CN214193957U - 一种提升钢轨稳定性的扣件系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种提升钢轨稳定性的扣件系统，包括轨下垫、上铁垫板、中间减振垫、下铁垫板和耦合垫板，所述上铁垫板的侧表面为挡肩，在所述下铁垫板对角两侧设置沿所述钢轨垂向向上延伸的挡台，所述挡肩和挡台之间夹持横向限位结构。所述横向限位结构与所述上、下铁垫板在横向上的接触为弹性接触，结构包括限位部分和弹性部分。本实用新型能够在保证所述扣件系统垂向弹性的同时，具有良好的横向刚度，不仅可以实现扣件系统的减振降噪效果，还可以约束上铁垫板的横向位移和偏转，提高扣件的横向稳定性，保障乘车稳定性和舒适性。

Description

一种提升钢轨稳定性的扣件系统

技术领域

本实用新型涉及轨道交通技术领域，特别涉及一种提升钢轨稳定性的扣件系统。

背景技术

为了极大的满足和方便人们的出行需求，近年来轨道交通有了突飞猛进的发展，其具有快速安全和大运量的诸多优点，带给人们生活极大的便捷，但是也在所难免的会出现振动和噪音的问题。在轨道上使用减振扣件是减缓周边环境振动的有效措施。

城市轨道交通领域中最常用的中等减振扣件产品为双层减振扣件，属于缓冲减振类型。上部锁紧式双层非线性减振扣件是轨道市场领域最常用的中等减振扣件，其主要组成部分包括：上铁垫板、下铁垫板、中间减振垫、轨下垫、底板连接套、耦合垫板、盖板等。其主体结构(预组装体)由上铁垫板、下铁垫板、中间橡胶垫通过底板连接套自锁组成。双层非线性减振扣件采用了两层弹性基板——双层“非线性高扭抗橡胶垫板”，这种橡胶弹性垫板具有“低载荷低刚度，高载荷高刚度”的非线性特性，而且橡胶垫板从无负载开始工作，而不受螺栓紧锢力的影响，充分利用了橡胶的弹性，可以最大限度的获得低动态刚度，具有良好的减振降噪效果。

当工作时，钢轨受压，扣件整体承受由钢轨传递过来的垂向压力、列车前进方向相反的纵向力、向列车外侧推动的横向推力以及因为列车运行不稳定而形成的翻转力。其中横向推力通过上铁垫板传递至底板连接套再传递至下铁垫板。由于铸造和注塑加工工艺的问题，上铁垫板和下铁垫板以及自锁结构的间隙配合无法做到完全贴合，须留出适当的配合间隙，而在实际生产过程中，由于铸件上、下铁垫板存在钉孔距的差异，以及零部件圆孔或圆柱不圆度的存在，该间隙将进一步放大。当钢轨受到列车载荷时，导致上铁垫板和下铁垫板出现横向错位滑动的现象，从而加大了钢轨的横向位移，降低列车行驶的稳定性和舒适性。另外对于错列式双层非线性减振扣件，上铁垫板受到钢轨的横向力为偏心力，由于公差配合的原因，在受载时上铁垫板将在水平方向相对下铁垫板发生旋转。以上两种问题均能降低扣件上铁垫板在水平方向上的稳定性，从而降低列车行驶的稳定性、舒适性和安全性。同时对于现有的双层非线性减振扣件来说，当垂向刚度降低时其减振效果升高，但同时它的横向稳定性降低。

