CN1793511A - 双刚度轨道隔振器 - Google Patents
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Abstract
一种双刚度轨道隔振器，其承轨板的下半部分是横截面为椭圆形的倒锥圈体；承轨板上半部分的中部为一承载钢轨的承台，在该承台的长轴方向两端各有一个凸耳，凸耳上各加工一个通透的销孔，用来安装固定钢轨的扭簧弹条；橡胶圈套在承轨板外侧面，并包住承轨板底面边缘，橡胶圈与承轨板的接触面由胶粘剂高温、高压、硫化成型为一整体；橡胶圈的下表面与底座之间有一间隙；底座的四角螺钉穿过安装孔与路基固定，底座内侧壁与橡胶圈外侧壁的接触面由胶粘剂高温、高压、硫化成型为一整体。本发明克服了传统轨道减振器只有单一减振刚度和抗冲击性能差的缺点，广泛应用于地铁、轻轨等城市轨道交通系统，抑制线路周围的振动和噪声污染。
Description
(一)技术领域
本发明涉及一种轨道用的弹性隔振设备及材料。
(二)背景技术
现有的轨道交通系统在行驶过程中，由于车轮与钢轨的撞击，产生冲击波和噪声。冲击波将在轨道、隧道、土层和地面建筑物内传播，产生相应的振动，对周围建筑和居民生活造成很不利的影响。为解决这一问题，目前国内外常采用的办法之一是采用橡胶浮置板或钢弹簧浮置板，即将具有一定质量和刚度的混凝土道床板浮置在钢弹簧隔振器上，构成质量—弹簧隔振系统。这种方法的优点是减振效果较好，但造价昂贵，施工及维护费用高，适用范围较小。另外一种常用的方法是用轨道减振器，主要包括承轨板、橡胶圈和底座三部分，利用减振器橡胶圈的剪切变形、动弹性好的特点进行减振。但由于轨道减振器的设计受到减振效果和安全性两个因素的共同制约，性能受到很大限制，目前公开的轨道减振器均设计为单一刚度，动静比多在1.3以上，减振效果还不能令人满意。另外，轨道减振器在使用过程中经常面临承载、卸载的交变应力的作用，这种交变应力往往会导致减振器的橡胶圈材料产生疲劳现象，而导致整个减振器性能(刚度)的变化，进而超出设计范围之外而失效。
(三)发明内容
本发明的目的是提供一种双刚度轨道隔振器，解决降低造价、降低动静比、增强抗疲劳、抗老化的技术问题；并解决现有轨道减振器单刚度、动静比高、减振效果差的技术问题，同时通过橡胶圈材料抗疲劳老化体系的选用，解决轨道减振器在长期交变应力的作用下刚度发生较大变化而导致失效的问题；同时解决传统轨道减振器只有单一减振刚度和抗冲击性能差的技术问题。
本发明的技术方案：
这种双刚度轨道隔振器，主要包括承轨板、弹性体和底座三部分，其特征在于：
承轨板的下半部分是横截面为椭圆形的倒锥圈体；承轨板上半部分的中部为一承载钢轨的承台，在该承台的长轴方向两端各有一个凸耳，凸耳上各加工一个通透的销孔，用来安装固定钢轨的扭簧弹条，由扭簧弹条将轨道和承轨板固定；
弹性体是横截面为椭圆形的橡胶圈，该橡胶圈套在承轨板外侧面，并包住承轨板底面边缘，橡胶圈与承轨板的接触面由胶粘剂高温、高压、硫化成型为一整体；
位于橡胶圈外面的底座为椭圆环锥形，上述橡胶圈的下表面与底座之间有一间隙；底座的四角各有一个安装孔，由螺钉穿过安装孔与路基固定，底座内侧壁与橡胶圈外侧壁的接触面由胶粘剂高温、高压、硫化成型为一整体。
上述承轨板倒锥圈体的母线与水平面所夹倾角为60-70度。
上述橡胶圈的侧壁厚度为15-21mm。
上述橡胶圈的底面厚度为5-8mm。
上述橡胶圈的上面有向内外两侧的凸沿，凸沿与承轨板和底座上沿的圆弧形倒角吻合粘接。
上述底座内环面有一椭圆环形底托，上述橡胶圈的下表面与椭圆环形底托之间有一间隙。
上述橡胶圈的下表面与底托之间的间隙是2-4mm。
本发明双刚度轨道隔振器的橡胶圈，其特征在于：橡胶圈的材料配比按重量份为：
橡胶100份、氧化锌3-10份、轻质氧化镁0-10份、硬脂酸1-3份、防老剂3-5份、半补强碳黑或高耐磨碳黑或二者的混合物30-70份、增塑剂0-5份、促进剂M 3-5份、硫磺0-1.5份。
本发明双刚度轨道隔振器的橡胶圈，其特征在于：橡胶圈的材料配比按重量份为：
橡胶100份、氧化锌3-10份、轻质氧化镁0-10份、硬脂酸1-3份、防老剂D 1份、防老剂4010NA1-3份、防老剂AW 1份、半补强碳黑或高耐磨碳黑或二者的混合物30-70份、增塑剂0-5份、促进剂M 0.5份、促进剂TT 1.5-3份、促进剂NA-22 0-1份、硫磺0-1.5份。
