CN208136638U - 一种用于减震降噪的铁路垫板 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于减震降噪的铁路垫板，涉及铁路减震部件领域，所述铁路垫板为相互胶合的多层结构，由上至下依次包括上表层、第一聚氨酯热熔胶层、缓冲层、第二聚氨酯热熔胶层和下表层，所述铁路垫板上表层外面和下表层外面上均设置有凹槽。本实用新型中用于减震降噪的铁路垫板具有优异的弹性，吸震能力强，阻尼性能好，减震效果优异，在应力应变时吸收的能量大，同时具有耐油、耐磨耗、耐化学腐蚀、耐辐射等优点，压缩变形小，机械强度较高，电绝缘性能好，可广泛应用于高速铁路轨道中。

Description

一种用于减震降噪的铁路垫板

技术领域

本实用新型涉及铁路减震装置领域，具体涉及一种用于减震降噪的铁路垫板。

背景技术

随着我国经济的飞速发展，城际轨道交通和高速铁路也迅速发展。由于列车运行速度的提升，自然地增大了对轨道的冲击力及冲击频率，为了保证列车的平稳运行，以前使用的普通减震部件-橡胶垫板已不能适用提速要求。因此，开发生产具有更高减震性能的材料用于高速铁路减震部件就显得尤为重要和紧迫。

目前，已出现使用聚氨酯或橡胶类型的发泡材料替代普通减震部件-橡胶垫板制作的新型铁路垫板，这些新型铁路垫板都是通过化学反应在材料内形成微型泡体，在受到冲击时通过泡体和发泡材料的弹性变形，保护铁路垫板不产生永久形变。但由于铁路垫板需长时间在大载荷、动态、高频振动环境中工作，上述聚氨酯发泡材料制作的铁路垫板在长时间工作后会发生高蠕变性，在频繁重载下易出现材料破坏，影响铁路垫板的减震效果和使用寿命。

实用新型内容

针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种用于减震降噪的铁路垫板，其较现有铁路垫板在保证机械强度的同时，具有更高的减震和抗冲击性能，可适应长时间高冲击频率的重载工作环境需求。

为达到以上目的，本实用新型采取的技术方案是：

一种用于减震降噪的铁路垫板，所述铁路垫板为相互胶合的多层结构，由上至下依次包括上表层、第一聚氨酯热熔胶层、缓冲层、第二聚氨酯热熔胶层和下表层，所述铁路垫板上表层外面和下表层外面上均设置有凹槽，所述上表层外面两侧还设置有螺孔。

在上述技术方案的基础上，所述铁路垫板上表层外面上均匀设置有至少四个凹槽，所述铁路垫板下表层外面均匀设置有至少三个凹槽，所述凹槽深度为0.1cm-0.5cm，宽度为0.8-5cm。

在上述技术方案的基础上，所述铁路垫板上表层厚度为 0.8-1.5cm；所述聚氨酯热熔胶层厚度为0.1-0.5cm；所述缓冲层厚度为0.8-1.5cm；所述铁路垫板下表层厚度为0.8-1.5cm。

在上述技术方案的基础上，所述上表层和下表层内均具有微孔结构。

在上述技术方案的基础上，每个所述凹槽的形状大小均相同。

在上述技术方案的基础上，所述上表层和下表层上凹槽数量相同，所述上表层和下表层上的凹槽一一对应设置。

在上述技术方案的基础上，所述上表层上的凹槽间隔设置，所述下表层上的凹槽与所述上表层凹槽的间隔一一对应设置。

在上述技术方案的基础上，所述上表层和所述下表层上的凹槽均间隔设置且呈列状排布，所述上表层上的各列凹槽所在的列轴线互相平行。

在上述技术方案的基础上，下表面凹槽数量少于上表面凹槽的数量。

在上述技术方案的基础上，所述缓冲层为聚氨酯弹性体。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

(1)本实用新型中的用于减震降噪的铁路垫板采用相互胶合的多层结构，铁路垫板上、下表层优选使用不易变形、抗氧化性能较好的聚氨酯发泡体，并设置三明治夹层结构，在上、下表层中添加缓冲层，缓冲层为弹性、恢复率较强的树脂材料，相较于传统的单层铁路垫板，多层结构铁路垫板既增强了产品表层的抗老化性能，也增加了产品的弹性缓冲性能，延长了铁路垫板的使用寿命。

