CN203821176U - 一种用于地铁和轻轨交通的复合式轨道减振器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于地铁和轻轨交通的复合式轨道减振器，包括减振垫，所述减振垫包括承轨板、安装底座和设置在所述承轨板与安装底座之间的橡胶圈，所述承轨板、橡胶圈和安装底座通过硫化形成一整体，所述复合式轨道减振器还包括下垫板和弹性缓冲装置，所述下垫板连接在所述安装底座的底部，所述下垫板和减振垫之间形成一减振空间，所述弹性缓冲装置设置在所述承轨板和下垫板之间且位于所述减振空间内。本实用新型通过弹性缓冲装置和减振垫的并联结构来分担承受轨道减振器中的橡胶圈的承载力，从而增加了轨道减振器的使用寿命；本实用新型减振降噪效果比现有轨道减振器更好且其易于制造，成本不高便于推广。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种轨道减振器，尤其涉及一种用于地铁和轻轨交通的复合式减振器，属于轨道减振技术领域。
背景技术
近年来，我国城市轨道交通建设发展迅速，各大、中城市都大力发展城市轨道交通以缓解地面交通的压力。但是，城市轨道一般距建筑物较近，地铁列车运行引起的振动和噪声会对附近居民造成影响，如何解决，已成为重要的研究课题。
一般轨道减振降噪装置包括浮置板、弹性减振垫和弹性轨枕等。浮置板主要分为橡胶浮置板和钢弹簧浮置板，都是早先在欧洲使用，基本原理是：将整体道床和基础结构分离，通过橡胶或螺旋钢弹簧等弹性元件支撑整体道床，分别构成橡胶浮置板道床和钢弹簧浮置板道床。浮置板可以提供足够的惯性质量来抵消车辆产生的动载荷，只有静载荷和少量残余动载荷会通过橡胶或螺旋钢弹簧等弹性元件传递到基础结构上。弹性减振垫：由弹性垫板发生形变承担减振作用。如高弹性减振垫设双层铁垫板，上铁板与下铁板之间垫入橡胶垫板，通过橡胶垫板的弹性形变达到减振的目的。其结构特点为：上层铁垫板两端做成凹槽，与下铁垫板两端凸台相匹配；上下铁垫板在凹凸配合部位设绝缘缓冲垫，在绝缘缓冲垫板上设扣板，被螺栓紧固后的扣板只限制上层铁垫板上翘，不通过上层铁垫板对中间橡胶垫产生预压力，从而保证中间橡胶垫板的弹性不损失。其他应用如弹性垫板放置在铁垫板与钢轨之间或弹性垫板放置在铁垫板与轨枕之间等。弹性轨枕：是指在轨枕与道床之间设置弹性垫层。主要应用有：枕下弹性垫板、T型轨枕、靴套等。
上述减振装置都存在着一些问题，如浮置板道床造价昂贵，每公里造价超过1000万元，推广受限制；弹性减振垫由铁垫板与橡胶垫串联方式连接，运用于轨道线路，利用橡胶垫弹性形变减振。但是这种橡胶垫减振效果较差，垫板寿命短、易磨损失效增加线路维护费用；
采用弹性轨枕无需增加扣件种类，但其性能对施工技术的要求较高，轨道尺寸很难保持，此外，短轨枕的减振层更换很困难。
因此，目前国内外城市轨道交通建设中普遍采用轨道减振器来减振降噪。现有的轨道减振器的结构包括金属承轨板和金属底板，在所述金属承轨板和金属底板之间设置有橡胶圈，所述金属承轨板、橡胶圈和金属底板通过硫化形成一整体来承受压力和剪切力。它主要是通过橡胶圈的弹性形变来吸收和储存冲击能量的，通过橡胶分子链的相对运动可以大幅度的消耗能量，从而达到减振降噪的效果。但是，现有的轨道减振器还存在一些缺陷：如轨道减振器中的橡胶圈在长期的工作压力下，容易老化，使得现有的轨道减振器的使用寿命不长；另外，现有的轨道减振器中的减振降噪效果也一般。
公告号为CN2045756U，公告日为1989年10月11日的中国实用新型专利（以下简称D1）公开了一种轨道减振器，其由扣压件和减振垫组成，其特征在于：减振垫是在承轨板和底座中间夹入椭圆锥形橡胶垫圈，使之硫化为整体；承轨板的俯视图为椭圆锥形，外椭圆周的锥角与橡胶垫圈的锥角相同，在椭圆的长轴两端有固定扣压件的挡肩和螺栓孔；其底座的俯视图为矩形，中间有椭圆锥形挡圈，挡圈内椭圆周的锥角与橡胶垫圈的锥角相同，其上开有用来固定道钉的螺栓孔。