CN107747255A提出一种横向刚度和竖向刚度分开控制的钢轨减振扣件。在钢轨减振扣件的横向方位，即底座铁垫板的挡肩与浮置铁垫板外侧壁间夹持有层状结构的侧向约束体，包括两侧相对设置的第一金属板和第二金属板，以及间隔夹持于第一金属板和第二金属板间的橡胶薄层与金属薄板，具有高挤压刚度和低剪切刚度属性，极大约束浮置铁垫板的横向位移和翻转位移的同时，对其竖向位移的约束却很小。但是侧向约束体对横向位移的约束能力有限，且需要依靠自锁螺母和预压弹簧实现和浮置铁垫板的第二斜面的紧密贴合。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种提升钢轨稳定性的扣件系统，在降低减振装配难度的同时大幅增强扣减的横向稳定性，使轨道减振扣件有较低的垂向刚度和较高的横向高度，且结构简单，可以根据不同的路况进行合理选择。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种提升钢轨稳定性的扣件系统，从上到下依次设置：轨下垫、上铁垫板、中间减振垫、下铁垫板和耦合垫板，所述轨下垫位于钢轨的下方，所述耦合垫板位于轨枕上，所述中间减振垫铺设在所述上铁垫板和下铁垫板之间，并通过底板连接套自锁连接，所述钢轨通过弹条限位扣压在所述上铁垫板上，所述上铁垫板、下铁垫板和耦合垫板通过锚固螺栓固定在所述轨枕上。所述扣件系统还包括横向限位结构，所述横向限位结构夹持于所述上铁垫板和下铁垫板的横向方向上，与上下铁垫板在横向上的接触为弹性接触。通过所述横向限位结构来约束上铁垫板的横向位移，但不影响其垂向运动。所述横向限位结构的初始厚度略大于所述上铁垫板和下铁垫板之间的横向距离。利用横向限位结构的弹性变形，可以实现所述横向限位结构与扣件主体的预组装，且不需要其他额外的配件或结构。

进一步的，所述横向限位结构至少包括限位部分和弹性部分。所述限位部分可以实现所述横向限位结构的垂向限位，并固定弹性部分，所述弹性部分可以提供上铁垫板横向的弹性变形。

进一步的，所述横向限位结构为绝缘限位槽、限位钢片、弹性填充块中的任意两种或三种组合。可以根据不同的路况去选择具体结构，适用情况广泛。

进一步的，所述弹性部分为限位钢片和/或弹性填充块。所述弹性部位可以便于和扣件系统的预组装，并约束扣件系统的横向位移。

进一步的，所述限位部分为绝缘限位槽和/或限位钢片。所述限位部分可以防止弹性部件发生偏移或错位，并且不影响垂向运动。所述绝缘限位槽和限位钢片采用硬度大、耐磨性好、与铸铁摩擦系数小的材料。使所述上铁垫板在做垂向运动时，不易损坏，且减少摩擦力的影响。

进一步的，所述绝缘限位槽为一端开口的“U”形槽状，可以在内部填充弹性部分。

进一步的，所述限位钢片和/或弹性填充块通过槽口放置于所述绝缘限位槽内，所述绝缘限位槽和限位钢片配合能约束所述横向限位结构，并保持减振扣件的绝缘性。

进一步的，所述上铁垫板的侧表面为挡肩，在所述下铁垫板对角两侧设置沿所述钢轨垂向向上延伸的挡台，所述挡肩和挡台之间具有一定的空间，并夹持横向限位结构。当扣件系统的上铁垫板和下铁垫板组装到一起时候，所述挡肩和挡台的位置相配合，并形成一定的空间，可以夹持所述横向限位结构，防止所述上铁垫板和下铁垫板出现横向错位滑动的现象。

进一步的，所述横向限位结构设置在所述底板连接套相对的一侧，能够很好的抑制因为错列式结构造成的上铁垫板的旋转。

进一步的，所述横向限位结构设置在所述扣件系统的单侧或两侧，两侧设置可以使扣件系统更稳定。

相对于现有技术，本实用新型所述的一种提升钢轨稳定性的扣件系统具有以下优势：

(1)本实用新型所述的提升钢轨稳定性的扣件系统，通过在上铁垫板和下铁垫板横向边缘之间设置横向限位结构，能够实现轨道减振扣件较低的垂向刚度和较高的横向刚度，提高上铁垫板横向稳定性和抗扭转性，提升列车行驶的稳定性、舒适性和安全性。

