一种城市轨道交通轨道高等减振扣件
阅读说明：本技术 一种城市轨道交通轨道高等减振扣件 (High-grade vibration reduction fastener for urban rail transit rails ) 是由 王方甫 王晨宇 周石磊 李艳 于 2021-09-27 设计创作，主要内容包括：一种城市轨道交通轨道高等减振扣件,包括轨下垫、上铁垫板、中减振垫、隔振板、板下减振垫、下铁垫板、绝缘耦合垫板和固定装置；所述的轨下垫、上铁垫板、中减振垫、隔振板、板下减振垫、下铁垫板和绝缘耦合垫板自上而下逐层设置；本发明的有益效果在于：本装置的下铁垫板采用一体式结构,从而提升了扣件的横向稳定性；采用三层弹性垫板,使扣件达到更好的减振效果；采用调整预紧螺栓系统螺母极大提高了扣件的组装效率并且非常方便现场的安装维护；通过设置排水结构,这样不仅能够保证装置内部的部件不会发生侵蚀的损害,同时也增加了装置各个部件之间的摩擦效果,保证的装置的使用可靠性。(A high-grade vibration damping fastener for urban rail transit rails comprises a rail lower pad, an upper iron base plate, a middle vibration damping pad, a vibration isolation plate, a lower iron base plate, an insulation coupling base plate and a fixing device; the lower rail pad, the upper iron base plate, the middle vibration damping pad, the vibration isolation plate, the lower plate vibration damping pad, the lower iron base plate and the insulating coupling base plate are arranged layer by layer from top to bottom; the invention has the beneficial effects that: the lower iron base plate of the device adopts an integrated structure, so that the transverse stability of the fastener is improved; the three layers of elastic base plates are adopted, so that the fastener achieves a better vibration reduction effect; the adoption of the adjusting of the nut of the pre-tightening bolt system greatly improves the assembly efficiency of the fastener and is very convenient for on-site installation and maintenance; through setting up drainage structures, not only can guarantee like this that the harm that the inside part of device can not take place the erosion, also increased the friction effect between each part of device simultaneously, the device's of assurance reliability in use.)
