CN116516735A - 一种减振扣件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钢轨的减振扣件，该减振扣件包括上铁垫板和下铁垫板以及将锚固螺栓，在上铁垫板和下铁垫板之间设置有能够对上铁垫板实现弹性支撑使上铁垫板浮置于下铁垫板之上的承插结构，该承插结构包括一对承插槽和承插台，承插台与承插槽承插配合且在承插台上套设有置于承插台和承插槽之间至少覆盖承插台周向表面的弹性体，所述的承插台与弹性体配合面以及承插槽与弹性体配合面均至少有一对相对设置且支撑受力斜向上的倾斜面；还包括有用于调节上铁垫板和下铁垫板之间间距改变对弹性体预压紧力的预紧结构；该扣件中的弹性体不与铁垫板粘接，从而能够实现对弹性体的更换，通过预紧结构还能够调节弹性体刚性。

Description

一种减振扣件

技术领域

本发明涉及轨道交通技术领域，具体涉及钢轨的减振扣件。

背景技术

钢轨减振扣件用于固定支撑钢轨，传统减振扣件为单铁垫板减振扣件，钢轨置于铁垫板上通过弹条固定，扣件则固定在轨枕上，通过在钢轨和铁垫板之间设置减振垫板实现对钢轨的减振，由于这种减振方式通过挤压减振垫板实现弹性变形达到减振目的，而减振垫板一般采用橡胶材质，其挤压变相刚性大减振效果不佳。因此在上世纪60年代在德国科隆地铁上应用了一种科隆蛋减振扣件，由两块铁垫板组成，下铁垫板用于连接轨枕固定，下铁垫板上设置有椭圆形凹槽，凹槽内壁设置橡胶圈，上铁垫板则嵌入凹槽中通过橡胶圈的支撑使上铁垫板形成浮置状态，钢轨被扣压在上铁垫板上，橡胶圈通过硫化工艺与上铁垫板和下铁垫板粘接在一起，当列车经过上铁垫板产生垂向位移时会与下铁垫板配合对橡胶形成剪切，而橡胶的剪切变形刚性要远小于挤压变形，进而能够达到更好的减振效果，在西南交通大学出版社出版的《无碴轨道钢轨扣件》一书第102页-106页对该扣件有相应的介绍，同时还介绍了一种日本研发的类似科隆蛋的减振扣件，该减振扣件借鉴科隆蛋的结构采用双蛋形式将减振结构设置在扣件两侧，但是依然需要将上铁垫板和下铁垫板通过橡胶圈粘接在一起，从在减振过程中对橡胶圈实现剪切变形。国内很早之前也有仿制类似的减振扣件，但是由于工艺上的缺陷导致使用寿命不足，最容易出现的问题就是脱胶，导致上铁垫板没有约束力从而产生严重隐患。而且现有的克隆蛋扣件中的橡胶圈不能调节刚度，如果要做不同刚度要求的扣件就要选择不同刚度橡胶来制作。

发明内容

为了解决现有技术中的不足，提供一种不需要将橡胶圈与上下铁垫板粘接并确保上铁垫板稳定工作的减振扣件，且橡胶圈刚度可控的克隆蛋减振扣件，本发明所采用的技术方案是：

一种减振扣件，包括上铁垫板和下铁垫板以及将该减振扣件固定到轨枕上的锚固螺栓，在所述的下铁垫板和上铁垫板上分别设置有供锚固螺栓穿过的通孔和过孔，在所述的上铁垫板上设置有扣压钢轨的扣压构件以及置于钢轨底部的轨下垫板，在所述的下铁垫板底部设有绝缘缓冲垫，在所述的上铁垫板和下铁垫板之间设置有能够对上铁垫板实现弹性支撑使上铁垫板浮置于下铁垫板之上的承插结构，该承插结构包括一对承插槽和承插台，所述的承插台与承插槽承插配合且在承插台上套设有置于承插台和承插槽之间至少覆盖承插台周向表面的弹性体，所述的承插台与弹性体配合面以及承插槽与弹性体配合面均至少有一对相对设置且支撑受力斜向上的倾斜面；还包括有用于调节上铁垫板和下铁垫板之间间距改变对弹性体预压紧力的预紧结构。