(2)本实用新型所述的提升钢轨稳定性的扣件系统，所述横向限位结构可以为绝缘限位槽、限位钢片、弹性填充块中的任意两种或三种组合，利用限位钢片的可变形性能来消除铸造工艺造成的配合误差以及对上铁垫板的横向夹紧力，并利用自身的横向预紧力实现与扣件主体的预组装。

(3)本实用新型所述的提升钢轨稳定性的扣件系统，所述横向限位结构中包括弹性填充块，在扣件组装过程中不发生弹性变形或是很小的变形，能很好的达到降低减振装配难度的同时大幅增强扣件的横向稳定性。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为现有技术中双层非线性减振扣件的结构示意图；

图2a为本实用新型下铁垫板和横向限位结构装配在一起的结构示意图；

图2b为本实用新型上铁垫板、下铁垫板和横向限位结构装配在一起的结构示意图；

图2c为本实用新型提升钢轨稳定性的扣件系统结构示意图；

图2d为图2c的局部剖视图；

图3为本实用新型横向限位结构的结构示意图之一；

图4为本实用新型绝缘限位槽和限位钢片组成的横向限位结构的结构示意图；

图5为本实用新型横向限位结构的结构示意图之二；

图6为本实用新型横向限位结构的结构示意图之三；

图7a为本实用新型限位钢片的结构示意图之一；

图7b为图7a的侧视图；

图8a为本实用新型限位钢片的结构示意图之二；

图8b为图8a的侧视图；

图9a为本实用新型限位钢片的结构示意图之三；

图9b为图9a的侧视图；

图10为本实用新型横向限位结构的结构示意图之四；

图11为本实用新型横向限位结构的结构示意图之五；

图12为本实用新型横向限位结构的结构示意图之六；

图13a为本实用新型下铁垫板结构示意图；

图13b为图13a的正视图。

附图标记说明：

1、钢轨；2、轨下垫；3、上铁垫板；4、中间减振垫；5、下铁垫板；6、耦合垫板；7、轨距块；8、弹条；9、锚固螺栓；10、垫片；11、调距盖板；12、底板连接套；13、挡肩；14、挡台；15、横向限位结构；16、绝缘限位槽；17、限位钢片；18、弹性填充块；19、槽口；20、外侧壁；21、第一外周壁；22、第二外周壁；23、第三外周壁；24、第四外周壁；25、凹槽；26、限位台；27、纵向限位棱台。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。另外，在本实用新型的实施例中所提到的横向、垂向等方向的概念，是以钢轨为基准的，分别与钢轨的横向和垂向相对应。横向为水平面内并垂直钢轨长度的方向，垂向是指钢轨轨底的垂向。下面将参考附图并结合具体实施例来详细说明本实用新型。

实施例1

如图1所示为现有技术中上部紧锁式双层非线性减振扣件。所示减振扣件从上到下包括位于钢轨1下方的轨下垫2、上铁垫板3、中间减振垫4、下铁垫板5和设置在轨枕上的耦合垫板6。所述中间减振垫4铺设在所述上铁垫板3和下铁垫板5之间，所述上铁垫板3、中间减振垫4和下铁垫板5通过底板连接套12自锁组成，所述底板连接套12套设在所述上下铁垫板横向方向之间。所述中间减振垫4能够使所述上铁垫板3在垂向力的作用下均匀下沉，有效减少铁垫板的弯曲变形，延长使用寿命。所述下铁垫板5铺设在所述耦合垫板6上。锚固螺栓9的顶部从上到下依次套设垫片10和调距盖板11，并穿过所述上铁垫板3、下铁垫板5和耦合垫板6固定在所述轨枕上。所述钢轨1的两侧均安装有轨距块7，所述轨距块7压住所述轨下垫2。所述轨下垫2安装在所述上铁垫板3的上方，并通过弹条8将所述钢轨1压紧在所述上铁垫板3上。