技术领域
本发明涉及轨道交通相关设备技术领域，尤其涉及一种城市轨道交通轨道高等减振扣件。
背景技术
在城市轨道交通领域，双层减振扣件是最常用的中等减振。随着社会对减振降噪的重视度日益增加，轨道市场对减振扣件有了更高的减振性能需求。扣件的减振性能与其垂向刚度有着直接关系，刚度越低，减振性能越好。钢轨受到车轮垂向载荷和横向载荷的两重作用，扣件的垂向刚度降低会间接导致钢轨横向稳定性变差，现有双层减振扣件难以满足减振性能和稳定性的双重要求；另外，随着线路的投入运营，减振单元(主要指中间减振垫或板下减振垫)将发生一定程度的压缩永久变形，这将导致双层减振扣件上、下铁垫板之间的预紧力减小或没有预紧力，一方面不利于扣件的稳定性，另一方面上、下铁垫板之间预紧力消失，会导致上铁垫板受到冲击载荷的作用，对扣件的强度安全性不利。市场现有的双层非线性(或高等)减振扣件一般采用了自锁连接套的结构来实现扣件的预组装，扣件的预紧力需要通过添加垫片等方法进行调节，另外扣件在横向是上铁垫板与自锁连接套，自锁连接套与下铁垫板三者进行配合，为了保证扣件的正常组装与拆卸，三者之间都要预留一定的配合间隙，扣件的横向稳定性相对较差。
另外，扣件在工作状态，上铁垫板相对下铁垫板发生垂向和横向的位移，导致上铁垫板、自锁连接套以及下铁垫板之间发生持续性的摩擦，而自锁连接套一般都采用了塑料材质，经过一段时间，自锁连接套将发生严重的磨损，这将导致上、下铁垫板以及自锁连接套三者之间的配合间隙进一步扩大，从而严重降低扣件的横向稳定性，进而影响列车运行的舒适型和安全性。
市场上现有的高等减振扣件，其下铁垫板一般采用了非一体式结构，用两个独立的支撑柱对上铁垫板进行约束。这样一来，一方面，两个独立的支撑柱没有连接为一体，相互之间没有约束，扣件的稳定性就会比较差。另一方面，螺栓的作用力将全部集中于支撑柱的底部，而支撑柱底部的面积相对于一体式下铁垫板结构小的太多，极易出现应力集中的问题，严重影响支撑柱以及绝缘耦合垫板的强度安全性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种能够减振效果明显、使用稳定且能够通过预紧进行减振效果增强城市轨道交通轨道高等减振扣件。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种城市轨道交通轨道高等减振扣件，包括轨下垫、上铁垫板、中减振垫、隔振板、板下减振垫、下铁垫板、绝缘耦合垫板和固定装置；所述的轨下垫、上铁垫板、中减振垫、隔振板、板下减振垫、下铁垫板和绝缘耦合垫板自上而下逐层设置；
所述的轨下垫为长方体橡胶垫且所述的前后两端设置向下弯折结构；
所述的上铁垫板为长方形板且在对角位置设置圆形镂空结构的安装孔；
所述的中减振垫为与上铁垫板形状相同的长方形板且在对角位置设置对应安装孔的圆形镂空结构的预留孔；
所述的隔振板为对应下铁垫板上安装槽形状的板；
所述的板下减振垫为形状与隔振板相同的橡胶垫且所述的板下减振垫安装于安装槽内；
所述的下铁垫板为与上铁垫板形状相同的板，所述的下铁垫板的对角位置设置对应安装孔设置安装柱，所述的安装柱为中间为贯穿镂空的圆柱体结构，所述的下铁垫板上设置内陷结构的安装槽；
所述的绝缘耦合垫板为对应下铁垫板形状结构；
所述的上铁垫板上安装孔设置的对角位置设置固定装置，所述的固定装置包括固定座、限位槽、卡扣槽、T型螺栓、固定螺母、固定弹条、轨距块，所述的固定座的上方外侧设置弧形限位槽，所述的固定座的内侧位置设置卡扣槽，所述的T型螺栓下端扣于卡扣槽内，所述的固定弹条穿过T型螺栓且固定弹条外侧固定于限位槽内、内侧下部接触轨距块，所述的轨距块为截面为L形结构，所述的固定螺母固定于T型螺栓上方，通过旋紧固定螺母压紧轨距块，所述的固定装置的两侧轨距块固定钢轨。
