CN201981451U

CN201981451U - 复合结构弹性垫板

Info

Publication number: CN201981451U
Application number: CN2010205624564U
Authority: CN
Inventors: 姜志国; 张梅; 唐功庆; 罗玉媛; 于中振
Original assignee: Beijing University of Chemical Technology
Current assignee: Beijing University of Chemical Technology
Priority date: 2010-10-15
Filing date: 2010-10-15
Publication date: 2011-09-21
Anticipated expiration: 2020-10-15

Abstract

本实用新型涉及一种主要在高速铁路的轨道中使用的垫板，具体说是一种铁垫板下用复合结构弹性垫板。该垫板上有两个安装孔和一个刚度调节孔，内置纤维、毡垫和骨架等，以增强垫板的强度和压缩永久变形，按照高速铁路承载设计要求，填充纤维、毡垫或骨架，提供一种高撕裂强度、高强度、耐压缩永久变形的弹性垫板，从而大幅度提高产品强度、减震性能，进一步提高了轨道的安全可靠性。

Description

复合结构弹性垫板

技术领域

本实用新型涉及一种在高速铁路轨道中使用的垫板，具体说是一种铁路轨道扣件中铁垫板下应用的复合结构弹性垫板。

背景技术

50年代初，国外就开始采用橡胶材料作为铁路钢轨垫件，70年代随着铁路列车速度的加快，在轨道结构中采用了天然橡胶、氯丁橡胶、聚氨酯橡胶和橡塑等弹性体，作为钢轨的夹垫、撑垫和轨枕的垫件，80年代低发泡聚氨酯弹性材料已广泛用于轨道结构材料。近年来，各研究单位都致力于研究高速铁路用弹性垫板，各种弹性垫板也得到了不断改进，但是随着铁路的高速化，对其撕裂强度、拉伸强度和耐永久变形等性能有更高的要求。

聚氨酯弹性垫板在我国高速铁路上有一定应用，目前，它是用聚氨酯材料经过发泡得到的单层均质结构的弹性垫板，垫板上有两个安装孔和一个刚度调节孔。在使用过程中，由于受力的实际情况，该种垫板容易出现撕裂，特别是在安装孔、刚度调节孔和边缘处，根据高速铁路承载要求，其强度和耐永久变形性能都有待提高。

本实用新型为解决这一问题设计了复合结构的弹性垫极，外观形状跟前面所述的弹性垫板一样，但具有复合层，聚氨酯等为基体材料，纤维、毡垫或骨架等为增强材料。复合结构弹性垫板的撕裂强度大大增加、拉伸强度和耐永久变形性能也有很大提高，并能降低成本。

发明内容

本实用新型提供一种高撕裂强度、高拉伸强度、耐压缩水久变形小的弹性垫板，提高了铁路的减震性，降低成本。

本实用新型所采用的技术方案为：

复合结构弹性垫板，包括基体和增强材料，基体上有两个安装孔和一个刚度调节孔，其特征在于：在基体中分布纤维、毡垫和骨架作为增强体。

所述的骨架放置在垫板的安装孔、刚度调节孔四周或垫板靠近边缘的位置。

所述的毡垫分布于弹性垫板的靠上层位置。

所述的纤维在弹性垫板中无规分布、与垫板平行分布、与垫板成一定夹角分布。

所述的基体为聚氨酯、醋酸乙烯共聚物、乙丙橡胶、乙烯天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、丁腈橡胶等。

用表面处理方法对纤维、毡垫和骨架进行表面处理，使其与基体有很好的浸润性，粘结强度大，可以提高垫板的撕裂强度，能有效的解决垫板在安装孔、刚度调节孔和边缘处容易出现撕裂的问题。最后形成结构完善、性能更优异的复合弹性垫板。