本实用新型的一种提升钢轨稳定性的扣件系统，在所述上铁垫板3和下铁垫板5之间的横向位置上夹持横向限位结构15。如图2a、2b、2c和2d所示，所述上铁垫板3具有一定的厚度，其侧表面为挡肩13，所述下铁垫板5在对角两侧设置有沿所述钢轨1垂向向上延伸的挡台14。所述挡肩13和所述挡台14之间具有一定的空间，并夹持横向限位结构15。所述横向限位结构15包括限位部分和弹性部分，所述限位部分和弹性部分可以共同组成动力吸振系统，当钢轨在特定频段下发生振动时，限位部分的质量块和弹性部分组成的动力吸振系统会发生反向共振，吸收钢轨振动能量，从而降低钢轨的振动。同时能够约束所述上铁垫板3的横向位移，但不影响垂向运动，且可以防止所述上铁垫板3和下铁垫板5接触产生电荷，适合城市轨道交通的杂散电流防护。由于所述底板连接套12套设于所述上下铁垫板的横向方向间，和所述横向限位结构15相对设置，可以很好抑制因为错列式结构造成的上铁垫板3的旋转。

所述横向限位结构15的初始厚度略大于所述挡肩13和挡台14之间的横向距离，利用所述弹性部分的弹性变形产生的横向预紧力，实现所述横向限位结构15与扣件主体的预组装。

如图2a所示，所述下铁垫板5的下边缘设置有呈阶梯状的凹槽25。所述横向限位结构15的下边缘设置有限位台26，并插入所述凹槽25内相互配合，可以加强所述横向限位结构15夹持在所述挡肩13和挡台14之间的牢固性。为了更进一步防止所述横向限位结构15脱落，如图所示13a和13b所示，还可以在挡台14上设置纵向限位棱台27，和所述凹槽25相对设置，并沿垂直挡台14的方向延伸。所述纵向限位棱台27、凹槽25与挡台14能形成一个容纳空间。当所述横向限位结构15夹持在所述挡肩13和挡台14之间时，可以被固定在所述容纳空间内。

所述横向限位结构15可以设置一个。为了进一步提高稳定性和减振效果，也可以在对角的方向上各设置一个。即一个横向限位结构15设置在一侧的挡肩13和挡台14之间，另一个横向限位结构15设置在对角一侧的挡台14和相应另一侧的挡肩13之间。当列车运行时，所述轨下垫2和中间减振垫4产生弹性变形，为轨道减振扣件提供垂向方向的弹性，所述横向限位结构15可以实现横向限位，防止轨距异常。

实施例2

在本实施例中，所述横向限位结构15可以包括限位钢片17和弹性填充块18，所述限位部分为限位钢片17，弹性部分为弹性填充块18。图3所示。二者的连接方式可以采用硫化或胶粘，也可以采用不粘结的方式连接。所述弹性填充块18可以是由弹性高分子材料构成的压缩型、剪切型或发泡型材料，也可以是弹性聚氨酯材料，或是其他高分子材料，用于提供足够的弹性。

所述弹性填充块18具有弹性，限位钢片17和弹性填充块18连接在一起的初始厚度略大于所述挡肩13和挡台14的横向距离，利用弹性形变实现与扣件主体的预组装，且能约束所述上铁垫板3的横向位移。组装顺序从左到右可以依次为所述挡台14、弹性填充块18、限位钢片17和挡肩13，如图3所示。也可以依次为所述挡台14、限位钢片17、弹性填充块18和挡肩13。

实施例3

在本实施例中，所述横向限位结构15包括绝缘限位槽16和限位钢片17，所述限位部分为绝缘限位槽16，弹性部分为限位钢片17，如图4所示。所述绝缘限位槽16具有绝缘性，且为一端开口的“U”形槽状，包括槽口19和与所述槽口19相对设置的外侧壁20，可以限位限位钢片17，防止限位钢片17发生偏移或脱落。

