的第一端固定连接；所述横板设置于轨枕的上方，横板的第一端与过渡段的第二端固定连接，横板的第二端设置于挡板座的顶端；所述两个肋板分别设置于横板的两侧端，且两个肋板分别与竖板、横板和过渡段垂直固定。
较佳的，所述横板设置弯折结构，使横板左端的底面低于横板右端的底面，形成凸起部，凸起部用于将钢轨底座的端部卡住。
较佳的，所述横板的底部设置有凸起条，用于将钢轨底座的端部卡住。
较佳的，所述横板的第二端设置有弯钩，用于卡住扣件。
较佳的，所述横板上还设置有一个通孔。
较佳的，所述装配结构包括：凹面、两个凸台和多个圆台；所述两个凸台分别置于凹面的前端和后端；所述多个圆台设置于凹面的中部位置。
较佳的，所述弹性垫板上设置有两个凹槽和多个圆孔，所述凹槽与所述凸台相匹配，所述圆孔与圆台相匹配。
较佳的，所述弹性垫板与轨撑之间通过胶粘剂粘接固定。
较佳的，所述调高垫片的一端向上弯折，形成弯折部，所述弯折部的弯折角度与轨枕的形状相匹配。
如上可见，在本发明中的缓冲装置中，通过在轨撑和轨腰间镶嵌弹性垫板，并在挡板座和轨枕之间设置调高垫片，从而增加了轨撑与钢轨间的接触面积，优化轨撑受力，减小轨撑与钢轨间的离缝，减缓了因轨撑和轨腰间的离缝而产生的疲劳冲击作用，进而减少了线路病害，延长轨撑的使用寿命，降低了养护维修的工作量。
附图说明
图1为本发明实施例中的缓冲装置的安装示意图。
图2为本发明实施例中的轨撑的结构示意图一。
图3为本发明实施例一中的轨撑的正视图。
图4为本发明实施例二中的轨撑的正视图。
图5为本发明实施例中的轨撑的结构示意图二。
图6为本发明实施例中的弹性垫板的主视图。
图7为本发明实施例中的弹性垫板的俯视图。
图8为现有技术中轨撑与钢轨的模拟图一。
图9为本发明中的轨撑、弹性垫板与钢轨的模拟图。
图10为本发明实施例中的调高垫片的主视图。
图11为本发明实施例中的调高垫片的俯视图。
图12为现有技术中轨撑与钢轨间的模拟图二。
图13为本发明中的轨撑、弹性垫板、调高垫片与钢轨的模拟图。
具体实施方式
为使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明作进一步详细的说明。
如图1至图13所示，本发明提供了一种缓冲装置，包括：轨撑1、弹性垫板2、挡板座3和调高垫片4；
所述轨撑1设置在轨枕上方钢轨外侧的轨腰处，且靠近轨腰的一面上设置有装配结构；
所述弹性垫板2设置于轨撑与轨腰之间，弹性垫板2通过轨撑上的装配结构与轨撑1装配固定，与轨腰之间接触连接；
所述挡板座3设置在所述轨撑1外侧端的底部；
所述调高垫片4设置在所述挡板座3与轨枕之间。
在本发明的技术方案中，可以使用多种实现方法来实现上述的缓冲装置。以下将以其中的几种实现方式为例对本发明的技术方案进行详细的介绍。
例如，较佳的，在本发明的一个具体实施例中，如图2所示，所述轨撑1可以采用一体成型制成，轨撑1包括：竖板11、横板12、过渡段13和两个肋板14；
所述竖板11设置于轨腰的内侧，竖板11靠近轨腰的侧面上设置有装配结构；竖板11的底端与所述过渡段13的第一端固定连接；
所述横板12设置于轨枕的上方，横板12的第一端与过渡段13的第二端固定连接，横板12的第二端设置于挡板座3的顶端；
所述两个肋板14分别设置于横板12的两侧端，且两个肋板14分别与竖板11、横板12和过渡段13垂直固定。
较佳的，作为示例，所述过渡段13可以是有弧度的形状，且其形状与轨腰的底部的形状相匹配，从而可以使轨撑1与钢轨更好的贴合，起到支撑钢轨的作用。
此外，可以使用多种实现方法来实现上述的横板12。
例如，较佳的，在本发明的一个具体实施例中，如图3所示，所述横板12可以设置弯折结构，使横板左端的底面低于横板右端的底面，形成凸起部123，凸起部123用于将钢轨底座的端部卡住。
再例如，较佳的，在本发明的另一个具体实施例中，如图4所示，所述横板12的底部也可以设置凸起条121，用于将钢轨底座的端部卡住。