进一步的，所述的预紧结构包括套设在锚固螺栓上能够穿过过孔且长度大于过孔长度的导滑套。

进一步的，所述的预紧结构包括设置在通孔边缘能够穿过过孔的凸环。

进一步的，且所述的凸环高度大于过孔长度。

进一步的，在所述的凸环上套设有能穿过过孔且长度大于过孔长度的导滑套。

进一步的，所述的承插台设置在下铁垫板上，所述的承插槽设置在上铁垫板上。

进一步的，所述的预紧结构包括预紧螺栓、预紧螺母、弹簧以及压块，所述的预紧螺栓防转设置在承插台上，所述的预紧螺母螺纹连接在预紧螺栓上，所述的压块顶压在承插槽顶部边缘，所述的弹簧套设在预紧螺栓上且置于预紧螺栓和压块之间。

进一步的，在所述的承插台上设置有安装预紧螺栓的T型槽，在所述的预紧螺栓上还套设有能夹持在承插台两侧的卡扣。

进一步的，所述的承插台设置在上铁垫板上，所述的承插槽设置在下铁垫板上。

进一步的，各所述的倾斜面与垂面夹角为20±5°

进一步的，在所述的上铁垫板和下铁垫板之间还设有板下垫板，所述的板下垫板与上铁垫板底部不接触。

进一步的，在所述的下铁垫板上设置有供板下垫板嵌入的沉槽。

进一步的，所述的缘缓冲垫包覆在下铁垫板底部。

进一步的，所述的扣压构件包括π型压块和扣压螺栓。

进一步的，所述的扣压件包括弹条座、e型弹条以及轨距块。

进一步的，所述的扣压件包括弹条座、w型弹条、扣押螺栓以及轨距块。

本发明的减振扣件具备克隆蛋扣件的优异减振效果，同时弹性体不与铁垫板粘接，从而能够实现对弹性体的更换，减小制作难度，且能够实现弹性体的更换，同时通过预紧结构还能够调节弹性体刚性，从而适用更多技术要求的轨道。

附图说明

图1为本发明实施例1结构示意图；

图2为本发明实施例1剖视图；

图3为本发明实施例1上铁垫板和下铁垫板结构示意图，其中(a)为上铁垫板，(b)为下铁垫板；

图4为本发明实施例2结构示意图；

图5为本发明实施例2剖视图；

图6为本发明实施例2上铁垫板和下铁垫板结构示意图，其中(a)为上铁垫板，(b)为下铁垫板；

图7为实施例1和实施例2的承插台和承插槽以及弹性件装配状态局部剖视图；

图8为预紧结构为凸环的局部示意图，其中(a)为锚固螺栓未锁紧状态，(b)为锚固螺栓锁紧状态；

图9为预紧结构为导滑套的局部示意图，其中(a)为锚固螺栓未锁紧状态，(b)为锚固螺栓锁紧状态；

图10为在承插台上设置预紧结构的局部示意图；

其中：1、上铁垫板；2、下铁垫板；3、锚固螺栓；5、通孔；6、过孔；7、轨下垫板；8、绝缘缓冲垫；9、承插槽；10、承插台；11、弹性体；12、导滑套；13、凸环；14、预紧螺栓；15、预紧螺母；16、弹簧；17、压块；18、T型槽；19、卡扣；20、板下垫板；21、沉槽；22、弹条座；23、e形弹条；24、轨距块；25、w型弹条；26、扣押螺栓；27、缓冲片。

具体实施方式

为了能够更清楚的理解本发明技术方案，下面结合附图和具体实施例对该减振扣件做进一步详细说明。

如图1、2、4、5所示的减振扣件包括上铁垫板1和下铁垫板2以及将该减振扣件固定到轨枕上的锚固螺栓，在下铁垫板和上铁垫板1上分别设置有供锚固螺栓3穿过的通孔5和过孔6，为避免下铁垫板2与轨枕之间刚性接触，在下铁垫板2底部设置绝缘缓冲垫8，该绝缘缓冲垫8既能够起到缓冲效果还能够有效防止杂散电流对扣件和轨枕的腐蚀，因此为了提高绝缘效果可以进一步使该绝缘缓冲垫8包覆在下铁垫板2底部。同样的，由于钢轨设置在上铁垫板1上，为避免钢轨与上铁垫板1刚性接触，在钢轨和上铁垫板1之间设置有轨下垫板7，轨下垫板7具有弹性起到一定的缓冲和减振效果。