公开号为CN1793511A，公开日为2006年6月28日的中国发明专利(以下简称D2)公开了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。
上述专利文献中均没有公开解决上述现有轨道减振器的缺陷的技术方案。
综上，如何设计一种使用寿命长且减振降噪效果更加好的轨道减振器是急需解决的问题。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的缺陷，提供一种用于地铁和轻轨交通的复合式减振器，其使用寿命比现有轨道减振器更加长、减振降噪效果比现有轨道减振器更好。
为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案为：一种用于地铁和轻轨交通的复合式轨道减振器，包括减振垫，所述减振垫包括承轨板、安装底座和设置在所述承轨板与安装底座之间的橡胶圈，所述承轨板、橡胶圈和安装底座通过硫化形成一整体，所述复合式轨道减振器还包括下垫板和弹性缓冲装置，所述下垫板连接在所述安装底座的底部，所述下垫板和减振垫之间形成一减振空间，所述弹性缓冲装置设置在所述承轨板和下垫板之间且位于所述减振空间内。
优选的，所述弹性缓冲装置为钢弹簧装置，其包括弹簧村套和钢弹簧；在所述下垫板上设置有限位槽，在所述承轨板的底面上设置有限位凸台；所述弹簧村套的一端嵌入所述下垫板上的限位槽中，所述钢弹簧设置在所述弹簧村套的内部，其一端位于所述下垫板上的限位槽中且其与所述下垫板相接触，所述钢弹簧的另外一端与所述承轨板的限位凸台连接。
优选的，所述弹簧村套的另外一端与所述承轨板的底面之间有间隙。
优选的，所述弹簧村套的另外一端与所述承轨板的底面之间的间隙设置为4至5mm。
优选的，所述承轨板为横截面为椭圆形的倒圆锥圈体；所述橡胶圈也是一个横截面为椭圆形的倒圆锥圈体，其内侧面与所述承轨板的外侧面相匹配；所述安装底座的中间设置有椭圆锥形挡圈，所述椭圆锥形挡圈是一个横截面为椭圆锥形的正圆锥圈体，其内侧面设置为倒圆锥体面，所述椭圆锥形挡圈的内侧面与所述橡胶圈的外侧面相匹配；所述承轨板的锥角、橡胶圈的锥角和椭圆锥形挡圈的锥角度数一致，其锥角的度数均设置为71度至75度。
优选的，所述弹性缓冲装置的数量设置为1至8个。
本实用新型的有益效果在于：本实用新型通过在承轨板和下垫板组成的减振空间内增设一个弹性缓冲装置，将弹性缓冲装置和减振垫并联在下垫板上，利用上述并联结构来分担承受轨道减振器中的橡胶圈的承载力，延缓所述橡胶圈在长期的工作压力下的老化现象，从而增加了轨道减振器的使用寿命；上述并联结构设置降低了本实用新型的动静刚度比，提高了减振降噪的效果且进一步提高了轨道减振器的横向稳定性；弹性缓冲装置是可拆卸的，当受损时，可方便的进行更换以继续工作，进一步增加了轨道减振器的使用寿命且本实用新型易于制造，成本不高便于推广；另外，本实用新型是一种垂向刚度可调节的轨道减振器，其可根据实际需要来调整垂向刚度，使其可以进一步的提高减振降噪的效果。
附图说明
图1为本实用新型实施例固定好钢轨后的结构示意图；
图2为本实用新型实施例的纵向剖面结构示意图；
图3为图2中的A部放大结构示意图；
图4为本实用新型实施例中的下垫板的正视结构示意图；
图5为本实用新型实施例中的下垫板的俯视结构示意图；
图6为本实用新型实施例中的减振垫的纵向剖面结构示意图；
图7为本实用新型实施例中的减振垫的俯视结构示意图；