通过设置凸起部123或凸起条121，从而可以卡住钢轨底座的端部，使横板12与钢轨底座之间更好的贴合和匹配，从一定程度上可以限制钢轨的横向受力和位移，使轨撑起到更好的支撑作用。
另外，较佳的，在本发明的一个具体实施例中，如图4所示，所述横板12的第二端设置有弯钩122，用于卡住扣件。
另外，较佳的，在本发明的一个具体实施例中，所述横板12上还设置有一个通孔124，从而可以使螺栓穿过该通孔，将轨撑固定在轨枕上。
此外，作为示例，在本发明的一个较佳的具体实施例中，如图5所示，所述装配结构可以包括：凹面111、两个凸台112和多个圆台113；所述两个凸台112分别置于凹面111的前端和后端；所述多个圆台113设置于凹面的中部位置。
较佳的，所述圆台113可以有4个。
另外，作为示例，在本发明的一个较佳的具体实施例中，如图6和图7所示，弹性垫板2上设置有两个凹槽22和多个圆孔21，所述凹槽22与所述凸台112相匹配；所述圆孔21与圆台113相匹配。
较佳的，所述圆孔21可以有4个。
较佳的，所述弹性垫板2的尺寸不大于凹面111的尺寸。
通过在轨撑1的竖板11靠近轨腰的侧面设置包括凹面、凸台和圆台的装配结构，并在弹性垫板上设置相应的凹槽与圆孔，从而可以使弹性垫板2设置在凹面111内，且竖板11上的两个凸台112设置在弹性垫板2的两个凹槽内，竖板11上的多个圆台113设置在弹性垫板2的多个圆孔内，从而使得弹性垫板与轨撑的竖板装配连接并镶嵌在竖板内，而弹性垫板的另一侧面与轨腰接触连接。由于弹性垫板具有弹性，当竖板与轨腰之间被压紧时，弹性垫板处于压缩状态，轨撑及镶嵌在其内的弹性垫板能够与轨腰紧密接触，为钢轨提供足够的支撑力；当轨撑与轨腰之间松离，弹性垫板便会伸张，填充并继续保持与轨腰之间的紧密接触，从而可以继续为钢轨提供足够的支撑力。
通过在轨撑和轨腰之间设置弹性垫板，可以保持结构的稳定性。如图8所示，现有技术中的轨撑是在B、C、D位置处与钢轨刚性接触，确保钢轨稳定。但是，由于钢轨在A点处长期承受荷载作用，会导致除轨撑外的其余扣件起不到较好的支撑作用，给轨枕和扣件等带来伤损；此外，在长期作用下还会使得钢轨被偏压，导致钢轨与轨撑之间产生离缝，轨撑的支撑效果下降。而在本申请中的缓冲装置中，如图9所示，取消了D点的接触位置，保留B位置的刚性接触(如图1中的X1范围段内)，并在C点位置处增加弹性接触(如图1中的X2范围段内)，当钢轨A位置处承受列车外部的横向力Fs和垂向力Fd时，由于弹性垫板为三维刚度系统(比如，用图9中的K1模拟)，扣件为二维刚度系统(比如，用图9中的K2模拟)，从而即使钢轨被偏压而导致轨腰与轨撑之间产生离缝，由于轨撑和轨腰之间设置有弹性垫板，弹性垫板会填充轨撑与轨腰之间的离缝，从而可以使轨撑对轨腰始终存在支撑力，保证结构的稳定性；也避免了荷载长期作用下对轨枕和扣件等带来的变形和损伤。
此外，作为示例，在本发明的一个较佳的具体实施例中，弹性垫板2与轨撑1之间通过胶粘剂5粘接固定。从而可以将弹性垫板镶嵌固定在竖板内，还能通过胶粘剂填补弹性垫板与竖板上的装配结构之间的装配接缝。
较佳的，所述胶粘剂可以采用强度不小于1.5Mpa，拉伸强度不低于2Mpa的高韧性胶粘剂胶粘剂。所述胶粘剂的性能指标可以如下表所示：
| 序号 | 技术指标 | 单位 | 数值 |
| 1 | 硬度 | HA | 50～80 |
| 2 | 拉伸强度 | MPa | ≥2 |
| 3 | 拉断伸长率 | ％ | ≥200 |
| 4 | 粘合强度 | MPa | ≥1.5 |
| 5 | 适用期 | h | 1～3 |
| 6 | 固化时间(5℃以上) | 天 | 2(基本固化) |
另外，作为示例，在本发明的一个较佳的具体实施例中，如图10和图11所示，所述调高垫片4的一端向上弯折，形成弯折部42，所述弯折部42的弯折角度与轨枕的形状相匹配，从而可以使调高垫片4贴合的设置于轨枕上。
较佳的，在本发明的一个具体实施例中，所述调高垫片4上还设置有一个螺栓孔43，从而可以使穿过轨撑的螺栓再穿过该螺栓孔43，将轨撑和调高垫片均固定在轨枕上，对调高垫片进行限位。