在上铁垫板1上设置有扣压构件，钢轨设置到上铁垫板1上后通过该扣压构件对钢轨轨底进行约束，如图1所示该扣压构件包括设置在上铁垫板1上的弹条座22，在弹条座22上设置有e形弹条23，以及扣押在钢轨轨底边缘用于调节轨距的轨距块24。图1给出的仅为一种实施例，扣压构件还可以如图4所示的w型弹条25配合扣押螺栓26对钢轨进行约束的结构，或是采用π型压块配合扣押螺栓对钢轨进行约束的结构等常规扣压构件均适用于该扣件中。

为了能够使上铁垫板1形成浮置状态，并且使上铁垫板在纵向移动时达到良好的减振效果，在上铁垫板1和下铁垫板2之间设置有承插结构，如图3和图6所示的实施例该承插结构包括设置在上铁垫板1上的一对承插槽9和设置在下铁垫板2上的一对承插台10，承插台10和承插槽9均分别布置在钢轨两侧，承插台10与承插槽9承插配合，如图1、2、4、5、7所示在承插台10上套设有弹性体11，该弹性体11套设在承插台10上置于承插台10和承插槽9之间使承插槽9内壁和承插台10外壁不接触，承插槽9端部选择开口设置，当然也可采用封闭式结构，当采用封闭式结构时避免承插槽9端部与承插台10接触，需要预留出足够的空间，弹性体11最好包覆在承插台10周向，当然也可以完全包覆在承插台10上(由于周向的弹性体产生剪切变形时会对顶部的弹性体产生一定的压缩变形，因此会对剪切变形产生一定的影响，为了消除这种影响应尽采用周向包覆的结构形式)，当弹性体11全包覆在承插台10上时且承插槽9端部为封闭结构时，承插槽9端部也需要和弹性体11之间预留处足够空间，避免上铁垫板1下沉时承插槽9顶部压在弹性体11上形成对弹性体11的压缩变形。为了使上铁垫板1浮置在上铁垫板1之上，同时达到良好的减振效果，如图7所示需要使弹性体11与承插台10配合面以及承插槽9与弹性体11配合面均形成至少一对相对设置且支撑受力斜向上的倾斜面，即承插台10与弹性体11的配合面a1和a2均倾斜设置，该配合面a1和a2对弹性体11形成的支撑力f1和f2分别位于承插台10两侧且倾斜向上，同样的弹性体11与承插槽9的配合面a3和a4均倾斜设置，该配合面a3和a4对承插槽9形成支撑力f3和f4分别位于承载台两侧且倾斜向上，通过上述结构形成的支撑力能够使上铁垫板1浮置设置在下铁垫板2之上。而当上铁垫板1产生垂向位移时，配合面a1和a2产生的摩擦力与配合面a3和a4产生的摩擦力方向相反，从而形成对弹性体11的剪切力，由于弹性体11一般采用橡胶等材质，其剪切变形刚性小，从而能够在上铁垫板1垂向位移时提供良好的减振，虽然按照严格意义上来讲上铁垫板1在垂向上产生位移时弹性体11不仅有剪切变形，也会有一定的挤压变形，为了能够使减小刚度较大的挤压变形对减振的影响，配合面a1和a2以及a3和a4的与垂直面的夹角应选择为20±5°，夹角过小导致摩擦力过小不足以形成剪切变形或者剪切变形较小，而夹角过大则变形多体现为压缩变形导致刚度较大减振效果降低。当然在该实施例基础上我们还可以进一步扩展各接触面的形式，如仅在单侧形成斜面支撑，虽然单侧倾斜设置也能够形成支撑且上铁垫板垂向位移时也能够对弹性体11形成剪切，但是由于仅单侧形成剪切受力面积小，虽然刚性减小了但是弹性体耐受性降低，降低使用寿命。因此最好采用双侧配合面均形成支撑的形式，或者更优的承插台10采用圆锥台或椭圆锥台，承插槽9采用圆锥孔或椭圆锥孔的形式，当上铁垫板产生垂向位移时使弹性体周向上均形成剪切变形，同理还能够将承插台10和承插槽9设置成多边形结构，使其在各面上得到有效支撑和剪切变形。该承插结构不仅能够实现上述功能外，还能够对横向作用力起到有效的抵抗，当钢轨受到横向作用力后传递至上铁垫板1，上铁垫板1产生横向位移，此时承插槽9对弹性体11形成挤压，从而能够有效抵抗横向作用力，由于配合面倾斜角度较小横向作用力几乎处于垂直压缩弹性体11的方向，而弹性体11受到压缩时能够提供很好的刚度，对于横向力而言则正好需要刚性抵抗。就图3和图6给出的承插台10结构而言侧面两个侧面为平面处于横向作用力正对的面，弹性体11受力面积大能够提供更好的刚度，并且在横向力作用下两侧承插台10处于受力一侧的弹性体11均能够被挤压进一步提高对横向作用力的抵抗。因此为了能够对横向力提供更好的抵抗，也需要考虑横向受力面积，本实施例给出的在横向受力面上有较大受力面的承插台10能够更好的对横向力提供更好的抵抗，若设置为圆锥台或椭圆锥台亦或是多边形结构，必然会减少横向受力面积；而要能够提供更优的弹性体11剪切变形且横向有足够的压缩变形面积，最优的方案应增加承插台10的体积，使其截面呈矩形，横向上保持足够的面积提供压缩变形，纵向上又能够有足够的剪切变形，而这种结构形式会增加整个扣件的体积，因此在设置该承插结构时应根据实际情况进行选择较为合理的承插台10和承插槽9形状和结构。