上述橡胶圈的橡胶为100％的天然橡胶或70-95％天然橡胶与5-30％氯丁橡胶的共混物。
与现有传统技术相比，本发明的有益效果：双刚度轨道隔振器利用橡胶的剪切变形、动弹性好的特点进行隔振，可以有效降低车轮与钢轨撞击产生的振动和噪声。橡胶圈和承轨板、底座之间通过胶粘剂高温高压硫化成型为一整体。承轨板底面与底座之间设计有3mm可供承轨板垂直位移的间隙。这样既可以使隔振器在正常荷载下充分发挥隔振作用，又可在偶然荷载下保持行车安全。本发明通过采用低动静比橡胶圈材料和设计合理的减振器结构形式，达到减振器整体良好的减振效果和抗疲劳性能。经实验证明，在工作荷载范围内的静刚度为8-14kN/mm，动静比1.15-1.30，减振器在垂向荷载为40kN，横向荷载为20kN作用下，本发明经300万次疲劳试验后，动、静刚度变化不超过10％。本发明具有正常荷载下的隔振刚度和偶然荷载下的安全刚度，兼顾了隔振器隔振效果和抗疲劳性能，克服了传统轨道减振器只有单一减振刚度和抗冲击性能差的缺点，可广泛应用于地铁、轻轨等城市轨道交通系统，抑制线路周围的振动和噪声污染。
(四)附图说明
图1为本发明第一实施例的结构示意图；
图2为本发明的双刚度轨道隔振器的俯视图；
图3为图1中底座回转截面为L形的放大图。
图4为本发明第二实施例的结构示意图；
图5为图4中底座回转截面为梯形的放大图。
图6是本发明的安装结构示意图。
1-销孔、2-承轨板、3-橡胶圈、31-内凸沿、32-外凸沿；4-底座、41-椭圆环形底托、42-间隙、43-圆弧角；5-凸耳、6-承台、7-轨道、8-扭簧弹条、9-螺栓。
(五)具体实施方式
本发明第一实施例参见图1、2、3、6，轨道减振器由承轨板2、橡胶圈3和底座4三部分组成，橡胶圈3和承轨板2、底座4之间通过胶粘剂高温高压硫化成型为一整体。
承轨板2为铸铁材料，其下半部分是横截面为椭圆形的倒锥圈体，其倒锥圈体的母线与水平面所夹倾角为60-70度；承轨板上半部分的中部为一承载轨道7的承台6，在该承台的长轴方向两端各有一个凸耳5，凸耳上各加工一个通透的销孔1，用来安装固定钢轨的扭簧弹条8，由扭簧弹条8将轨道7与承轨板2固定。
弹性体是横截面为椭圆形的橡胶圈3，该橡胶圈套在承轨板2外侧面，并包住承轨板底面边缘，上述橡胶圈的侧壁厚度为15-21mm，其底面包覆部分橡胶厚度为5-8mm。倾角(与水平方向所夹锐角)为60-70度，橡胶圈与承轨板的接触面由胶粘剂高温、高压、硫化成型为一整体。上述橡胶圈的上面有内凸沿31和外凸沿32，两凸沿与承轨板2和底座4上沿的圆弧形倒角吻合粘接。
底座4为铸铁材料，底座4内椭圆面的倾角与橡胶圈3的倾角相同。位于橡胶圈3外面的底座4有一椭圆环形底托41，上述橡胶圈的下表面与底座环形底托之间有一3mm的间隙42，上述底座的内侧面与椭圆环形底托之间的交角为圆弧角43，回转截面为L形。底座的四角各有一个安装孔，由螺钉9穿过安装孔与路基固定，底座4的内侧壁与橡胶圈3的外侧壁的接触面由胶粘剂高温、高压、硫化成型为一整体。
本发明第二实施例参见图4、5、6，与实施例一不同的是，底座4无椭圆环形底托，底座的回转截面为直角梯形。
本发明橡胶圈3的材料重量份配比范围为：橡胶100份、氧化锌3-10份、轻质氧化镁0-10份、硬脂酸1-3份、防老剂3-5份、半补强碳黑或高耐磨碳黑或二者的混合物30-70份、增塑剂0-5份、促进剂M 3-5份、硫磺0-1.5份。
橡胶圈的材料配比按重量份实施例：
橡胶100份，橡胶为100％的天然橡胶或80％的天然橡胶与20％氯丁橡胶的共混物。
氧化锌3-10份；
轻质氧化镁0-10份；
硬脂酸1-3份；
防老剂D 1份；
防老剂4010NA 1-3份；
防老剂AW 1份；
半补强碳黑或高耐磨碳黑或二者的混合物30-70份；
增塑剂0-5份：
促进剂M 0.5份；
促进剂TT 1.5-3份；
促进剂NA-22 0-1份；
硫磺0-1.5份；
二辛酯(份)；
轻质氧化镁(份)。
橡胶圈3的材料重量份配比实施例：
| 实施例 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |
| 橡胶圈材料配比 | 天然橡胶(份) | 100 | 80 | 100 | 80 | 100 | 80 |
| 氯丁橡胶(份) | -- | 20 | -- | 20 | -- | 20 | |
| 氧化锌(份) | 3 | 5 | 10 | 5 | 5 | 10 | |