(2)本实用新型中的用于减震降噪的铁路垫板上、下表层采用凹槽结构，上表层外面均匀设置有至少四个凹槽，下表层外面均匀设置有至少三个凹槽，上、下凹槽深度为0.1cm-0.5cm，宽度为0.8-5cm。根据铁路轨道的一般结构，铁路垫板上表层与轨道床板贴合，下表面与轨道底座板贴合。随着铁路轨道的常年使用和昼夜温差的变化，轨道床板和底座形变都会明显增大。因此，产品可以根据不同地区不同的年温差来设计凹槽，从而来改变产品整体的弹性模量来适用于不同的铁路轨道。由于下表层与轨道底座板摩擦系数较大，为了使铁路垫板上、下接触面摩擦应力接近，可以减少下表面凹槽数量。

(3)本实用新型中的用于减震降噪的铁路垫板采用多层结构，其中胶合材料使用聚氨酯热熔胶，聚氨酯热熔胶是含有一定量游离 NCO基团的氨基甲酸酯预聚物，其可以快速粘接，加热后冷却即可达到一定的物理粘接强度，在常温下后续还进行交联固化反应，粘接强度可随着时间不断增强。并且聚氨酯热熔胶具有优良的耐水、耐油及耐低温性能，可以适用于不同的恶劣环境。使得铁路垫板使用环境不受限制，同时也增长了产品的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例中用于减震降噪的铁路垫板的立体结构图；

图2为本实用新型一个实施例中用于减震降噪的铁路垫板的结构示意图；

图3为本实用新型另一个实施例中用于减震降噪的铁路垫板的结构示意图；

图4为本实用新型另一个实施例中用于减震降噪的铁路垫板的结构示意图；

图中：1-上表层，2-缓冲层，3-下表层，4-第一热熔胶层，5-上表层外面，6-下表层外面，7-第二热熔胶层，8-凹槽，9-微孔结构， 10-螺孔。

具体实施方式

以下结合实施例对本实用新型作进一步详细说明。

本实用新型提供一种用于减震降噪的铁路垫板，如图1所示，该铁路垫板为相互胶合的多层结构，由上至下依次包括上表层1、第一聚氨酯热熔胶层4、缓冲层2、第二聚氨酯热熔胶层7和下表层3，铁路垫板上表层外面5和下表层外面6上均设置有凹槽8，上表层外面5两侧还设置有螺孔10。其中，上表层1不与第一聚氨酯热熔胶层4胶合的一面为上表层外面5，下表层3不与第二聚氨酯热熔胶层 7胶合的一面为下表层外面6。

铁路垫板上表层外面5均匀设置有至少四个凹槽8，优选4-8个凹槽8；所述铁路垫板下表层外面6均匀设置有至少三个凹槽8，优选3-7个凹槽8；所述凹槽8深度为0.1cm-0.5cm，宽度为0.8-5cm，其中凹陷部分宽度相同。

铁路垫板上表层1厚度范围可设置为0.8-1.5cm，优选1.0-1.5cm；第一聚氨酯热熔胶层4、第二聚氨酯热熔胶层7厚度范围均可设置为 0.1-0.5cm，优选0.3-0.5cm；缓冲层2厚度可设置为0.8-1.5cm，优选1.0-1.5cm；铁路垫板下表层3厚度可设置为0.8-1.5cm，优选1.1-1.5cm。上述厚度范围的设置可在满足铁路垫板机械性能的同时，保障其减震降噪效果，同时满足铁路轨道国家标准和设计需求。

如图2-4所示，铁路垫板上的凹槽8数量、位置和形态可根据实际需求和铁路垫板的应用环境自由调整和设置，如由于随着铁路轨道的常年使用和昼夜温差的变化，轨道床板和底座形变都会明显增大，因此，可以根据不同地区不同的年温差来设计凹槽8，从而来改变产品整体的弹性模量来适用于不同的铁路轨道；又例如由于下表层3与轨道底座板摩擦系数较大，为了使铁路垫板上、下接触面摩擦应力接近，可以设置下表面凹槽8数量少于上表面凹槽8的数量。