优选的，所述的安装柱内部设置安装螺栓，所述的安装螺栓贯穿安装柱，所述的安装螺栓下方设置螺栓套管，所述的安装螺栓上端通过与上铁垫板中间位置设置安装垫片，所述的螺栓套管设置于绝缘耦合垫板下方，所述的螺栓套管内螺纹对应安装螺栓的螺纹设置，所述的螺栓套管外径大于安装柱的内部贯穿直径，所述的螺栓套管的外沿紧贴绝缘耦合垫板的下方。
进一步的，所述的安装螺栓的顶部与安装垫片之间设置弹簧垫圈。
进一步的，所述的螺栓套管的外侧设置安装螺纹。
优选的，所述的安装槽内的设置排水孔，所述的排水孔贯穿下铁垫板，所述的隔振板对应排水孔位置设置板排水孔，所述的板下减振垫对应排水孔位置设置垫排水孔。
进一步的，所述的下铁垫板的下方的排水口位置设置内陷结构的垫排水槽。
优选的，所述的下铁垫板的下方的安装柱位置设置内陷结构的螺栓排水槽。
优选的，所述的上铁垫板、中减振垫和下铁垫板上的对应位置设置贯穿结构的预紧螺栓孔，所述的预紧螺栓孔内设置预紧螺栓，所述的预紧螺栓上方固定预紧螺母。
进一步的，所述的下铁垫板的下方设置内陷结构的预紧螺栓槽。
优选的，所述的安装槽的四周设置安装框。
本发明的有益效果在于：本发明提供了一种高等减振扣件系统，其主体结构主要包括上铁垫板、下铁垫板、中间减振垫、轨下减振垫、板下减振垫、中间隔振板、绝缘绝缘耦合垫板、盖板和预紧螺栓系统等。
本装置的下铁垫板采用一体式结构，并且上、下铁垫板直接接触，减少了扣件零部件横向的配合数量，配合部位采用精密加工，从而提升了扣件的横向稳定性。
本装置采用三层弹性垫板(中间减振垫、轨下减振垫和板下减振垫)，实现了扣件更低的垂向刚度，使扣件达到更好的减振效果。
本装置采用调整预紧螺栓系统螺母来实现扣件的预组装、拆卸以及调整上、下铁垫板之间的预紧力，该扣件安装、拆卸以及调整操作简单，不需要复杂或专业的组装、调整工具，极大提高了扣件的组装效率并且非常方便现场的安装维护。
本装置通过设置排水结构，能够保证出现降水或者由于意外造成装置浸没如水中后，当水位下降后，安装槽及安装柱内的水能够快速排出，这样不仅能够保证装置内部的部件不会发生侵蚀的损害，同时也增加了装置各个部件之间的摩擦效果，保证的装置的使用可靠性。
本装置的有益效果还在于：
(1)高稳定、高减振效果
本装置采用了三层弹性垫板——“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。该扣件上、下铁垫板直接接触，而无连接套结构，减少了上下铁垫板之间的横向配合数量，并且上、下铁垫板配合区域采用精密加工方式，两者配合间隙极低，这样就有效增强了扣件下铁垫板对上铁垫板的约束，从而提升扣件的横向稳定性。另外该扣件的下铁垫板为一体式非通空式结构，相比于市面上一些采用支撑柱结构或者通空式结构的高等减振扣件有着更好的安全稳定性。
(2)低剪切底板连结结构设计
本装置下铁垫板下只设计了一层低密度聚乙烯垫板，即绝缘耦合垫板，这层垫板仅是对下铁垫板与轨枕顶面的刚性接触起耦合作用，其刚度较大，不是弹性提供元件。在受载时变形极小，绝大部分横向剪切力被耦合垫板与铁垫板、轨枕顶面间摩擦力抵消，有效降低了道钉承受的剪切力，增加了道钉使用寿命和安全性。
(3)调高能力和调距能力设计
为克服由于基础工程施工误差、桥梁徐变上拱、桥墩不均匀沉降和路基不均匀沉降等原因造成的轨道不平顺，要求扣件系统必须具备较大的调整钢轨高低和左右位置的能力。特别是无碴轨道，轨道的调整能力几乎完全由扣件来实现，扣件的调高和调距能力非常关键；本装置通过轨距块及盖板进行调距，最大可实现不小于-12～+8mm的轨距调整量；调高通过在轨下或扣件下加入调高垫板实现，可达0～30mm的调高量，或(-4～+26)mm的调高量，这些设置完全可以满足线路的铺设要求。
附图说明
图1为一种城市轨道交通轨道高等减振扣件的整体装置拆封结构示意图。
图2为一种城市轨道交通轨道高等减振扣件的整体装置结构示意图。
图3为一种城市轨道交通轨道高等减振扣件的整体装置部分剖视结构示意图。
图4为一种城市轨道交通轨道高等减振扣件的整体装置侧面结构示意图。
图5为一种城市轨道交通轨道高等减振扣件的上铁垫板的结构示意图。
