CN218910987U - 一种锁紧式压缩型减振扣件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种锁紧式压缩型减振扣件，包括轨枕和轨枕中预埋的塑料套管，锚固螺栓穿过调距扣板、下铁垫板和绝缘缓冲垫板与塑料套管连接；下铁垫板上依次设置中间减振垫板和上铁垫板，通过连接套将下铁垫板、中间减振垫板、上铁垫板连接为一个整体；钢轨通过轨下垫板、绝缘轨距块、T型螺栓、螺母和弹条被限位扣压在上铁垫板上。本实用新型提供了一种低垂向刚度、较高横向刚度的减振扣件，扣件拥有较低的安装高度，底板锚固螺栓可与线路普通扣件实现通用。本实用新型能有效减少钢轨振动和噪声，同时通过将上铁垫板、中间减振垫板、下铁垫板自锁为一体的形式可使扣件抗拔力增加、横向稳定性良好，方便扣件的安装、维护。

Description

一种锁紧式压缩型减振扣件

技术领域

本实用新型涉及一种锁紧式压缩型减振扣件。

背景技术

轨道交通给人们出行带来了极大便利，但其产生的噪声和振动问题也给周边居民的生活带来极大困扰。因此减振降噪也成为轨道交通建设过程中急需解决的问题。采用减振扣件是缓解轨道振动和噪声的有效措施之一，目前很多线路在通过居民区或人口密集区域的地段均采用减振扣件。

减振扣件需有较低的垂向刚度，有足够的弹性吸振，以达到减振降噪目的，同时扣件应具有足够横向刚度，防止钢轨在受到轮轨力时动态轨距增大。

目前市面上常用的双层减振扣件是通过两层弹性垫板来缓冲轮轨振动，实现轨道的减振，然而大部分减振扣件无法同时满足较低的垂向刚度和较高的横向刚度。同时大部分减振扣件因为有两层底板，造成扣件安装高度较高，紧固底板的锚固螺栓长度较普通扣件更长，螺栓承受弯矩更大，螺栓容易变形或断裂，同时减振扣件用螺栓与普通用螺栓不能通用，给扣件的安装、维护带来不便。

实用新型内容

为了克服现有技术的上述缺点，本实用新型提出了一种锁紧式压缩型减振扣件。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种锁紧式压缩型减振扣件，包括轨枕和轨枕中预埋的塑料套管，锚固螺栓穿过调距扣板、下铁垫板和绝缘缓冲垫板与塑料套管连接；下铁垫板上依次设置中间减振垫板和上铁垫板，通过连接套将下铁垫板、中间减振垫板、上铁垫板连接为一个整体；钢轨通过轨下垫板、绝缘轨距块、T型螺栓、螺母和弹条被限位扣压在上铁垫板上。

进一步地，在下铁垫板上设置限位立柱，在限位立柱顶端设有向外凸出的锁卡；在中间减振垫板上设置供限位立柱穿过的穿柱通孔和与穿柱通孔同心的供连接套外圆通过的圆凹台；在上铁垫板设置有与连接套外圆相配合的两个安装通孔；连接套设置有与限位立柱对应的安装通孔，安装通孔内壁设有两个锁座，两锁座间具有供下铁垫板的锁卡通过的缺口。

与现有技术相比，本实用新型的积极效果是：

本实用新型提供了一种低垂向刚度、较高横向刚度的减振扣件，扣件拥有较低的安装高度，底板锚固螺栓可与线路普通扣件实现通用。本实用新型能有效减少钢轨振动和噪声，同时通过将上铁垫板、中间减振垫板、下铁垫板自锁为一体的形式可使扣件抗拔力增加、横向稳定性良好，方便扣件的安装、维护。具体优点如下：

(1)扣件系统通过轨下垫板和中间减振垫板能实现较低的垂向刚度，有良好的减振效果；扣件系统下铁垫板通过锚固螺栓锚固于轨枕上，上铁垫板与下铁垫板间通过连接套实现水平方向限位，扣件系统有较大的横向刚度。