由于该结构中上铁垫板1和下铁垫板2不再通过弹性体11粘接在一起，因此需要限制上铁垫板1的上浮上限，避免上铁垫板1和下铁垫板2脱离，同时还要为弹性体11提供足够的预紧力，该预紧力能够使弹性体11被牢固的限制在承插台10和承插槽9之间，但是又不能对弹性体11压缩过渡，避免弹性体11不能进行剪切变形和压缩变形，因此在该扣件中还设置有能限位上铁垫板并调整上铁垫板1与下铁垫板2间距改变对弹性体11预压紧力的预紧结构。

预紧结构包括如图3和6所示设置在下铁垫板2供锚固螺栓3穿过的通孔5位置处的凸环13，该凸环13还能够穿入上铁垫板1的过孔6内，而且该凸环13的高度大于过孔6长度，如图8(a)所示当上铁垫板1和下铁垫板2初步装配到位还未对弹性体11实施预紧时该凸环13虽然已置于过孔6中但是其端部距离过孔6上端还有一定距离，如图8(b)所示通过旋拧锚固螺栓3使下铁垫板2向下移动，从而使凸环13顶端从过孔中伸出并使锚固螺栓3锁死在凸环13上，此过程中上铁垫板1下降的过程就能够对弹性体11进行预压紧，一方面在上铁垫板1浮动过程中直接对弹性体11形成剪切变形，另一方面凸环13高度不同能够提供不同的预紧力从而改变弹性体11刚度。由于锚固螺栓3靠凸环13部位锁死，因此上铁垫板1在浮动过程中上铁垫板1与锚固螺栓3端部之间间距在不断发生变化，但是并不影响锚固螺栓3锁死状态，也并不能破坏锚固螺栓的锁紧效果，当然由于上铁垫板1在上浮过程中会碰触锚固螺栓3，因而会由于不断的撞击造成锚固螺栓3松动，因此需要格外注意该锚固螺栓3的防松处理，另一方面最好在上铁垫板1和锚固螺栓3端部之间设置缓冲片27减小上铁垫板1对锚固螺栓的撞击，由于上铁垫板1上下浮动时容易造成过孔6与凸环13之间的摩擦，因而为了减小摩擦提供良好的导向，在凸环13和过孔之间设置导滑套12。

由于上述结构中上铁垫板1通过锚固螺栓3预压的距离受凸环13高度限制，而凸环13高度并不可调，因此下面提供一种不受凸环13高度限制能够进一步调整上铁垫板1和下铁垫板2之间间距调整弹性体11刚度的预紧结构。