所述的增强材料包括：纤维、毡垫或骨架。

所述的纤维选用玻璃纤维、金属纤维、天然纤维、涤纶、锦纶、腈纶、维纶、丙纶、氯纶和氨纶等纤维。所述纤维长径比大于6，填充的纤维在复合板中的质量百分比是2.5％-99％；纤维在弹性垫板中的分布形态如图3所示。经过表面处理的纤维与基体有很好的浸润性，粘结强度大，可以提高垫板的撕裂强度，能有效改善垫板的结构和性能。其撕裂强度提高3倍，压缩永久变形为3％(在70℃下压缩22h，压缩厚度为70％)，较以前有很大提高。

所述的毡垫选自：涤纶、锦纶、腈纶、维纶、丙纶、氯纶或氨纶等材料，通过预成型的方法做成毡垫。毡垫放置的位置是根据弹性垫板承力要求所确定的，具体放置方式如图4所示。所述的毡垫在复合板中的质量百分比是1.5％-99％。采用表面处理方法对毡垫进行表面处理，使其与基体有很好的浸润性，粘结强度大，可以提高垫板的撕裂强度，能有效的防止垫板容易出现撕裂的问题，形成结构完善、性能更优异的复合弹性垫板。其撕裂强度提高3倍，强度提高2倍，耐压缩永久变形为3％(在70℃下压缩22h，压缩厚度为70％)，较以前有很大提高。

所述的骨架选用塑料、橡胶、纤维、金属以及其混合物等材料，通过预成型的方法做成骨架增强体，骨架增强体所放置的位置是根据弹性垫板承力要求所确定的，具体放置如图5所示。用表面处理方法对骨架进行表面处理，使其与基体有很好的浸润性，粘结强度大，可以提高垫板的撕裂强度，能有效的防止垫板在安装孔、刚度调节孔和边缘处容易出现撕裂的问题，形成结构完善、性能更优异的复合弹性垫板。其撕裂强度提高1.6储，强度提高1.5倍，耐压缩永久变形为3％(在70℃下压缩22h，压缩厚度为70％)，较以前有很大提高。

本实用新型复合结构弹性垫板的制作工艺：

将制备好的毡垫或骨架增强材料预先放置在模具中，聚氨酯基体原料经高速搅拌混合均匀，注入模具中，对模具提供一定的温度和压力，反应适当时间后，脱模，对其进行后固化，得到制品。在操作过程中，控制模具温度，延长凝胶时间，保证基体充分浸湿增强材料，获得良好界面性能。为减少制品表面缺陷，控制合模时间。

该复合结构弹性垫板的基体材料为聚氨酯等，增强体为纤维、毡垫或骨架等，提高现有弹性垫板的撕裂强度、强度和耐压缩永久变形，应用于高速铁路轨道的减震，从而提高轨道的平稳性和可靠性，保证了动车的运行安全，并且降低成本。

附图说明：

图1普通弹性垫板示意图

图2a 本实用新型复合结构弹性垫板示意图

图2b 图2a的剖面图

图3a 纤维分布图

图3b 纤维分布图

图3c 纤维分布图

图4a 毡垫增强弹性垫板示意图

图4b 图4a的剖面图

图5a 骨架增强弹性垫板示意图

图5b 图5a的剖面图

图中编号：1-基体2-安装孔3-刚度调节孔4-骨架5-毡垫6-短纤维7-连续纤维

说明：图3a 中短纤维无规分布；图3b中连续纤维与弹性垫板长度方向平行分布；图3c 中连续纤维与弹性垫板形成一定的角度，连续纤维之间也有一定的夹角。

具体实施方式：

实施例1以聚氨酯为基体，纤维为增强材料的复合结构弹性垫板

主要原料：预聚物A组分(BH201)：280g，组合聚醚多元醇B组分(BH301)：70g，聚丙烯短纤维(长度3mm，单丝直径15-4gum)：10.5g；

将聚丙烯短纤维混合到B组分中混合均匀，A、B组合料恒温40～45℃，通过转速10000rpm搅拌器混合20s；混合料浇注到预热70℃～80℃模具中；模具恒温90℃固化1h；开模后取出试样，放入100℃烘箱中后固化 10h；室温放置7d测试性能。