(2)上铁垫板、中间减振垫板、下铁垫板通过连接套组合为一体，形成减振器，减振器可组装和拆卸，便于现场的施工安装。

(3)扣件系统用锚固螺栓、轨下垫板、T型螺栓、弹条、绝缘轨距块等零件均与线路的普通扣件一致，通用性较强，有利于现场的安装维护。

(4)通过连接套将上铁垫板、中间减振垫板、下铁垫板锁紧为一体，使扣件系统有较低静刚度的同时有较高的横向刚度。

附图说明

本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1为本实用新型总体结构局部剖视图；

图2为本实用新型总体结构俯视图；

图3为减振器组件局部剖视图；

图4为减振器组件示意图；

图5为下铁垫板14示意图；

图6为上铁垫板12示意图；

图7为采用沟槽结构的中间减振垫板13示意图；

图8为采用圆凸台结构的中间减振垫板13示意图；

图9为连接套11示意图；

图10为调距扣板10示意图；

图11为ZX-2型扣件组装刚度计算示意图；

图12为锁紧式压缩型减振扣件组装刚度计算示意图；

图中附图标记包括：1-钢轨、2-T型螺栓、3-螺母、4-弹条、5-绝缘轨距块、6-轨下垫板、7-锚固螺栓、8-平垫圈、9-弹簧垫圈、10-调距扣板(圆孔101、齿形102)、11-连接套(环形法兰台111、平直面1111、锁座112、台阶面1121、倒角1122)、12-上铁垫板(安装通孔121、铁座122)、13-中间减振垫板(穿柱通孔131、圆凹台132)、14-下铁垫板(长圆孔141、齿形142、限位立柱143、倒角1431、锁卡1432)、15-绝缘缓冲垫板、16-塑料套管、17-轨枕。

具体实施方式

如图1和图2所示，锚固螺栓7穿过平垫圈8、弹簧垫圈9和调距扣板10将下铁垫板14和绝缘缓冲垫板15固定到轨枕17上。塑料套管16预埋于轨枕17中，锚固螺栓7与塑料套管16连接。上铁垫板12上铺设轨下垫板6，钢轨1铺设于轨下垫板6上，绝缘轨距块5铺设于钢轨1与上铁垫板的铁座122间。钢轨1通过弹条4、T型螺栓2、螺母3、固定于上铁垫板12上。

下铁垫板14(结构如图5所示)上设置长圆孔141，可用于钢轨轨距的调整，长圆孔周围设置齿形142，调距扣板10(结构如图10所示)设置圆孔101，圆孔周边同样设置齿形102，调距扣板上的齿形102可与下铁垫板上的齿形142啮合，通过调距扣板与下铁垫板的配合可以实现扣件系统的钢轨轨距调整功能，设置齿形可提高扣件系统的抗横向载荷能力。

下铁垫板14(结构如图5所示)上设置限位立柱143，限位立柱143顶端设有向外凸出的锁卡1432、锁卡下面两端设置有倒角1431；中间减振垫板13(结构如图7和图8所示)采用橡胶或聚氨酯弹性材料，中间减振垫板13上下表面采用沟槽或圆凸台结构用以调整控制其刚度，中间减振垫板13上设置穿柱通孔131，穿柱通孔13刚好能穿过下铁垫板的限位立柱143，同时中间减振垫板13设置与穿柱通孔131同心的圆凹台132，圆凹台132刚好能让连接套11外圆通过；上铁垫板12(结构如图6所示)设置有两个安装通孔121，安装通孔121可让连接套11外圆穿过；连接套11(结构如图9所示)设置安装通孔，安装通孔内壁设有两个圆环型的锁座112，两锁座112间的缺口可供下铁垫板的锁卡1432通过，锁座112顶面设置为两端高、中间低的台阶面1121，中间较低的台阶面宽度与锁卡1432宽度配合，同样的锁座112顶面端部设置倒角1122，便于安装时连接套旋转。连接套顶面设置环形法兰台111，法兰台侧面可设置几个对称的平直面1111，便于连接套安装时旋转。