本实用新型实施例中铁路垫板的上表层1和下表层3内均具有微孔结构9，微孔结构9可提升铁路垫板的抗冲击能力。

在本实用新型的一个实施例中，上表层和下表层上的凹槽均间隔设置且呈列状排布，所述上表层上的各列凹槽所在的列轴线互相平行，如图1所示，该实施例中的铁路垫板表面就设置了两列凹槽，这两列凹槽的列轴线相平行，可根据实际需求设置为平行或不平行于铁路垫板的中轴线。

本实用新型提供的用于减震降噪的铁路垫板，如图2所示，包含上表层和下表层，所述上表层和下表层由98-99.5wt％粘性树脂和 0.5-2wt％膨胀微球制备反应而成，其中，粘性树脂的熔融温度为 100-200℃，粘度为200-40000cps，膨胀微球的定型温度高于粘性树脂的熔融温度，以保障膨胀微球维持微球形状膨胀。

本实用新型中，所述粘性树脂主要包括聚酯(如聚碳酸酯PC、聚对苯二甲酸乙二醇酯PET、聚氨酯PU)、聚烃(聚甲基丙烯酸甲酯 PMMA、聚酰胺PA、聚丙烯PP、聚乙烯PE、聚氯乙烯PVC、聚苯乙烯PS)和液体橡胶三大类；优选聚碳酸酯PC、聚氨酯PU、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、液体橡胶中任一种；最优选聚氨酯PU。

所述聚氨酯是由聚异氰酸酯、聚醚多元醇和扩链剂反应形成，其中聚异氰酸酯与聚醚多元醇反应生成异氰酸酯封端的预聚物，所述异氰酸酯封端的预聚物含有8.5～9.5wt％未反应NCO基团，优选8.5wt％未反应NCO基团。

所述异氰酸酯包括但不限于亚甲基双-4,4’-环己基异氰酸酯、环己基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、己二异氰酸酯、亚丙基-1,2- 二异氰酸酯、四亚甲基-1,4-二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯、十二烷 -1,12-二异氰酸酯、环丁烷-1,3-二异氰酸酯、环己烷-1,3-二异氰酸酯、环己烷-1,4-二异氰酸酯、1-异氰酸酯基-3,3,5-三甲基-5-异氰酸酯基甲基环己烷、甲基环己烯二异氰酸酯、己二异氰酸酯的三异氰酸酯、 2,4,4-三甲基-1,6-己烷二异氰酸酯的三异氰酸酯、己二异氰酸酯的脉二酮、乙二异氰酸酯、2,2,4-三甲基己二异氰酸酯、2,2,4-三甲基己二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯、粗MDI、脲二酮改性的MDI、碳二亚胺改性的MDI和它们的混合物、衍生物、低聚体、改性体。

本实用新型实施例中使用的扩链剂采用安徽中恩化工有限公司产品，牌号CA-95；所述膨胀微球采购自阿克苏诺贝尔公司、松本油脂制药株式会社或积水化学工业株式会社任一家公司的膨胀微球，优选阿克苏诺贝尔公司Expancel系列微球。

本实用新型实施例中使用的膨胀微球为空心封闭球体结构，其由塑料/橡胶外壳和内封于塑料/橡胶外壳的空气组成，塑料/橡胶外壳可在环境温度高于其定型温度时软化，内封于塑料/橡胶外壳的空气受热膨胀，膨胀微球膨胀后的密度为0.022-0.028g/cm³，颗粒直径为80-120μm，，体积膨胀率475-1120％。

本实用新型实施例中用于减震降噪的铁路垫板可采用以下方法制备：

S1、设定螺杆温度120-150℃，将粘性树脂加热至熔融态，加入微球充分搅拌均匀后注入已预热的模具中，使物料在模具中停留 8-10min；

S2、将产品出模，在95-100℃熟化箱内熟化2h，再在常温下放置12h以上。

S3、将产品切割为现行铁轨中标准铁路垫板大小；

S4、取两片制品，分别在其一面上均匀涂覆熔融态聚氨酯热熔胶，待其玻璃化后，将两片制品的聚氨酯热熔胶层通过缓冲层胶合，制成本实用新型实施例中的铁路垫板样品。

随后针对相关铁路垫板样品进行性能测试，测试数据见表1。

实施例一

将98g聚苯乙烯颗粒和2g膨胀微球放入注射成型机中，所选膨胀微球密度为0.022g/cm³，颗粒直径为120μm，设定螺杆温度120℃，使物料在模具中停留8min。