通过在轨撑和挡板座的下方设置调高垫片，可以进一步保持结构的稳定性。如图12所示，当钢轨在荷载的长期作用下被偏压或者是根据实际需要将钢轨调高时，现有技术中的轨撑与轨腰可能在C、D位置处均会产生离缝，使轨撑的支撑效果下降，给钢轨带来较大的横向冲击作用，并加重了钢轨的侧磨。而本申请中的缓冲装置中，如图13所示，由于在挡板座3与轨枕之间设置了调高垫片，在钢轨被偏压的状态下，调高垫片可以将轨撑垫起，从而可以进一步避免或减小轨撑和轨腰之间的离缝；在钢轨被抬高的状态下，调高垫片对轨撑起到支撑和抬高的作用，从而可以继续维持弹性垫板与轨腰之间的紧密接触，保证结构的稳定性。
较佳的，根据现场不同需求，可以采用不同尺寸的调高垫片。
为验证本申请中的缓冲装置的系统性能，通过加力架模拟车轮的荷载，其中，垂向力为Fd、横向力为Fs，结合扣件系统，组装试验，并引入纵向阻力和动静刚度，作为关键性指标。通过在同工况下的试验结果进行刚度对比，发现本申请中的缓冲装置轨撑具有良好的弹性和动静刚度比，以及优异的防爬性能。
综上所述，在本发明的技术方案中，通过在轨撑和轨腰间镶嵌弹性垫板，并在挡板座和轨枕之间设置调高垫片，从而增加了轨撑与钢轨间的接触面积，优化轨撑受力，减小轨撑与钢轨间的离缝，减缓了因轨撑和轨腰间的离缝而产生的疲劳冲击作用，进而减少了线路病害，延长轨撑的使用寿命，降低了养护维修的工作量。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
Claims (7)
1.一种缓冲装置，其特征在于，包括：轨撑、弹性垫板、挡板座和调高垫片；
所述轨撑设置在轨枕上方钢轨外侧的轨腰处，且靠近轨腰的一面上设置有装配结构；
所述弹性垫板设置于轨撑与轨腰之间，弹性垫板通过轨撑上的装配结构与轨撑装配固定，与轨腰之间接触连接；
所述挡板座设置在所述轨撑外侧端的底部；
所述调高垫片设置在所述挡板座与轨枕之间；
所述装配结构包括：凹面、两个凸台和多个圆台；所述两个凸台分别置于凹面的前端和后端；所述多个圆台设置于凹面的中部位置；
所述弹性垫板上设置有两个凹槽和多个圆孔，所述凹槽与所述凸台相匹配，所述圆孔与圆台相匹配；
所述调高垫片的一端向上弯折，形成弯折部，所述弯折部的弯折角度与轨枕的形状相匹配。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述轨撑采用一体成型制成，轨撑包括：竖板、横板、过渡段和两个肋板；
所述竖板设置于轨腰的内侧，竖板靠近轨腰的侧面上设置有装配结构；竖板的底端与所述过渡段的第一端固定连接；
所述横板设置于轨枕的上方，横板的第一端与过渡段的第二端固定连接，横板的第二端设置于挡板座的顶端；
所述两个肋板分别设置于横板的两侧端，且两个肋板分别与竖板、横板和过渡段垂直固定。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述横板设置弯折结构，使横板左端的底面低于横板右端的底面，形成凸起部，凸起部用于将钢轨底座的端部卡住。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述横板的底部设置有凸起条，用于将钢轨底座的端部卡住。
5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述横板的第二端设置有弯钩，用于卡住扣件。
6.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述横板上还设置有一个通孔。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述弹性垫板与轨撑之间通过胶粘剂粘接固定。
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