在上面凸环13基础上，如图10所示为该扣件提供了一种能够根据需要调节预紧力的预紧组件，该预紧组件包括预紧螺栓14、预紧螺母15、弹簧16以及压块17，预紧螺栓14设置在承插台10顶部，压块17套设在预紧螺栓14上，预紧螺母15螺纹连接在预紧螺栓14上，弹簧16套设在预紧螺栓14上处于预紧螺母15和压块17之间，当旋拧预紧螺母15时通过弹簧16的压力传递至压块17上，压块17对承插槽9边缘提供下压力，从而实现对弹性体11的预紧，通过调节弹簧16的压缩量就能够实现对预紧力的调节，该结构中不仅能够通过弹簧16实现对弹性体11预紧力的调节，当采用该实施例的预紧结构进一步对弹性体11提供预紧力时，由于锚固螺栓3处于锁死位置，上铁垫板1通过该预紧结构进一步下沉使上铁垫板1与锚固螺栓3之间产生一定间隙，在上铁垫板1回弹过程中，弹簧16还能够起到同缓冲片同样的缓冲效果，减小上铁垫板1对锚固螺栓3的撞击力，防止锚固螺栓3松动。该结构中在承插台10上开设有T型槽18用来安装预紧螺栓14，该T型槽18能够防止预紧螺栓14旋转，但是在横向上不能够防止预紧螺栓14窜动，因此在该实施例结构中还需要在预紧螺栓14上套设一个卡扣19，卡扣19夹持在承插台10两侧从而防止预紧螺栓14窜动。当然也可以将预紧螺栓14直接焊接或采用其他手段直接固定到承插台10上。

预紧结构还可以采用如图9所示的导滑套12的结构取代凸环13，该导滑套12套设在锚固螺栓3上穿过过孔6，且在该结构中该导滑套12长度大于过孔6长度，通过更换不同长度的导滑套12实现对弹性体11的不同预紧力，即当拧紧锚固螺栓3直至将导滑套12顶紧在下铁垫板2上后实现锁紧，由于导滑套12长度不同，从而能够改变上铁垫板1下沉高度，进而改变预紧力。当然该预紧结构也能够配合凸环13和上面所述的预紧组件来实施。当配合凸环13采用导滑套12预警时不同于采用凸环13预紧的结构，导滑套12在其中起到锁定高度的作用，因此导滑套12的长度要大于凸环13长度；而在前面所提到的采用凸环13实现高度锁定时，则导滑套12长度要小于凸环13，导滑套12只是起到防护作用。一般而言在采用导滑套12作为预紧结构时就可以取消凸环13结构，但是为了减小上铁垫板1横向力对锚固螺栓3的剪切作用，最好还是保留凸环13结构，通过凸环13承受上铁垫板1的横向力，进而减小锚固螺栓3受到的横向力。

由于弹性体11长时间剪切和挤压变形会造成疲劳损伤，传统的如科隆蛋结构的扣件一旦损坏则无法修复，而该技术方案中的弹性体由于没有与上铁垫板1和下铁垫板2粘接在一起，弹性体11损坏后直接更换弹性体11即可，为了避免损坏后不能及时发现，而造成扣件减振效果降低，如图2和图5所示在上铁垫板1和下铁垫板2之间还设置有板下垫板20作为保护措施，板下垫板20与上铁垫板1底部不接触，在扣件正常使用时并不发挥作用，只有当上铁垫板1产生过载或者弹性体11损坏后无法提供支撑时，板下垫板20对上铁垫板形成支撑起到缓冲减振效果，避免上铁垫板1和下铁垫板2直接碰撞。如图3和图6所示在下铁垫板2上还设置有用于固定板下垫板20的沉槽21，板下垫板20嵌入沉槽中安装。

除上述实施例外，对于承插台10和承插槽9的位置选择并不局限于上述两种实施例，可以将承插台10和承插槽9的位置进行互换，即承插台10设置在上铁垫板1上，承插槽9设置在下铁垫板2上，这样的结构依然能够达到上述效果，但是在承插槽9中会有积水形成对弹性体11不利，因此较优的选择应参考上述两种实施例的方式设置承插台10和承插槽9位置。