将产品切割为现行铁轨中标准铁路垫板大小；取两片制品，分别在其一面上均匀涂覆熔融态聚氨酯热熔胶，待其玻璃化后，将两片制品的聚氨酯热熔胶层通过缓冲层胶合。

本实施例中铁路垫板结构如图2所示，其为相互胶合的多层结构，由上至下依次为上表层1、第一聚氨酯热熔胶层4、缓冲层2、第二聚氨酯热熔胶层3和下表层6。

其中，该铁路垫板的上、下表层厚度均为0.8cm，聚氨酯热熔胶层是含有一定量游离NCO基团的氨基甲酸酯预聚物，厚度为0.1cm；缓冲层为弹性、恢复率较强的树脂材料制成，优选聚氨酯弹性体，厚度为0.8cm。

其上表层外面均匀设置有六个凹槽，下表层外面均匀设置有六个凹槽，每个凹槽形状大小均相同，相对的凹槽对应设置，凹槽的深度为0.5cm，宽度为5cm。

实施例二

将99.5g聚碳酸酯颗粒和0.5g已膨胀的膨胀微球放入注射成型机中，所选膨胀微球密度为0.028g/cm³，颗粒直径为80μm，设定螺杆温度150℃，使物料在模具中停留10min。

制得铁路垫板的形状结构与实施例一相同。

实施例三

将98g甲基丙烯酸甲酯颗粒和2g已膨胀的膨胀微球放入注射成型机中，所选膨胀微球密度为0.025g/cm³，颗粒直径为100μm，设定螺杆温度130℃，使物料在模具中停留9min。

制得铁路垫板的形状结构与实施例一相同。

实施例四

将98g液体橡胶和2g已膨胀的膨胀微球放入注射成型机中，所选膨胀微球密度为0.022g/cm³，颗粒直径为120μm，设定螺杆温度 140℃，使物料在模具中停留10min。

制得铁路垫板的形状结构与实施例一相同。

实施例五

将聚异氰酸酯50g，数均分子量为1000、官能度为2的聚四氢呋喃醚多元醇30g，混合制成异氰酸酯封端的预聚物，检测异氰酸酯封端的预聚物中含有8.5wt％的未反应NCO基团；将所得异氰酸酯封端的预聚物与5g二胺扩链剂和0.8g膨胀微球混合放入注射成型机中，所选膨胀微球密度为0.022g/cm³，颗粒直径为120μm，设定螺杆温度150℃，使物料在模具中停留8min。

制得铁路垫板的形状结构与实施例一相同。

实施例六

将异氰酸酯90g，数均分子量为4000、官能度为3的聚四氢呋喃醚多元醇70g，混合制成异氰酸酯封端的预聚物，检测异氰酸酯封端的预聚物中含有8.5wt％的未反应NCO基团；将所得异氰酸酯封端的预聚物与1.5g已膨胀的膨胀微球放入注射成型机中，所选膨胀微球膨胀时密度为0.028g/cm³，颗粒直径为80μm，设定螺杆温度150℃，使物料在模具中停留10min。

本实施例中铁路垫板结构如图3所示，其为相互胶合的多层结构，由上至下依次为上表层1、第一聚氨酯热熔胶层4、缓冲层2、第二聚氨酯热熔胶层3和下表层6。

其中，该铁路垫板的上、下表层厚度均为1.5cm，聚氨酯热熔胶层是含有一定量游离NCO基团的氨基甲酸酯预聚物，厚度为0.4cm；缓冲层为弹性、恢复率较强的树脂材料制成，厚度为1.5cm。