当所述绝缘限位槽16和限位钢片17组成横向限位结构15，安装于所述上铁垫板3和下铁垫板5之间时，如图5和图11所示，所述外侧壁20可以和所述挡肩13直接接触，此时所述槽口19朝向所述挡台14。如图6和图12所示，所述外侧壁20也可以和所述挡台14直接接触，此时所述槽口19朝向所述挡肩13。所述绝缘限位槽16不仅可以隔开所述上铁垫板3和所述下铁垫板5，避免直接接触起电，提高安全性，且和限位钢片17相互配合达到在垂向方向上约束限位所述横向限位结构15的目的，且使位于所述绝缘限位槽16的结构不易脱落错位，稳定性提高。

所述限位钢片17具有一定的弹性，可弯曲成不封闭的形状，包括在垂向方向上相对设置的第一外周壁21和第二外周壁22，在横向方向上相对设置的第三外周壁23和第四外周壁24。所述不封闭端可以设置于任一外周壁上或是相邻外周壁的连接处。如图7a和图7b所示，图7b为图7a的侧视图，所述限位钢片17的不封闭端设置于所述第一外周壁21和第四外周壁24的连接处。或者，如图8a和8b所示，图8b为图8a的侧视图，所述限位钢片17的不封闭端设置于所述第一外周壁21上。也可以为，如图9a和9b所示，图9b为图9a的侧视图，所述限位钢片17的不封闭端设置于所述第四外周壁24上。

所述限位钢片17和所述绝缘限位槽16的尺寸相配合，可以通过所述槽口19放置于所述绝缘限位槽16内。所述限位钢片17的不封闭端可以在任一外周壁上或是相邻外周壁的连接处设置开口，且和所述槽口19的方向可以相同或相反设置，也可以垂直设置。如图6和图12所示，所示限位钢片17的不封闭端设置于所述第四外周壁24和第二外周壁22的连接处，且和所述槽口19的方向相同。所述第二外周壁22和挡肩13直接接触，所述限位钢片17产生的横向预紧力直接作用于所述挡肩13。如图5和图11所示，所示限位钢片17的不封闭端设置于所述第一外周壁21和第四外周壁24的连接处，且和所述槽口19的方向相同。所述第一外周壁21和挡台14直接接触，所述限位钢片17产生的横向预紧力直接作用于所述挡台14。

所述绝缘限位槽16内设置所述限位钢片17，利用具有弹性的限位钢片17的横向预紧力将所述绝缘限位槽16和限位钢片17夹持固定到所述挡肩13和挡台14之间，并约束所述上铁垫板3的横向位移，提高其横向稳定性和抗扭转特性，并且不影响减振扣件的减振降噪效果。所述挡肩13和挡台14直接接触外侧壁20或者是限位钢片17，摩擦力小，在垂向方向上的运动几乎不受影响。

实施例4

在本实施例中，如图10所示，所述横向限位结构15包括绝缘限位槽16和填充在所述绝缘限位槽16内部的弹性填充块18。所述弹性部分为弹性填充块18，所述限位部分为绝缘限位槽16，可以限位弹性填充块18，防止弹性填充块18发生偏移或脱落。所述弹性填充块18的弹性比限位钢片17好，可以使轨道交通在横向位移和翻转角方面受到极大约束。

实施例5

为了提高轨道的横向稳定性和抗扭转特性，如图11和12所示，所述横向限位结构15包括绝缘限位槽16、限位钢片17和弹性填充块18，所述限位钢片17填充于所述绝缘限位槽16内，所述弹性填充块18填充于所述限位钢片17的空间内。限位钢片17不仅可以作为弹性部分还可以作为限位部分。绝缘限位槽16为限位部分，弹性填充块18为弹性部分。所述绝缘限位槽16可以防止上下铁垫板接触起电，并和限位钢片17配合起到约束限位作用。所述限位钢片17和弹性填充块18组成弹性部分，在列车运行时，提供横向弹性，约束横向方向的位移，具有较高的横向刚度。