主要性能

实施例2.制备以聚氨酯为基体，毡垫为增强体的复合结构弹性垫板。

主要原料：预聚物A组分(BH201)：NCO％＝13％，280，组合聚醚多元醇B组分(BH301)：70g，毡垫(1463)：120g/m2，厚度12mm

将毡垫铺展到模具，A、B组合料恒温40～45℃，通过转速10000rpm搅拌器混合20s；混合料浇注到预热70℃～80℃模具中；模具恒温90℃固化1h；开模后取出试样，放入100℃烘箱中后固化10h；室温放置7d测试性能。主要性能如下表

测试项目	技术指标
		密度(g/cm³)	0.8
拉伸强度(MPa)	5.2
		断裂伸长率(％)	220
压缩永久变形(％)	5
		静刚度(kN/mm)	23
动静刚度比	1.25
		耐疲劳性(300万次，静刚度变化率，	5

％)
		撕裂强度(N/cm)	30

实施例3.制备以聚氨酯为基体，骨架为增强体的复合结构弹性垫板。

主要原料：预聚物A组分(BH201)：NCO％＝13％，280g，组合聚醚多元醇B组分(BH301)：70g，钢丝网骨架：3个

将三个骨架分别固定在模具腔体内延，安装孔外延以及刚度调节孔外延。A、B组合料恒温40～45℃，通过转速10000rpm搅拌器混合20s；混合料浇注到预热70℃～80℃模具中；模具恒温90℃固化1h；开模后取出试样，放入100℃烘箱中后固化10h；室温放置7d测试性能如下。

实施例4.制备以聚氨酯为基体，纤维和骨架为增强体的复合结构弹性垫板。

主要原料：预聚物A组分(BH201)：NCO％＝13％，280g，组合聚醚多元醇B组分(BH301)：70g，钢丝网骨架：3个，聚丙烯短纤维：长度3mm，单丝直径15-48um，10.5g，

将三个骨架分别固定在模具腔体内延，安装孔外延以及刚度调节孔外延。聚丙烯短纤维混合到B组分中混合均匀。A、B组合料恒温40～45℃，通过转速10000rpm搅拌器混合20s；混合料浇注到预热70℃～80℃模具中；模具恒温90℃固化1h；开模后取出试样，放入100℃烘箱中后固化10h；室温放置7d测试性能如下。

实施例5.制备以聚氨酯为基体，纤维和毡垫为增强体的复合结构弹性垫板。

主要原料：预聚物A组分(BH201)：NCO％＝13％，280g，组合聚醚多元醇B组分(BH301)：70g，聚丙烯短纤维：长度3mm，单丝直径15-48um，10.5g，毡垫(1463)：120g/m2，厚度12mm

将毡垫铺展到模具。将聚丙烯短纤维混合到B组分中混合均匀。A、B组合料恒温40～45℃，通过转速10000rpm搅拌器混合20s；混合料浇注到预热70℃～80℃模具中；模具恒温90℃固化1h；开模后取出试样，放入100℃烘箱中后固化10h；室温放置7d测试性能。

Claims

1.一种新型复合结构弹性垫板，包括基体和增强材料，基体上有两个安装孔和一个刚度调节孔，其特征在于：在基体中分布纤维、毡垫和骨架作为增强体。

2.根据权利要求1所述的垫板，其特征在于，所述的骨架放置在垫板的安装孔、刚度调节孔四周或垫板靠近边缘的位置。

3.根据权利要求1所述的垫板，其特征在于，所述的毡垫分布于弹性垫板的靠上层位置。

4.根据权利要求1所述的垫板，其特征在于，所述的纤维在弹性垫板中无规分布、与垫板平行分布、与垫板成一定夹角分布。