图中：1. 减振垫，111.承轨板，1111. 挡肩，1112. 螺栓孔，1113. 限位凸台，112. 安装底座，1121. 椭圆锥形挡圈，113. 橡胶圈，2. 下垫板，211. 限位槽，3. 弹性缓冲装置，311. 弹簧村套，312. 钢弹簧，4. 螺钉，5. 钢轨，6. 弹条，7. T型螺栓及螺母，8. 轨距块，9. 薄橡胶垫，10. 螺旋道钉，11. 道床轨枕，12.间隙，13. 承轨板的外侧面和水平面之间的锐角夹角，14. 椭圆锥形挡圈的内侧面和水平面之间的锐角夹角。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型的技术方案做进一步详细的阐述。
实施例：如图1和图2所示，一种用于地铁和轻轨交通的复合式轨道减振器，包括减振垫1，所述减振垫1包括承轨板111、安装底座112和设置在所述承轨板111与安装底座112之间的橡胶圈113，所述承轨板111、橡胶圈113和安装底座112通过硫化形成一整体，所述复合式轨道减振器还包括下垫板2和弹性缓冲装置3，所述下垫板2通过螺钉4连接在所述安装底座112的底部，即在安装底座112底部有四个螺纹孔，下垫板2通过四枚埋头螺钉4固定于安装底座112底部，所述下垫板2和减振垫1之间形成一减振空间，所述弹性缓冲装置3设置在所述承轨板111和下垫板2之间且位于所述减振空间内。钢轨5通过扣压件固定在所述减振垫1上，所述承轨板111上设置有用于固定扣压件的挡肩1111和螺栓孔1112，所述扣压件包括弹条6、T型螺栓及螺母7和轨距块8，通过所述扣压件将钢轨5安装在承轨板111上，在所述钢轨5和承轨板111之间还设置了一层薄橡胶垫9，整个复合式轨道减振器通过螺旋道钉10固定在道床轨枕11上，由此实现钢轨5与道床轨枕11之间的弹性连接。本实施例在承轨板111和下垫板2组成的减振空间内增设了一个弹性缓冲装置3，相当于将弹性缓冲装置3和减振垫1并联在下垫板2上，利用弹性缓冲装置3来分担承受轨道减振器中的橡胶圈113的承载力，延缓所述橡胶圈113在长期的工作压力下的老化现象，从而增加了轨道减振器的使用寿命；另外，因为轨道减振器的动静刚度比越低，其减振降噪的效果越好，现有的轨道减振器的动静刚度比在1.25以上，而本实施例通过上述弹性缓冲装置3和减振垫1的并联结构降低了整个轨道减振器的动静刚度比，经试验证明，在工作载荷范围内，其动静刚度比为1.1至1.25之间，从而进一步降低了轨道减振器的动静刚度比，提高了减振降噪的效果。
如图2至图7所示，所述弹性缓冲装置3为钢弹簧装置，其包括弹簧村套311和钢弹簧312；在所述下垫板2上设置有限位槽211，在所述承轨板111的底面上设置有限位凸台1113；所述弹簧村套311的一端嵌入所述下垫板上的限位槽211中，所述钢弹簧312放置在所述弹簧村套311的内部，其一端位于所述下垫板上的限位槽211中且其与所述下垫板2相接触，所述钢弹簧312的另外一端与所述承轨板的限位凸台1113连接。所述弹簧村套311相当于是一个套管状的结构，所述钢弹簧312为压簧，所述钢弹簧312的一端与下垫板2相接触，其另外一端的内圈卡合在所述承轨板的限位凸台1113的外圆周面上。所述弹性缓冲装置3是可拆卸的，即可方便的从减振垫的承轨板111和下垫板2之间拆卸下来，当工作一段时间后，弹性缓冲装置3受损需更换时，只要将旧的钢弹簧装置拆下，重新安装上一个新的钢弹簧装置就可以继续工作了，从而进一步增加了本实施例的使用寿命。
如图3所示，所述弹簧村套311的一端与下垫板2相接触，其另外一端与所述承轨板111的底面之间有间隙。当承轨板111受到作用力时，会向下产生垂向形变位移，为了防止承轨板111剧烈撞击到弹簧村套311上将所述弹簧村套311撞坏，所以在所述弹簧村套311的另外一端与所述承轨板111的底面之间留有间隙。