上述的绝缘限位槽16和限位钢片17选用硬度大、耐磨性好、与铸铁摩擦系数小的材料。并且可以在所述限位部分与所述挡肩13和/或挡台14的接触面之间采用涂油的工艺，使所述上铁垫板3在做垂向运动时几乎不受摩擦力的影响，实现将摩擦损耗降至最低的效果，延长零部件的使用寿命，同时不影响减振扣件的垂向刚度和减振效果。

通过所述限位钢片17的可变形性能来消除铸造工艺造成的配合误差以及提供对上铁垫板3的横向夹紧力。在所述限位钢片17中放置所述弹性填充块18，使整个结构拥有二阶横向刚度，也就是说在扣件组装过程中述弹性填充块18不发生变形或只发生很小的变形，在减振扣件上铁垫板3与下铁垫板5发生相对横向位移时，述弹性填充块18开始发生变形。这样就能很好的达到降低减振装配难度，并大幅增强了扣件的横向稳定性。

本申请的横向限位结构15包括限位部分和弹性部分，可以为所述绝缘限位槽16、限位钢片17和弹性填充块18中的至少两部分。可以根据不同的路况去选择具体的组成，以满足不同的轨道交通运输横向位移约束情况，防止所述上铁垫板3和下铁垫板5出现横向错位滑动的现象，使轨道减振扣件具有较低的垂向刚度和较高的横向刚度。本申请只列出了在双层减振扣件的上铁垫板和下铁垫板之间增设所述横向限位结构15的情况，对于多层减振扣件依然适用，可以在各层铁垫板之间增设至少一个所述横向限位结构15。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种提升钢轨稳定性的扣件系统，从上到下依次设置：轨下垫(2)、上铁垫板(3)、中间减振垫(4)、下铁垫板(5)和耦合垫板(6)，所述轨下垫(2)位于钢轨(1)的下方，所述耦合垫板(6)位于轨枕上，所述中间减振垫(4)铺设在所述上铁垫板(3)和下铁垫板(5)之间，并通过底板连接套(12)自锁连接，所述钢轨(1)通过弹条(8)限位扣压在所述上铁垫板(3)上，所述上铁垫板(3)、下铁垫板(5)和耦合垫板(6)通过锚固螺栓(9)固定在所述轨枕上，其特征在于：所述扣件系统还包括横向限位结构(15)，所述横向限位结构(15)夹持在所述上铁垫板(3)和下铁垫板(5)之间的横向方向上。

2.根据权利要求1所述的提升钢轨稳定性的扣件系统，其特征在于：所述横向限位结构(15)至少包括限位部分和弹性部分。

3.根据权利要求2所述的提升钢轨稳定性的扣件系统，其特征在于：所述横向限位结构(15)为绝缘限位槽(16)、限位钢片(17)、弹性填充块(18)中的任意两种或三种组合。

4.根据权利要求3所述的提升钢轨稳定性的扣件系统，其特征在于：所述弹性部分为限位钢片(17)和/或弹性填充块(18)。

5.根据权利要求3所述的提升钢轨稳定性的扣件系统，其特征在于：所述限位部分为绝缘限位槽(16)和/或限位钢片(17)。

6.根据权利要求3所述的提升钢轨稳定性的扣件系统，其特征在于：所述绝缘限位槽(16)为一端开口的“U”形槽状。

7.根据权利要求3所述的提升钢轨稳定性的扣件系统，其特征在于：所述限位钢片(17)和/或弹性填充块(18)放置于所述绝缘限位槽(16)内。

8.根据权利要求1所述的提升钢轨稳定性的扣件系统，其特征在于：所述上铁垫板(3)的侧表面为挡肩(13)，在所述下铁垫板(5)对角两侧设置沿所述钢轨(1)垂向向上延伸的挡台(14)，所述挡肩(13)和挡台(14)之间夹持横向限位结构(15)。

9.根据权利要求1所述的提升钢轨稳定性的扣件系统，其特征在于：所述横向限位结构(15)设置在所述底板连接套(12)相对的一侧。

10.根据权利要求1所述的提升钢轨稳定性的扣件系统，其特征在于：所述横向限位结构(15)设置在所述扣件系统单侧或两侧。

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