上述下铁垫板14、中间减振垫板13、上铁垫板12、连接套11可组合为一体，形成减振器，如图3和图4所示。安装方法为：将中间减振垫板13放置于下铁垫板14上，下铁垫板14的限位立柱143穿过中间减振垫板13的穿柱通孔131，防止中间减振垫板13在水平方向窜动，上铁垫板12放置于中间减振垫板13上，其安装通孔121同样穿过限位立柱143。将连接套11上锁座112间的缺口对准下铁垫板14限位立柱143的锁卡1432，然后将限位立柱143穿过连接套11，使连接套11的法兰台111底面与上铁垫板12顶面接触。给上铁垫板12一个垂直向下的力使中间减振垫板13处于压缩状态，再将连接套11旋转90°后卸载加载到上铁垫板上12的力。这时连接套11的锁座112台阶面1121中间低处与限位立柱143的锁卡1432底面接触，连接套法兰台111底面与上铁垫板12顶面接触，连接套锁座112内壁贴合限位立柱143外壁，连接套11外壁贴合上铁垫板安装通孔121内壁，这样上铁垫板12、中间减振垫板13、下铁垫板14就通过连接套11连接为一体。

扣件系统工作时，上铁垫板12和下铁垫板14之间由于有连接套11的限位，无法在水平方向相互移动，增加了扣件系统的横向刚度。中间减振垫板13因与限位立柱143配合无法在水平方向移动，受垂向载荷时，可在垂向方向压缩变形，这样扣件系统拥有较低的垂向刚度和较大的横向刚度。

以下是对本实用新型的扣件的力学分析：

1)垂向刚度计算

普通城轨扣件多采用带铁垫板的分开式扣件进行轨下和板下双层减振。以常用的ZX-2型扣件为例，计算其组装刚度，该扣件轨下垫板刚度设计为：(40～50)kN/mm；板下垫板刚度设计为：(120～150)kN/mm。扣件系统的组装刚度计算图示见图11，图中K_P1为轨下垫板刚度，K_P2为板下垫板组装刚度，K_C为弹条扣压端的卸载刚度，弹条采用国铁Ⅱ型弹条，经测试其扣压端卸载刚度约为1.5kN/m，K_b为锚固螺栓处卸载刚度，如安装时锚固螺栓刚好紧固至弹簧垫圈压紧，则K_b为弹簧垫圈的卸载刚度，经测试约为1kN/mm。则ZX-2型扣件的组装刚度可按下式计算：

本实用新型所用轨下垫板和中间减振垫板采用橡胶或聚氨酯等弹性材料，轨下垫板刚度设计为：(40～50)kN/mm；中间减振垫板刚度设计为：(20～25)kN/mm。扣件系统的组装刚度计算图示见图12，图中K_P1为轨下垫板静刚度，K_P2为中间减振垫板组装刚度，K_C为弹条扣压端的卸载刚度，本实用新型选用国铁Ⅱ型弹条，经测试其卸载刚度约为1.5kN/mm。扣件系统的组装刚度K_a可按下式计算：

本实用新型所设计锁紧式压缩型减振扣件的组装刚度小于ZX-2型扣件，相较于普通双层减振扣件，有更好的减振性能。

2)受力分析

为保证扣件系统有较低垂向刚度的同时能有较高的横向刚度，防止钢轨在受到轮轨力时动态轨距增大，本实用新型采用连接套限位，防止上铁垫板和下铁垫板之间水平移动。当列车通过时，扣件系统承受的轮轨力依次通过上铁垫板、连接套、下铁垫板传递至轨枕。