图6为一种城市轨道交通轨道高等减振扣件的隔振板的结构示意图。
图7为一种城市轨道交通轨道高等减振扣件的下铁垫板结构及背面示意图。
图8为一种城市轨道交通轨道高等减振扣件的轨下垫的结构示意图。
图9为一种城市轨道交通轨道高等减振扣件的中减振垫的结构示意图。
图10为一种城市轨道交通轨道高等减振扣件的板下减振垫的结构示意图。
图11为一种城市轨道交通轨道高等减振扣件的预紧螺栓的结构示意图。
其中：1-轨下垫、2-上铁垫板、21-安装孔、22-安装螺栓、23-螺栓套管、24-安装垫片、25-弹簧垫圈、3-中减振垫、31-预留孔、4-隔振板、5-板下减振垫、6-下铁垫板、61-安装槽、62-安装柱、63-排水孔、64-板排水孔、65-垫排水孔、66-垫排水槽、67-螺栓排水槽、68-安装框、7-绝缘耦合垫板、8-固定座、81-限位槽、82-卡扣槽、83-T型螺栓、84-固定螺母、85-固定弹条、86-轨距块、9-预紧螺栓孔、91-预紧螺栓、92-预紧螺母、93-预紧螺栓槽。
具体实施方式
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将结合发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种城市轨道交通轨道高等减振扣件，包括轨下垫1、上铁垫板2、中减振垫3、隔振板4、板下减振垫5、下铁垫板6、绝缘耦合垫板7和固定装置；轨下垫1、上铁垫板2、中减振垫3、隔振板4、板下减振垫5、下铁垫板6和绝缘耦合垫板7自上而下逐层设置；上铁垫板2、隔振板4、下铁垫板6、绝缘耦合垫板7为整体装置的主要支撑结构，轨下垫1、中减振垫3、板下减振垫5配合安装实现装置的减振功能；轨下垫1直接与钢轨接触，上铁垫板2上设置的固定装置进行钢轨固定；通过中减震垫3、隔振板4和板下减震垫5组合能够有效增加装置的减振效果。
轨下垫1为长方体橡胶垫且前后两端设置向下弯折结构，方便轨下垫1的定位固定；
上铁垫板2为长方形板且在对角位置设置圆形镂空结构的安装孔21，配合固定装置进行钢轨的固定；
中减振垫为与上铁垫板2形状相同的长方形板且在对角位置设置对应安装孔21的圆形镂空结构的预留孔31；
隔振板4为对应下铁垫板6上安装槽61形状的板；
板下减振垫5为形状与隔振板4相同的橡胶垫且板下减振垫5安装于安装槽61内；
下铁垫板6为与上铁垫板2形状相同的板，下铁垫板6的对角位置设置对应安装孔21设置安装柱62，安装柱62为中间为贯穿镂空的圆柱体结构，下铁垫板6上设置内陷结构的安装槽61；
绝缘耦合垫板7为对应下铁垫板6形状结构；
上铁垫板2上安装孔21设置的对角位置设置固定装置，固定装置包括固定座8、限位槽81、卡扣槽82、T型螺栓83、固定螺母84、固定弹条85、轨距块86，固定座8的上方外侧设置弧形限位槽81，固定座8的内侧位置设置卡扣槽82，T型螺栓83下端扣于卡扣槽82内，固定弹条85穿过T型螺栓83且固定弹条85外侧固定于限位槽81内、内侧下部接触轨距块86，轨距块86为截面为L形结构，固定螺母84固定于T型螺栓83上方，通过旋紧固定螺母84压紧轨距块86，固定装置的两侧轨距块86固定钢轨。
安装柱62内部设置安装螺栓22，安装螺栓22贯穿安装柱62，安装螺栓22下方设置螺栓套管23，安装螺栓22上端通过与上铁垫板2中间位置设置安装垫片24，螺栓套管23设置于绝缘耦合垫板7下方，螺栓套管23内螺纹对应安装螺栓22的螺纹设置，螺栓套管23外径大于安装柱62的内部贯穿直径，螺栓套管23的外沿紧贴绝缘耦合垫板7的下方，通过安装螺栓22和螺栓套管23配合实现整体装置的固定，将上铁垫板2、中减振垫3、隔振板4、板下减振垫5和下铁垫板6进行夹紧。
安装螺栓22的顶部与安装垫片24之间设置弹簧垫圈25，保证装置实用过程中，不会出现由于车辆下压重力造成的安装螺栓22的松动，从而避免装置的使用风险。
螺栓套管23的外侧设置安装螺纹，便于整体装置在施工过程中，进行整体装置的固定和安装。