| 硬脂酸(份) | 2 | 1 | 3 | 2 | 2 | 3 | |
| 防老剂D(份) | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | |
| 防老剂AW(份) | 1 | l | 1 | 1 | 1 | 1 | |
| 防老剂4010NA(份) | 3 | 1 | 2 | 2 | 3 | 1 | |
| 半补强碳黑(份) | 70 | 50 | 15 | 40 | 60 | 30 | |
| 高耐磨碳黑(份) | -- | -- | 15 | 10 | -- | 10 | |
| 促进剂M(份) | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | |
| 促进剂TT(份) | 1.5 | 2.5 | 3 | 2 | 2.5 | 2 | |
| 硫磺(份) | 1.5 | -- | 1 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | |
| 促进剂NA-22(份) | -- | 1 | -- | 1 | -- | 1 | |
| 二辛酯(份) | 2 | 5 | -- | 3 | -- | -- | |
| 轻质氧化镁(份) | -- | 10 | -- | 5 | -- | 5 | |
| 结构 | 底座结构 | 见图1 | 见图4 | 见图1 | 见图4 | 见图1 | 见图4 |
| 橡胶圈厚度(mm) | 21 | 15 | 18 | 18 | 21 | 18 | |
| 橡胶圈倾角(度) | 65 | 70 | 60 | 70 | 60 | 65 |
Claims (10)
1.一种双刚度轨道隔振器，主要包括承轨板、弹性体和底座三部分，其特征在于：
承轨板的下半部分是横截面为椭圆形的倒锥圈体；承轨板上半部分的中部为一承载钢轨的承台，在该承台的长轴方向两端各有一个凸耳，凸耳上各加工一个通透的销孔，用来安装固定钢轨的扭簧弹条，由扭簧弹条将轨道和承轨板固定；
弹性体是横截面为椭圆形的橡胶圈，该橡胶圈套在承轨板外侧面，并包住承轨板底面边缘，橡胶圈与承轨板的接触面由胶粘剂高温、高压、硫化成型为一整体；
位于橡胶圈外面的底座为椭圆环锥形，上述橡胶圈的下表面与底座之间有一间隙；底座的四角各有一个安装孔，由螺钉穿过安装孔与路基固定，底座内侧壁与橡胶圈外侧壁的接触面由胶粘剂高温、高压、硫化成型为一整体。
2.根据权利要求1所述的双刚度轨道隔振器，其特征在于：上述承轨板倒锥圈体的母线与水平面所夹倾角为60-70度。
3.根据权利要求1所述的双刚度轨道隔振器，其特征在于：上述橡胶圈的侧壁厚度为15-21mm。
4.根据权利要求1所述的双刚度轨道隔振器，其特征在于：上述橡胶圈的底面厚度为5-8mm。
5.根据权利要求1所述的双刚度轨道隔振器，其特征在于：上述橡胶圈的上面有向内外两侧的凸沿，凸沿与承轨板和底座上沿的圆弧形倒角吻合粘接。
6.根据权利要求1所述的双刚度轨道隔振器，其特征在于：上述底座内环面有一椭圆环形底托，上述橡胶圈的下表面与椭圆环形底托之间有一间隙。
7.根据权利要求1或6所述的双刚度轨道隔振器，其特征在于：上述橡胶圈的下表面与底托之间的间隙是2-4mm。
8.根据权利要求1所述的双刚度轨道隔振器的橡胶圈，其特征在于：橡胶圈的材料配比按重量份为：
橡胶100份、氧化锌3-10份、轻质氧化镁0-10份、硬脂酸1-3份、防老剂3-5份、半补强碳黑或高耐磨碳黑或二者的混合物30-70份、增塑剂0-5份、促进剂M 3-5份、硫磺0-1.5份。
9.根据权利要求1所述的双刚度轨道隔振器的橡胶圈，其特征在于：
橡胶圈的材料配比按重量份为：
橡胶100份、氧化锌3-10份、轻质氧化镁0-10份、硬脂酸1-3份、防老剂D 1份、防老剂4010NA1-3份、防老剂AW 1份、半补强碳黑或高耐磨碳黑或二者的混合物30-70份、增塑剂0-5份、促进剂M0.5份、促进剂TT 1.5-3份、促进剂NA-22 0-1份、硫磺0-1.5份。
10.根据权利要求8或9所述的双刚度轨道隔振器的橡胶圈，其特征在于：上述橡胶圈的橡胶为100％的天然橡胶或70-95％天然橡胶与5-30％氯丁橡胶的共混物。
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