以下对减振器的受力情况进行分析：

利用三维建模软件Creo建立该扣件系统减振器的三维模型，导入有限元分析软件ANSYS中进行结构静力学分析，校核强度安全性。减振器主要由上铁垫板、下铁垫板、中间减振垫板、连接套组成，各零件的材质、性能参数见表1。

表1减振器零件参数明细表

连接套和上下铁垫板采用摩擦接触，橡胶垫板和上下铁垫板采用摩擦接触，摩擦系数0.3。摩擦算法采用增广拉格朗日法。下铁垫板对底面和螺栓安装孔进行固定约束，模拟其安装状态。载荷根据TB/T 3396.4-2015高速铁路扣件系统测试试验方法第4部分：组装疲劳性能试验确定，在上铁垫板施加垂向载荷62.92kN，在上铁垫板与绝缘轨距块的接触面施加水平载荷30.67kN。

网格划分采用高阶自适应划分方法，即为四面体和六面体混合网格，网格单元采用solid186单元，二阶单元，共计970911个单元。

从减振器的静力学分析结果中可看出上铁垫板最大应力位置为上铁垫板与绝缘轨距块接触位置，最大应力值为142.29MPa，下铁垫板最大应力位置为立柱与基板的连接位置，最大应力值为60.43MPa，均小于材质QT450-10的强度极限450MPa。连接套最大应力位置为与载荷方向一致的受力侧连接套内部与下铁垫板立柱接触位置，最大应力值为32.77MPa，小于材质玻纤增加聚酰胺66的强度极限144MPa。

通过以上分析，减振器各零件均可承受轮轨作用力。扣件系统在有较低的垂向刚度同时，有较强的轨距保持能力。

Claims (10)

1.一种锁紧式压缩型减振扣件，其特征在于：包括轨枕和轨枕中预埋的塑料套管，锚固螺栓穿过调距扣板、下铁垫板和绝缘缓冲垫板与塑料套管连接；下铁垫板上依次设置中间减振垫板和上铁垫板，通过连接套将下铁垫板、中间减振垫板、上铁垫板连接为一个整体；钢轨通过轨下垫板、绝缘轨距块、T型螺栓、螺母和弹条被限位扣压在上铁垫板上。

2.根据权利要求1所述的一种锁紧式压缩型减振扣件，其特征在于：在下铁垫板上设置限位立柱，在限位立柱顶端设有向外凸出的锁卡；在中间减振垫板上设置供限位立柱穿过的穿柱通孔和与穿柱通孔同心的供连接套外圆通过的圆凹台；在上铁垫板设置有与连接套外圆相配合的两个安装通孔；连接套设置有与限位立柱对应的安装通孔，安装通孔内壁设有两个锁座，两锁座间具有供下铁垫板的锁卡通过的缺口。

3.根据权利要求2所述的一种锁紧式压缩型减振扣件，其特征在于：在锁卡下面两端设置有倒角。

4.根据权利要求2所述的一种锁紧式压缩型减振扣件，其特征在于：锁座顶面设置为两端高、中间低的台阶面，中间较低的台阶面宽度与锁卡宽度配合。

5.根据权利要求2所述的一种锁紧式压缩型减振扣件，其特征在于：锁座顶面端部设置倒角。

6.根据权利要求1所述的一种锁紧式压缩型减振扣件，其特征在于：连接套顶面设置环形法兰台。

7.根据权利要求6所述的一种锁紧式压缩型减振扣件，其特征在于：法兰台侧面设置有对称的平直面。

8.根据权利要求1所述的一种锁紧式压缩型减振扣件，其特征在于：中间减振垫板的上、下表面采用沟槽或圆凸台结构。

9.根据权利要求1所述的一种锁紧式压缩型减振扣件，其特征在于：下铁垫板上设置长圆孔，长圆孔周围设置齿形，在调距扣板上设置圆孔，圆孔周边设置有齿形。

10.根据权利要求1所述的一种锁紧式压缩型减振扣件，其特征在于：在锚固螺栓和调距扣板之间设置平垫圈和弹簧垫圈。

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