所述弹簧村套311的另外一端与所述承轨板111的底面之间的间隙设置为4mm。一般承轨板111的垂向形变位移设计为不大于3mm，所以，本实施例中的弹簧村套311的另外一端与所述承轨板111的底面之间的间隙12设置为4mm，也可以设置为4.5mm或5mm。
如图6和图7所示，所述承轨板111与安装底座112为铸铁材料，所述承轨板111为横截面为椭圆形的倒圆锥圈体，所述承轨板上的挡肩1111和螺栓孔1112分别位于所述承轨板111的长轴两端；所述橡胶圈113也是一个横截面为椭圆形的倒圆锥圈体，其内侧面与所述承轨板111的外侧面相匹配；所述安装底座112的中间设置有椭圆锥形挡圈1121，所述椭圆锥形挡圈1121是一个横截面为椭圆锥形的圆锥圈体，其内侧面设置为倒圆锥体面，所述椭圆锥形挡圈1121的内侧面与所述橡胶圈113的外侧面相匹配。所述承轨板111的锥角、橡胶圈113的锥角和椭圆锥形挡圈1121的锥角度数一致，其锥角的度数均设置为73度，即所述承轨板的外侧面和水平面之间的锐角夹角13为73度，所述椭圆锥形挡圈的内侧面和水平面之间的锐角夹角14也为73度，同时，分别与所述承轨板111的外侧面和所述椭圆锥形挡圈1121的内侧面相匹配的橡胶圈113的内、外侧面和水平面之间的锐角夹角也均为73度。所述承轨板111的锥角、橡胶圈113的锥角和椭圆锥形挡圈1121的锥角度数也均可以设置为71度或75度。现有的轨道减振器中上述锥角度数不大于70度，一般设置为60度至70度之间，这点从专利文献D1和专利文献D2中也可以得到映证（参见专利文献D1说明书中第8段和专利文献D2说明书中具体实施方式的第3段），这是因为在轨道减振器中，上述锥角度数越大，其横向稳定性越好，但是承轨板的受力状况越差，当大于70度时，在长期的工作载荷作用下，承轨板会发生塌陷变形的现象。而本实施例中由于在承轨板111和下垫板2之间增设了一个弹性缓冲装置3，所述弹性缓冲装置3对承轨板111也起到了一个支撑的作用，所以本实施例中的上述锥角的度数可以设置为大于70度，这样，就进一步提高了轨道减振器的横向稳定性。所述椭圆锥形挡圈1121和安装底座112是铁件一体铸造成型的。
所述承轨板111从俯视看其外圈为椭圆形，也可以设置为不规则形状；安装底座112从俯视看为其外圈为矩形，也可以设置为椭圆形；所述承轨板111和安装底座112外圈形状也可根据实际线路安装需要进行调整。
如图2、图4和图5所示，所述弹性缓冲装置3的数量设置为4个，对应的，设置在所述承轨板的底面上的限位凸台数量1113和所述弹性缓冲装置3的数量一致，其也设置为4个，其关于所述承轨板111长轴对称分布在所述承轨板111长轴两侧且靠近所述挡肩111的位置。所述弹性缓冲装置3和限位凸台1113的数量也可以均设置为1个或8个。
如图1至图3所示，本实施例组装时，先将弹簧村套311嵌入下垫板的限位槽211中，再将钢弹簧312放入所述弹簧村套311中，将下垫板2通过螺钉4与安装底座112组装起来且钢弹簧312的上端卡合在所述承轨板111的底面的限位凸台1113上，再通过螺旋道钉10穿过下垫板2将整个轨道减振器固定安装在道床轨枕11上；安装钢轨5前，先在所述承轨板111上放置一层薄橡胶垫9，再将钢轨5放置在所述承轨板上的薄橡胶垫9上，最后通过扣压件将钢轨5固定安装好，实现钢轨5与道床轨枕11之间的弹性连接。
当本实施例受到工作载荷时，工作载荷的一部分通过所述橡胶圈113的弹性形变来吸收和储存冲击能量，通过橡胶分子链的相对运动大幅度的消耗能量，工作载荷的另外一部分通过所述钢弹簧312的弹性形变来吸收和储存冲击能量，从而达到减振降噪的效果。