安装槽61内的设置排水孔63，排水孔63贯穿下铁垫板6，隔振板4对应排水孔63位置设置板排水孔64，板下减振垫5对应排水孔63位置设置垫排水孔65，用于将装置内的残留的水进行排出，保证装置的使用安全，也能够保证装置的使用寿命。
下铁垫板6的下方的排水口位置设置内陷结构的垫排水槽66，装置内的积水能够顺利排出。
下铁垫板6的下方的安装柱62位置设置内陷结构的螺栓排水槽67。
上铁垫板2、中减振垫3和下铁垫板6上的对应位置设置贯穿结构的预紧螺栓孔9，预紧螺栓孔9内设置预紧螺栓91，预紧螺栓91上方固定预紧螺母92，用于进行上铁垫板2、中减振垫3、隔振板4、板下减振垫5、下铁垫板6预紧，这样能够实现中减振垫3和板下减振垫5有一定的挤压效果，提高装置减振的效果，同时长期使用后，中减振垫3和板下减振垫5出现弹性下降的情况时，通过旋紧预紧螺栓91能够保证中减振垫3和板下减振垫5仍然存在良好的减振效果，减少装置使用检修成本，增加装置的使用的可靠性。
下铁垫板6的下方设置内陷结构的预紧螺栓槽93，能够将预紧螺栓91的下端卡于预紧螺栓槽93内，方便检修人员进行预紧螺栓91松紧度的调整。
安装槽61的四周设置安装框68，方便隔振板4和板下减振垫5定位，避免使用过程中隔振板4和板下减振垫5出现移位的情况发生，保证装置的使用可靠性。
工作原理
进行装置组装时，按照轨下垫1、上铁垫板2、中减振垫3、隔振板4、板下减振垫5、下铁垫板6进行逐层安装；然后将预紧螺栓91从下方插入预紧螺栓孔9内并将预紧螺栓91固定于预紧螺栓槽93内，通过预紧螺母92进行固定即可；接着将绝缘耦合垫板7固定于下铁垫板6下方，并将安装垫板24、弹簧垫圈25及安装螺栓22顺序排列、将安装螺栓22从上方插入安装柱62内的安装孔21，从绝缘耦合垫板7下方通过螺栓套管23进行旋紧安装；最后将T型螺栓83、固定螺母84、固定弹条85和轨距块86进行组合预组装，即完成整体装置的组合安装。
进行检修，当装置的中减震垫3和板下减震垫5出现减振效果下降时，操作人员能够通过调整旋紧预紧螺母91对上铁垫板2、中减振垫3、隔振板4、板下减振垫5、下铁垫板6进行夹紧，从而进一步增加中减震垫3和板下减震垫5的减振效果，达到增加装置减振效果的作用。
本装置主体结构由上铁垫板、中减振垫、隔振板、板下减振垫、下铁垫板、轨下垫、绝缘耦合垫板以及预紧系统等部件组成，扣件出厂时，上、下铁垫板与中间橡胶垫、隔振板和板下垫通过预紧系统预组装为一体，采用可拆卸式自锁结构，后期运营过程中所有零部件可单独更换，安装简单，减振效果优秀，且扣件自身预紧力现场可快速调整。
本装置为适应不同型号钢轨和轨道结构，详细的技术指标见下表1所示：
表1.高等减振扣件技术指标
本装置的各部件材料及性能如下所示：
(1)橡胶材料
中间减振垫、轨下垫和板下减振垫由天然橡胶硫化成型，其材料性能如下表2所示：
表2.高等减振扣件橡胶垫材料性能表
(2)铸铁件材料
铸铁件材质采用QT450-10，其材料性能如下表3所示：
表3.高等减振扣件铸铁件材料性能表
(3)聚乙烯材料
绝缘耦合垫板采用聚乙烯材质，其材料性能如下表4所示：
表4.高等减振扣件耦合垫板/调高垫板材料性能表
序号
项目
单位
技术指标
试验方法
1
硬度(邵氏D)
度
40～65
GB/T 2411
2
拉伸强度
MPa
≥8
GB/T 1040
3
断裂伸长率
％
≥150
GB/T 1040
4
体积电阻率
Ω·cm
≥10<sup>8</sup>
GB/T 1410
(4)预紧系统
预紧系统材料性能如下表5所示：
表5.高等减振扣件预紧系统性能表
项目名称
性能指标/材质
标准
螺栓
8.8级
GB/T 5782
螺母
8.8级
GB/T 889.1
弹簧垫圈
60Si2Mn
GB/T 7244
平垫圈
Q235-A
GB/T 95
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：铁轨防震垫板