Claims (16)

1.一种减振扣件，包括上铁垫板(1)和下铁垫板(2)以及将该减振扣件固定到轨枕上的锚固螺栓(3)，在所述的下铁垫板(2)和上铁垫板(1)上分别设置有供锚固螺栓(3)穿过的通孔(5)和过孔(6)，在所述的上铁垫板(1)上设置有扣压钢轨的扣压构件以及置于钢轨底部的轨下垫板(7)，在所述的下铁垫板(2)底部设有绝缘缓冲垫(8)，其特征在于：在所述的上铁垫板(1)和下铁垫板(2)之间设置有能够对上铁垫板(1)实现弹性支撑使上铁垫板(1)浮置于下铁垫板(2)之上的承插结构，该承插结构包括一对承插槽(9)和承插台(10)，所述的承插台(10)与承插槽(9)承插配合且在承插台(10)上套设有置于承插台(10)和承插槽(9)之间至少覆盖承插台(10)周向表面的弹性体(11)，所述的承插台(10)与弹性体(11)配合面以及承插槽(9)与弹性体(11)配合面均至少有一对相对设置且支撑受力斜向上的倾斜面；还包括有用于调节上铁垫板(1)和下铁垫板(2)之间间距改变对弹性体(11)预压紧力的预紧结构。

2.根据权利要求1所述一种减振扣件，其特征在于：所述的预紧结构包括套设在锚固螺栓(3)上能够穿过过孔(6)且长度大于过孔(6)长度的导滑套(12)。

3.根据权利要求1所述的一种减振扣件，其特征在于：所述的预紧结构包括设置在通孔(5)边缘能够穿过过孔(6)的凸环(13)。

4.根据权利要求3所述的一种减振扣件，其特征在于：且所述的凸环(13)高度大于过孔长度。

5.根据权利要求3或4所述的一种减振扣件，其特征在于：在所述的凸环(13)上套设有能穿过过孔(6)且长度大于过孔(6)长度的导滑套(12)。

6.根据权利要求2或3或4所述的一种减振扣件，其特征在于：所述的承插台(10)设置在下铁垫板(2)上，所述的承插槽(9)设置在上铁垫板(1)上。

7.根据权利要求6所述的一种减振扣件，其特征在于：所述的预紧结构包括预紧螺栓(14)、预紧螺母(15)、弹簧(16)以及压块(17)，所述的预紧螺栓(14)防转设置在承插台(10)上，所述的预紧螺母(15)螺纹连接在预紧螺栓(14)上，所述的压块(17)顶压在承插槽(9)顶部边缘，所述的弹簧(16)套设在预紧螺栓(14)上且置于预紧螺栓(14)和压块(17)之间。

8.根据权利要求7所述的一种减振扣件，其特征在于：在所述的承插台(10)上设置有安装预紧螺栓(14)的T型槽(18)，在所述的预紧螺栓(14)上还套设有能夹持在承插台(10)两侧的卡扣(19)。

9.根据权利要求1所述的一种减振扣件，其特征在于：所述的承插台(10)设置在上铁垫板(1)上，所述的承插槽(9)设置在下铁垫板(2)上。

10.根据权利要求1或2或3所述的一种减振扣件，其特征在于：各所述的倾斜面与垂面夹角为20±5°

11.根据权利要求1所述的一种减振扣件，其特征在于：在所述的上铁垫板(1)和下铁垫板(2)之间还设有板下垫板(20)，所述的板下垫板(20)与上铁垫板(1)底部不接触。

12.根据权利要求11所述的一种减振扣件，其特征在于：在所述的下铁垫板(2)上设置有供板下垫板(20)嵌入的沉槽(21)。

13.根据权利要求1所述的一种减振扣件，其特征在于：所述的缘缓冲垫(8)包覆在下铁垫板(2)底部。

14.根据权利要求1所述的一种减振扣件，其特征在于：所述的扣压构件包括π型压块和扣压螺栓。

15.根据权利要求1所述的一种减振扣件，其特征在于：所述的扣压件包括弹条座、e型弹条以及轨距块。

16.根据权利要求1所述的一种减振扣件，其特征在于：所述的扣压件包括弹条座、w型弹条、扣押螺栓以及轨距块。