需要说明的是，本实施例的垂向刚度是可调的，而现有的轨道减振器的垂向刚度是不可调节的。根据实际上需要的垂向刚度，通过调整钢弹簧312装置的数量或钢弹簧的型号（如钢弹簧的粗细等），来实现本实施例的垂向刚度的可调性，即当需要的垂向刚度较大时，可增加钢弹簧装置的数量或将钢弹簧换成较粗的钢弹簧的型号，如将本实施例中的所述钢弹簧装置的数量设置为1个或4个；当需要的垂向刚度较小时，可减少钢弹簧装置的数量或将钢弹簧换成较细的钢弹簧的型号，如将本实施例中的所述钢弹簧装置的数量设置为8个；本实施例中的弹性缓冲装置还可以采用液压弹簧或空气弹簧；所述下垫板与安装底座之间的连接还可采用胶粘式、锁扣式等方式。
综上所述，本实用新型通过在承轨板和下垫板组成的减振空间内增设一个弹性缓冲装置，将弹性缓冲装置和减振垫并联在下垫板上，利用上述并联结构来分担承受轨道减振器中的橡胶圈的承载力，延缓所述橡胶圈在长期的工作压力下的老化现象，从而增加了轨道减振器的使用寿命；上述并联结构设置降低了本实用新型的动静刚度比，提高了减振降噪的效果且进一步提高了轨道减振器的横向稳定性；弹性缓冲装置是可拆卸的，当受损时，可方便的进行更换以继续工作，进一步增加了轨道减振器的使用寿命且本实用新型易于制造，成本不高便于推广；另外，本实用新型是一种垂向刚度可调节的轨道减振器，其可根据实际需要来调整垂向刚度，使其可以进一步的提高减振降噪的效果。
以上实施例仅供说明本实用新型之用，而非对本实用新型的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化或变换，因此所有等同的技术方案也应该属于本实用新型的保护范围，本实用新型的保护范围应该由各权利要求限定。
Claims (6)
1.一种用于地铁和轻轨交通的复合式轨道减振器，包括减振垫，所述减振垫包括承轨板、安装底座和设置在所述承轨板与安装底座之间的橡胶圈，所述承轨板、橡胶圈和安装底座通过硫化形成一整体，其特征在于：所述复合式轨道减振器还包括下垫板和弹性缓冲装置，所述下垫板连接在所述安装底座的底部，所述下垫板和减振垫之间形成一减振空间，所述弹性缓冲装置设置在所述承轨板和下垫板之间且位于所述减振空间内。
2.根据权利要求1所述的复合式轨道减振器，其特征在于：所述弹性缓冲装置为钢弹簧装置，其包括弹簧村套和钢弹簧；在所述下垫板上设置有限位槽，在所述承轨板的底面上设置有限位凸台；所述弹簧村套的一端嵌入所述下垫板上的限位槽中，所述钢弹簧设置在所述弹簧村套的内部，其一端位于所述下垫板上的限位槽中且其与所述下垫板相接触，所述钢弹簧的另外一端与所述承轨板的限位凸台连接。
3.根据权利要求2所述的复合式轨道减振器，其特征在于：所述弹簧村套的另外一端与所述承轨板的底面之间有间隙。
4.根据权利要求3所述的复合式轨道减振器，其特征在于：所述弹簧村套的另外一端与所述承轨板的底面之间的间隙设置为4至5mm。
5.根据权利要求1所述的复合式轨道减振器，其特征在于：所述承轨板为横截面为椭圆形的倒圆锥圈体；所述橡胶圈也是一个横截面为椭圆形的倒圆锥圈体，其内侧面与所述承轨板的外侧面相匹配；所述安装底座的中间设置有椭圆锥形挡圈，所述椭圆锥形挡圈是一个横截面为椭圆锥形的正圆锥圈体，其内侧面设置为倒圆锥体面，所述椭圆锥形挡圈的内侧面与所述橡胶圈的外侧面相匹配；所述承轨板的锥角、橡胶圈的锥角和椭圆锥形挡圈的锥角度数一致，其锥角的度数均设置为71度至75度。
6.根据权利要求1至5中任意一项权利要求所述的复合式轨道减振器，其特征在于：所述弹性缓冲装置的数量设置为1至8个。
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