其上表层外面均匀设置有七个凹槽，下表层外面均匀设置有六个凹槽，每个凹槽形状大小均相同，相对的凹槽交错设置，凹槽的深度为0.1cm，宽度为0.8cm。

制得铁路垫板的形状结构与实施例六相同。

实施例七

将异氰酸酯70g，数均分子量为1000、官能度为2的聚四氢呋喃醚多元醇50g，二醇扩链剂8g，发泡剂2g，泡沫稳定剂1.5g，催化剂1.5g混合制成异氰酸酯封端的预聚物，检测异氰酸酯封端的预聚物中含有9.5wt％的未反应NCO基团；将所得异氰酸酯封端的预聚物和1g已膨胀的膨胀微球放入注射成型机中，所选膨胀微球膨胀时密度为0.025g/cm³，颗粒直径为100μm，设定螺杆温度120摄氏度，使物料在模具中停留9min。

本实施例中铁路垫板结构如图4所示，制得铁路垫板的形状结构除各凹槽的位置非对应或交错分布外，与实施例六均相同。

对比例一

为验证本实用新型各实施例中减震降噪复合材料的性能，使用聚异氰酸酯90g，数均分子量为1000、官能度为2的聚四氢呋喃醚多元醇70g，混合制成异氰酸酯封端的预聚物，检测异氰酸酯封端的预聚物中含有8.5wt％的未反应NCO基团；将异氰酸酯封端的预聚物与二胺扩链剂10g，发泡剂3g，泡沫稳定剂2.5g搅拌混合放入注射成型机中，设定螺杆温度150℃，使物料在模具中停留10min。按上述方法制备成铁路垫板，并对制得成品进行相同的性能测试。

制得铁路垫板的形状结构与实施例一相同。

对比例二

其基本与对比例一相同，仅在形状结构上有以下区别：为单层结构。

对比例三

其基本与对比例一相同，仅在形状结构上有以下区别：其上、下表层外面未设置凹槽。

表1对比例与实施例的实际测试性能

测试结果表明，本实用新型用于减震降噪的铁路垫板相较现有聚氨酯发泡材料制成的铁路垫板，具有良好的耐油、耐磨耗、耐化学腐蚀、耐辐射、电绝缘性能，添加膨胀微球后，产品的密度显著降低，产品吸震能力、阻尼性能、减震效果和机械应力均有显著提高，产品的耐疲劳性能大幅提升。

本实用新型不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种用于减震降噪的铁路垫板，其特征在于：所述铁路垫板为相互胶合的多层结构，由上至下依次包括上表层、第一聚氨酯热熔胶层、缓冲层、第二聚氨酯热熔胶层和下表层，所述铁路垫板上表层外面和下表层外面上均设置有凹槽，所述上表层外面两侧还设置有螺孔。

2.如权利要求1所述的用于减震降噪的铁路垫板，其特征在于：所述铁路垫板上表层外面上均匀设置有至少四个凹槽，所述铁路垫板下表层外面均匀设置有至少三个凹槽，所述凹槽深度为0.1cm-0.5cm，宽度为0.8-5cm。

3.如权利要求1所述的用于减震降噪的铁路垫板，其特征在于：所述铁路垫板上表层厚度为0.8-1.5cm；所述聚氨酯热熔胶层厚度为0.1-0.5cm；所述缓冲层厚度为0.8-1.5cm；所述铁路垫板下表层厚度为0.8-1.5cm。

4.如权利要求1所述的用于减震降噪的铁路垫板，其特征在于：所述上表层和下表层内均具有微孔结构。

5.如权利要求1所述的用于减震降噪的铁路垫板，其特征在于：每个所述凹槽的形状大小均相同。

6.如权利要求5所述的用于减震降噪的铁路垫板，其特征在于：所述上表层和下表层上凹槽数量相同，所述上表层和下表层上的凹槽一一对应设置。

7.如权利要求5所述的用于减震降噪的铁路垫板，其特征在于：所述上表层上的凹槽间隔设置，所述下表层上的凹槽与所述上表层凹槽的间隔一一对应设置。

8.如权利要求5所述的用于减震降噪的铁路垫板，其特征在于：所述上表层和所述下表层上的凹槽均间隔设置且呈列状排布，所述上表层上的各列凹槽所在的列轴线互相平行。

9.如权利要求1所述的用于减震降噪的铁路垫板，其特征在于：下表面凹槽数量少于上表面凹槽的数量。

10.如权利要求1所述的用于减震降噪的铁路垫板，其特征在于：所述缓冲层为聚氨酯弹性体。